1889年11月20日,爱德文·哈勃出生。
没错,著名的太空哈勃望远镜,就是为了纪念他而以他的名字命名的。
今天是他诞辰135周年。一起来纪念一下这位伟大的天文学家。
埃德温-哈勃在天文学领域最大的贡献是:证明了宇宙正在膨胀,并确定了银河系以外的星系,从而彻底改变了天文学。
他的研究为哈勃定律奠定了基础,重塑了我们的宇宙观。他的遗产通过哈勃太空望远镜得以延续。
埃德温-鲍威尔-哈勃(Edwin Powell Hubble)通过在威尔逊山天文台的观测,改变了我们对宇宙的看法,使其从静止的实体变成了膨胀的实体。
英国著名天体物理学家斯蒂芬-霍金在他的《时间简史》一书中写道,“哈勃"发现宇宙正在膨胀是20世纪伟大的思想革命之一"。
埃德温-哈勃 1889 年出生于美国密苏里州,是一位保险经理的儿子,9 年后搬到芝加哥。
哈勃是一个身材高大、体格健壮的年轻人,他热爱篮球和拳击,体育特长和学术能力的结合为他赢得了牛津大学的罗德奖学金。
在牛津大学,他向临终的父亲许下诺言,父亲从未接受埃德温对天文学的痴迷,这使他选择了学习法律而非科学,尽管他也选修了文学和西班牙语。
他在牛津大学学习罗马法和英国法,1913 年才回到美国。在这里,他通过了律师资格考试,并在肯塔基州半心半意地从事了一年的法律工作,当时他的家人就住在那里。
1913 年秋,他还受聘于新奥尔巴尼高中(印第安纳州新奥尔巴尼),教授西班牙语、物理和数学,并担任篮球教练。
1914年5月学期结束后,哈勃决定继续追求自己的第一爱好,于是以研究生的身份重返大学,学习更多的天文学知识。
让爱因斯坦认错的人
哈勃不仅让很多天文学家认错,连历史上最伟大的科学家爱因斯坦也认错了。
1915年,爱因斯坦提出了著名的广义相对论。
但是当他查看他的结果时,爱因斯坦发现了一个惊人的现象:宇宙正在膨胀。
和其他相信银河系就是整个宇宙的天文学家一样,爱因斯坦相信宇宙处于稳定状态。
为此,他不惜假定一个宇宙常数来“修正”自己的理论,以维持宇宙理论的稳定不变。
20年代,结束岛屿宇宙之争后,哈勃转而研究河外星系的红移现象。正是他的研究成果,让爱因斯坦意识到了自己的错误。
红移现象其实是一种多普勒效应。也就是说,由于河外星系中的这些光源正在远离地球,光的波长会变长,光谱会偏红。
然而,有一件事一直让他不解:为什么银河系外的所有星系似乎都在远离我们?
他思考后得到的结果是:宇宙在膨胀,所以星系也在随着宇宙的膨胀而远离我们,这在天文学上叫做天体回归。
就好像你在气球上画了几个圆圈,随着气球变大,圆圈之间的距离也会越来越远。
爱因斯坦本人很快就不得不接受现实,承认宇宙在膨胀。
最终,他从他的广义相对论中删除了宇宙常数,他不情愿地承认这是“他一生中最大的错误”。
宇宙命运的关键——哈勃常数
其实,哈勃公布的不仅仅是宇宙膨胀理论,还有一个更重要的推论:哈勃定律。
在观察天体后退时,他发现它们后退的速度与离地球的距离成线性关系,这就是著名的哈勃定律。哈勃定律的表达式为:Vf=HcxD
其中,Vf为天体后退速度,单位为km/s;D为天体与我们之间的距离,单位为兆秒差距(MPc,326万光年);Hc为哈勃常数,单位为km/(sMpc)。
在这个公式中,哈勃常数是一个我们不知道的值。它的值有多大,决定了遥远天体的回归速度。
由于它们的回归来自于宇宙的膨胀,哈勃常数直接决定了宇宙在不同位置膨胀的速度。
出于这个原因,哈勃常数一直是天文学家非常重要的未知数。
只有确定了哈勃常数,我们才能知道宇宙在不同位置是如何膨胀的。
目前,没有人知道宇宙膨胀是否有一天会结束。它是会永远膨胀还是有一天开始收缩还不得而知。
通过哈勃定律,我们可以更好地观察宇宙,了解宇宙的膨胀过程。
自从哈勃提出哈勃定律以来,天文学家们一直在努力寻找哈勃常数,结果却大相径庭。
2013年3月21日,欧洲航天局的普朗克卫星给出了67.80±0.77km/(s·Mpc)的结果。2019年,德国天文学家利用引力透镜效应计算出的哈勃常数为82.4km/(s·Mpc)。
这两个数据推导出的宇宙年龄分别为138.2亿年和114亿年。可见这两个数值的差距还是非常巨大的。
因此,要找到哈勃常数还有很长的路要走,天文学家也需要相当长的时间才能得到准确的结果。这是就是天文学的魅力:我们已知的认知,远远少于我们未知的。
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