埃德溫·哈勃：觀測宇宙學的開拓者

文/幻棠

▲ 青年時期的埃德溫·哈勃

▲ 埃德溫·哈勃

人類對宇宙的認知過程與一個嬰兒了解周遭世界的過程并無兩樣，都是在不斷的觀察中逐漸形成，是一個不斷發現和糾錯的過程。在埃德溫·哈勃提出自己對宇宙的新觀點之前，人類一直認為宇宙只有銀河系，是他的發現，幫助人類打開了宇宙認知的廣闊之門。

1889 年，埃德溫·哈勃生于美國密蘇里州馬歇爾菲爾德。他在那里度過了美好的童年，小小的他對未知懷有很濃厚的興趣，并且有很強烈的探索精神。埃德溫·哈勃最喜歡“科幻之父”儒勒·凡爾納的《海底兩萬里》，那個未知世界令他沉迷。這種似乎天生就有的好奇心為他后來持續觀測宇宙提供了非常有力的支撐。

向往星空的埃德溫·哈勃在校成績優異。他在芝加哥大學主修了數學及天文學，1910 年順利獲得了理學學士學位。盡管埃德溫·哈勃很喜歡天文學，但是他拿到羅德獎學金后還是遵從了父親的遺愿，去牛津大學學習了法律、文學和西班牙語。1913 年，埃德溫·哈勃在肯塔基州路易斯維爾城開辦了一家法律事務所，當起了律師。

不過，這種情況并沒有持續太久。很快，埃德溫·哈勃便發現，當律師并不是自己內心真正所向。研究天文學的渴望促使他放棄律師職業，選擇了去威斯康星州的耶克斯天文臺讀研究生，并且依靠這里的工作，重新回到了芝加哥大學，攻讀天文學博士學位。研究生期間，他的主要研究課題是“微弱星云的攝影研究”，這為他后來的發現奠定了基礎。

1917 年，28 歲的埃德溫·哈勃順利畢業。這一年，美國正在歐洲打第一次世界大戰。埃德溫·哈勃的職業又出現了轉折，他加入了美軍，并在法國服役。埃德溫·哈勃很快晉升為少校，不幸的是他在戰斗中受傷，不得不在1919 年退伍。退伍后，埃德溫·哈勃又想起了心心念念的天文學，立即穿著制服前往威爾遜山天文臺，并從此開始了他后半生的天文學家生涯。

▲ 威爾遜山口徑1.52 米和2.54 米望遠鏡

▲ 埃德溫·哈勃正在使用望遠鏡進行觀測

20 世紀20 年代早期，天文圖像中形狀奇怪、模糊的螺旋狀天體是天文學界關注的焦點，大家都在討論這些是什么。當時，人們普遍認為,它們是一種被稱為星云的氣體云。埃德溫·哈勃進行的第一次觀測用的是直徑1.52 米的望遠鏡，觀測對象是銀河系里的星云。經過長時間的觀測，他對星云提出了自己的觀點。他說：“那些來自星云的光的確來自星云附近的恒星。星云系原子云和塵埃云，不像恒星那么熱，但會發光。”

不久后，埃德溫·哈勃開始利用直徑達2.5 米的胡克望遠鏡來觀測星空。胡克望遠鏡是一種反射式望遠鏡，在此后的30 年間，一直是世界上最大的望遠鏡。毫無疑問，胡克望遠鏡連接了哈勃與星空。

1923 年，在胡克望遠鏡拍攝的照片中，埃德溫·哈勃仔細觀察了仙女座星云，發現其所包含的恒星與我們銀河系中的類似，只是更暗。通過比較造父變星的亮度變化，埃德溫·哈勃確定在銀河系之外可能還存在其他星系。此后，他繼續以仙女座星云為觀測對象進行研究，最終估算出仙女座星云的距離近90 萬光年。這么遙遠的距離意味著,仙女座星云不再局限于銀河系內，而是一個河外星系。埃德溫·哈勃的發現打破了一直以來“整個宇宙包括所有恒星都在銀河系中”的人類認知，在天文界引起了軒然大波。此后幾年里，埃德溫·哈勃又發現了其他星系，使得大家意識到：銀河系只是宇宙中眾多星系的一部分，宇宙遠比原來想象中的更加遼闊。

證明宇宙中存在河外星系是埃德溫·哈勃的一個偉大成就，改變了人類對宇宙的認知，但是這并非他人生中唯一的高光時刻。埃德溫·哈勃并未止步于此。

接下來，埃德溫·哈勃不僅根據觀測建立了星系分類系統，而且還發現了宇宙膨脹的現象，提出了哈勃定理。這些源于埃德溫·哈勃對星系光譜的研究。埃德溫·哈勃發現，星系之間的距離越遠，星系移動的速度就越快，因此，他提出了“宇宙在快速膨脹”的設想。并且，他和同事的共同努力證明了這個設想，確定了哈勃常數。現在，這個定理和哈勃常數早就被以他的名字命名的哈勃望遠鏡的空間觀測所證實。

如今，雖然埃德溫·哈勃人已逝去，但他關于宇宙的觀點和貢獻仍然陪伴著人類認知的成長，激勵著人類探索更遙遠的太空。

▲ 這個底片顯示仙女座星云一定屬于另一個星系

▲ 埃德溫·哈勃不僅根據觀測建立了星系分類系統，而且還發現了宇宙膨脹的現象，提出了哈勃定理，