从哈勃到哈勃深空场（八）

【原】从哈勃到哈勃深空场（八）—哈勃重生

最可爱的人bsvu 2019-08-23

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本期为从哈勃到哈勃深空场第八篇，上一篇为：《从哈勃到哈勃深空场（七）—大爆炸与威尔金森微波背景辐射探测器》

用生命叩开诺奖大门

回过头看宇宙探索的这段历史，不禁又想起艾德温·哈勃，正是他做出的卓越发现为人类揭开了宇宙膨胀的神秘面纱。他的工作为人类铺下了通往宇宙爆炸起点的科学道路。

这个传奇的美国天文学家于1953年去世，哈勃去世后他的妻子不知出于何种目的，连葬礼都没有举行，并且她还把哈勃的身体藏了起来。更令人难以置信的是，作为一名杰出科学家，大名鼎鼎哈勃定律的发明者，宇宙膨胀的发现者，哈勃却从未获得诺贝尔奖。哈勃的好运气止于诺贝尔奖。

1912年，美国女天文学家勒维特（Henrietta Swan Leavitt）发现造父变星的周光关系，从而得出一种估计天体距离的方法，这直接导致了河外星系的发现。1911年～1913年，丹麦天文学家赫茨普龙（Hertzsprung Ejnar）和美国天文学家罗素（Henry Norris Russell）各自独立地得到了恒星光度和光谱型的关系图，即赫罗图，赫罗图在恒星起源和演化的研究中起到了举足轻重的作用。1918年，美国天文学家沙普利（Harlow Shapley）发现银河系中心在人马座方向，纠正了太阳是银河系中心的错误看法。1924年，哈勃（Edwin P.Hubble）确认“仙女座大星云”是银河系之外的恒星系统，继而在1929年发现了著名的哈勃定律，证明宇宙在膨胀。1926年，英国天文学家爱丁顿（Arthur Stanley Eddington）出版专著《恒星内部结构》，这本书成为恒星结构理论的经典著作。然而，这些成果无一例外地被诺贝尔物理学奖拒之门外。

这并不是诺贝尔奖评委针对哈勃个人的“阴谋”，实际上在哈勃有生之年诺贝尔奖委员会从不认可天文学是物理的子学科。哈勃晚年的大部分时间都在试图说服许多科学同行：天文学是个物理学科，而不是单独的研究领域。他的动机不仅仅是为了他自己，也为了其他天文学家和整个天文学领域。哈勃希望天文学家对天体物理学的宝贵贡献得到应有的承认。

图为1951年的哈勃。20世纪40年代和50年代初，在哈勃去世的前几年，由于哈勃在天文学方面的巨大贡献和影响，有人倡议授予哈勃诺贝尔物理学奖。但诺贝尔奖评委会中一些保守者说，获奖学科不能随便跨越。于是，哈勃终于与诺贝尔奖无缘。

但是到了1953年哈勃去世后，瑞典的评委会却追悔莫及：哈勃不能获奖不但是他本人的遗憾，也是诺贝尔奖的遗憾。但去世的人不能得奖，这个原则又是不能改变的。后来，越来越多的天文学家在天体物理方面的发现有重大的物理内涵，天文和物理互相渗透。或许也为了避免再次出现哈勃式的遗憾，诺贝尔评委会终于放弃自己原先的坚持，开始给天文学家颁奖。

从20世纪60年代汤斯(Townes，他以微波激射理论证明宇宙中分子的存在，导致分子天文学的出现，最终让人们意识到地球上的生命很可能就来自于宇宙本身)和贝特(Bethe，他提出恒星由核聚变提供能量的理论)，因为他们的杰出成就而无可争议地获得诺贝尔奖，迄今已经颁布的同天文有关的诺贝尔物理学奖已有11次之多。2004年后，几乎每三年就会有一位科学家因天文学的重大发现而获得诺贝尔物理学奖。

哈勃重生

真人哈勃虽然走了，但是另一个哈勃却很快问世。这个哈勃是个在太空当中围绕地球旋转的冷冰冰的望远镜。正是它，把人类对于宇宙的认识向前推进了一大步。

2019年4月25日是哈勃太空望远镜发射29周年，这个设计使用寿命只有15年的老兵，已经超期服役一倍时间，它还在不断续写新的传奇。

在介绍哈勃望远镜之前，我们先通过两个小短片看看哈勃眼中的宇宙是什么样子的。

百年梦想

发射望远镜到太空中去是人类宇航先驱们最闪耀的百年梦想之一。

1923年德国著名的火箭专家赫尔曼·奥伯特(Hermann Oberth)提出了建造太空望远镜的建议，同年他与Robert H. Goddard和Konstantin Tsiolkovsky一起出版了《如何用火箭将望远镜部署到地球轨道》。但是限于当时的科技环境，人们没有足够的科技力量来实现这个梦想。

分别于1991年和1996年建成的凯克望远镜Ⅰ和凯克望远镜Ⅱ是当今世界最为出色的地面天文望远镜。凯克望远镜坐落于美国夏威夷莫纳克亚山顶，这里海拔4270米，处在太平洋非常稳定的空气中，受大气湍流影响较小，因而具有很高的分辨率。莫纳克亚山上分布着十几台望远镜。

地面大型天文望远镜结构图。在此之前，天文观测都是依靠地面大型天文望远镜来实施的。这些天文望远镜坐落于山峰上。由于地球大气对光线的折射、反射以及散射作用，在地面望远镜中进行天文观测就好像水中的鱼看岸上的人一样。

时间到了二战结束的1946年，美国天文学家莱曼·施皮策教授发表论文《在地球之外的天文观测优势》，认为在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。这听起来合乎逻辑，对吧？但在当时看来这是一个令人发指的想法，因为从没有人向外太空发射过火箭。仅有的接近大气层的飞行器就是纳粹制造的V-2导弹，而它的最大飞行高度只有100km，在这个高度部署望远镜将很快坠入稠密大气层烧毁。尽管如此，施皮策的大部分职业生涯都致力于推动太空望远镜的发展。

空间观测的巨大优势