世界欠她一個諾貝爾獎

萬仁新

興趣的開始

20世紀70年代末的一天，美國卡耐基科學研究所的薇拉·魯賓和肯特·福特正在反復檢查宇宙中仙女座星系的觀測結果。

但是很奇怪，這個巨大的螺旋狀星系似乎出錯了：星系邊緣區上的物質和中心區的物質的旋轉速度竟然一樣快！按理說，位于中心區的物質的速度應該是最快的，就像我們的太陽系那樣。顯然，仙女座星系違反了這個規則。這是什么原因導致的呢？

直到兩年后，魯賓才明白那“奇怪現象”背后的原因———原來是暗物質在搞鬼，而之前得到的觀測結果是宇宙暗物質存在的直接證據?？茖W家現在知道，84%的宇宙物質由暗物質組成。它們是看不見的粒子構成的，分布在整個宇宙中。它們對星系內恒星的移動、星系之間的互相拉扯以及所有物質聚集都有著很大的影響。

暗物質與宇宙的關系，類似空氣和人類的關系一樣：它們是物質的，且無處不在，人們卻看不見它們。暗物質的存在已經徹底改變了我們對宇宙的看法。

另一方面，在過去的十幾年里，科學家們證明了中微子有質量，發明了高亮度更節能環保的藍色發光二極管，還發現了宇宙中的暗能量。所有這些重大實驗和思想值得被表彰，研究者也紛紛拿到諾貝爾獎。

相比之下，魯賓對暗物質的研究是在20世紀70年代，幾乎整個天體物理都能感覺她的影響，但40多年來，諾貝爾委員們似乎一直對她“視而不見”。

1928年，薇拉·魯賓在美國費城出生。在她10歲的時候，魯賓的家搬到美國華盛頓特區。當時她房間的床是緊挨著窗戶的，晚上她常會躺在床上觀察星星。她還發現如果在深夜張開眼睛，所有的星星都繞著一個點進行旋轉，她覺得非常不可思議。

她開始觀看流星雨，并在紙片上畫出那些在天空中一閃而過、顯現美麗光芒的流星。她還在爸爸的幫助下架起了一臺望遠鏡，時常觀察星星，還將星星作為課堂論文的主題。魯賓利用生活和學習上的每個機會，深入了解神秘的宇宙。

從瓦薩學院畢業后，魯賓試著申請美國普林斯頓大學天文系，卻因女性身份被拒絕（該系一直到1975年才對女性開放）。不過她還申請了美國康奈爾大學天文學研究生學院，并被錄取。入學后，魯賓與天文學家瑪莎·斯塔爾·卡彭特一起做研究?？ㄅ硖禺敃r非常癡迷于星系和星系內部恒星的運動情況，卡彭特的熱情影響了魯賓，也使魯賓明確了自己的研究方向———星系動力學。

旋轉的宇宙

不久后，魯賓遇到了自己未來的丈夫———康奈爾大學物理化學專業的研究生羅伯特。有一天，羅伯特讓她閱讀一篇天文學文章。文章中提到一個問題：星系在宇宙中的移動是否與太陽系內行星的旋轉方式一樣。

魯賓想到，星系是怎么移動的？是在太空中成群穿梭，還是隨機移動的？還是確實就像地球圍繞著太陽旋轉那樣，繞著某一個點來旋轉？這個想法一直縈繞在心頭，于是她以此為碩士論文題目，展開研究，觀測星系的移動情況。

1951年，魯賓完成了碩士論文。她認為星系們可能是繞著宇宙中未知的中心旋轉。她還發現了一個平面，擁有比其他區域更為密集的星系。那時她還不知道這是為什么，但在論文中她將這個平面稱為“超銀河系平面”。

導師威廉·肖建議魯賓在美國天文學會會議上公布該研究結果，因為這有可能是非常重要的天文學成果。由于魯賓剛剛懷孕，加上她并不是美國天文學學會的成員。于是她請求導師威廉·肖幫助自己公布研究結果，導師答應了魯賓的請求。會議上，這場報告的主題叫做“旋轉的宇宙”。在參會人員中，除了自己的導師，魯賓一個人都不認識，她恍然生出自己是“異類”這樣的念頭，認為其他人都是專業的天文學家，非常資深的天文研究者，而她只是個研究生。這就使得她小心翼翼，擔心自己的成果得不到他們的認可，擔心人們覺得自己是個“天文學騙子”。

結果不出意料，魯賓的論文引發了相當激烈的討論。但是因為她一個人都不認識，所以她當時并不知那些討論者都有誰。唯一記得的是，幾乎所有的評論都是批評性的。她的碩士論文沒有發表，而是被塵封起來了。

回歸天文學

魯賓的第一個孩子出生之后的六個月，她仍舊待在家里忙這忙那，陪著孩子。忙碌的家庭生活占據了她的生命和腦海，減輕了會議帶來的傷害。

可是每當不經意間看到天體物理學雜志時，她都會忍不住掉眼淚。魯賓意識到自己對天文學的熱愛程度，就像愛自己的孩子一般，她必須回歸到天文學的研究中。

于是魯賓申請到美國喬治城大學攻讀博士學位。在博士階段，她發現星系確實是聚集在一起的，就像是被磁鐵吸引的大量鐵屑，并不是隨機散布在宇宙中的，支持了碩士論文中出現的“超銀河系平面”。這項研究結果仍舊沒有得到人們的重視，直到20年后才成為天文學的一部分。

1965年，魯賓在喬治城大學擔任教授，同時成為美國卡耐基科學研究所的工作人員。在研究所里，她遇到了一位重要的合作伙伴———天文學家肯特·福特。

當時，福特研發了一臺非常先進的光譜儀，這臺光譜儀比任何其他儀器都靈敏，使天文學家不僅能研究整個星系，還可以研究星系內的某一小片區域。有了這臺設備，魯賓和福特決定觀測類星體。

但這項工作競爭非常激烈，因為類星體在1963年才剛剛被發現，它的真實身份仍舊是個謎，也是每一位天文學工作者都渴望解開的謎團?？墒囚斮e逐漸感覺到她不適合、也不喜歡這樣激烈的競爭。

來自黑暗的答案

于是魯賓果斷放棄了對類星體的研究，轉向另一研究內容———星系旋轉方式。魯賓覺得，有人曾推斷星系旋轉會是什么樣子，但沒有人真的做過一份詳細的研究來說明具體的情況。

現在，憑借福特那臺頂級的光譜儀，他們可以將推斷變成觀測。經過反復思考后，魯賓和福特將目光定位在仙女座星系。

可是結果顯示了奇怪的現象，就像故事剛開始時所講的那樣：離星系中心不同距離處的物質，圍繞中心旋轉的速度都差不多。數據出來后，魯賓都要花幾個小時在一間小屋里分析，可結果還是一樣。魯賓和福特又觀測了其他星系，發現也是同樣的情況。

數據并沒有出錯，可是結果和“理論”一直相矛盾，他們不明白問題出現在哪里。

直到有一天，當魯賓面對著手中的資料，突然靈光乍現，想通了一切。她意識到，宇宙中可能存在著我們看不到的物質———暗物質，為彌散于星系各處的氣體提供著引力，因此，引力不會只集中在星系中心上，星系內任何地方的物質的速度將是相似的。

其實早在1932年，荷蘭天文學家揚·奧爾特就率先提出暗物質這個概念。緊接著在1933年，瑞士天文學家弗里茨·茲威基也認同宇宙中存在暗物質。但他們的想法并沒有得到廣泛關注，有人甚至覺得他們的說法是一種怪談，因為沒有任何堅實的證據來支持這些理論，也沒有人預測過暗物質的存在對星系運動有什么意義。

而魯賓和福特發現，這些“看不見的物質”不僅影響著星系的移動，還影響宇宙的樣子。20世紀80年代，“暗物質”這個名稱正式在天文學中安家落戶。宇宙中，它幾乎無處不在。人們認為在宇宙的嬰兒期，首先是暗物質成群，然后它們會將普通物質拉到一起，才演變成星系和超星系團。

作為暗物質的發現者，魯賓卻從未獲得過諾貝爾獎，不過她在瓦薩爾學院女性科學名人堂上曾謙虛地表示：“名譽是短暫的，我的數據比我的名字更重要。如果天文學界多年后仍在引用我的數據，才是對我最大的恭維。”

2016年圣誕節的夜晚，魯賓因年邁而辭世，享年88歲。endprint