宇宙膨脹理論的先驅 美國天文學家哈伯

【大紀元訊】美國的天文學家艾德文‧哈伯年輕的時候曾經是一位優秀的籃球運動員和拳擊好手，後來又做過一段時間的律師，他的研究工作曾經涉及到天文學家無法解答的問題。哈伯最初使用的天文望遠鏡，配有直徑152公分的鏡面，結果獲得和星雲有關的重要發現。就是由於他的觀察而促成了天文學在20世紀對不斷擴大的宇宙有了重大發現。

艾德文‧哈伯早在1920年代就有了重要的發現，改變我們對宇宙和宇宙演變過程的概念。其他的天文學家正在繼續從事哈伯率先開始的工作。很多天文學家目前使用的太空望遠鏡就是以哈伯的姓氏命名的。

青年哈伯

哈伯於1889年出生在美國密蘇里州馬施費爾德。他的童年是在肯塔基州度過的，後來他隨著家人搬到伊利諾伊州的芝加哥，他進入芝加哥大學修讀數學和天文學。

哈伯是一個優秀的學生，也是一個很好的運動員，他是在1909年獲得冠軍的芝加哥大學籃球隊的隊員。他也是一個傑出的拳擊手，有好幾個人勸他在學校畢業之後接受訓練，爭取世界重量級拳王的寶座。

但是，他最後決定繼續他的學業，前往英國，進入牛津的皇后學院。哈伯在牛津攻讀法律，他對英國的不成文法律很感興趣，因為他的家人是在多年前從英國移居美國的。他在牛津就讀了3年。

哈伯在1913年回到美國，他在肯塔基州的路易斯維爾開設了一家律師事務所。過了不久，他又決定不要從事律師的工作，他回到芝加哥大學，再度進修天文學。

哈伯利用芝加哥大學「耶爾克斯天文臺」的儀器，觀察夜間的天象，他的研究工作涉及一個天文學家們所無法解答的重要問題，那就是：甚麼是星雲？

星雲觀察家

哈伯解釋說：星雲這個天文學名詞是從幾個世紀以前流傳下來的，意思是指我們這個太陽系以外長久存在的渾沌景象。有些天文學家認為星雲是銀河系的一部份，也有些天文學家認為：星雲是一些遙遠的個別的宇宙。哈伯在他的研究報告當中說，要解決這個問題，必須使用效力更為強大的儀器，而這種儀器還沒有發明出來。

1917年，第一次世界大戰爆發，哈伯在美國從軍，被派往法國作戰。在這之前，天文學家海爾邀請哈伯到美國加利福尼亞州南部的「威爾森山天文臺」工作，哈伯在大戰結束之後回到美國，接受了海爾的邀請，當時他30歲，剛剛展開後來使他大為出名的工作。

在威爾森山，哈伯最初使用的望遠鏡配有直徑152公分的鏡面。他對我們這個星系當中的物體進行觀察，結果獲得和星雲有關的重要發現。哈伯說，看起來像是從星雲發出的亮光，實際上是來自星雲附近的星體。

他說，星雲是一群原子和塵埃，它們不夠熱，不能像星球一樣發出亮光。

過了不久，哈伯開始在威爾森山使用一個更大和效力更強的望遠鏡，配有直徑250公分的鏡面，這是連續25年全世界最大的望遠鏡，它的高度效能使哈伯得以獲得重要的發現。

哈伯從1922年開始不斷對遙遠的物體進行觀察，他的第一個重要的發現是在「仙女座」星雲的外部辨認出「仙王座」變光星，這種變光星的光亮每隔一段時期就會出現變化。

美國哈佛大學的天文學家萊維特發現，這種光亮變化的週期可以用來計算一個星座和地球之間的距離。據哈伯計算的結果，「仙女座」遠在我們的銀河系以外。哈伯的發現結束了一項持續很久的爭論，他證明那些相信星雲的位置在銀河系以內是錯誤的。他證明星雲本身就是個別的星系，天文學家們現在同意若干遙遠的星系確實存在。

哈伯後來對這些星系做仔細的觀察，他研究這些星系的形狀和亮度，到1925年，哈伯根據觀察所得做出一項結論說：宇宙是由很多不同形狀和幅員的星系組成的。哈伯說，像不同的恆星一樣，星系也各有不同。有些星系類似銀河與「仙女座」呈螺旋形，有一個中心，四周有一群物體繞行，形狀像一個風車。還有一些星系的形狀像棒球或者雞蛋，還有一些星系沒有任何特別的形狀。

於是，哈伯提出一套以形狀來形容不同星系的方法，他的方法現今仍然為天文學家所採用，哈伯還指出，個別星系所包含的發光物體大體相同。他說，所有的星系相互之間都有連帶關係，很像一個大家庭。


		哈伯太空望遠鏡(Getty Images)

發現宇宙膨脹

在1920年代後期，哈伯對各星系在宇宙當中的活動進行了研究，他的觀察促成天文學在20世紀的一項最重要的發現，那就是宇宙在不斷擴大。

在較早的時候，天文學家謝菲爾曾經對一些星系的活動加以觀察，他發現有些星系正以每秒鐘300公里到1,800公里的速度遠離地球，哈伯瞭解謝菲爾的發現所具有的重要性，他擬出一個盡可能對多數星系的距離和速度加以測量的計劃，哈伯和他在威爾森山的助手赫瑪森測量了若干星系的活動。

哈伯把他們所研究的現象稱做「星系紅移」或者稱做「多普勒效應」。「多普勒效應」可以用來解釋正反兩個方向的光波或者音波波長的變化，一個向外離開的物體的光波波長，會伸展的較長，呈現紅色，一個迎面而來的物體的光波波長會比較短，呈現藍色。

哈伯對46個星系觀察的結果顯示，這些星系正在遠離地球，速度和星系與地球之間的距離有直接的關聯。哈伯發現星系離地球越遠，速度越快。這項科學法則被稱為「哈伯定律」。

哈伯的發現使我們對宇宙的概念起了重大的變化。宇宙從一開始就不是像很多人所認為的那樣完全靜止而毫無變化的，宇宙是在不斷擴大。哈伯說，宇宙開始變化的時候可能有過一次威力難以想像的爆炸，那也就是人們通常所說的「大爆炸」。

研究無止境

哈伯的工作並沒有在獲得這項發現之後就停止，他繼續對星系進行觀察，也繼續獲得新的知識，一些來自世界各地的天文學家都參加了他的研究工作。

哈伯在第二次世界大戰期間離開「威爾森山天文臺」，他為美國政府的作戰部從事研究工作，他在戰後以大部份時間籌劃在加利福尼亞州南部設置一個更大的新望遠鏡，這個望遠鏡在1949年完成，鏡面直徑達500公分，以天文學家海爾的姓氏命名。

哈伯是第一個使用海爾望遠鏡的人，哈伯在1953年去世，當時，他正準備用這個望遠鏡對天空做4個夜晚的觀察。哈伯的工作引導天文學家們對宇宙的誕生進行新的研究，有一位天文學家說，科學界一直在對哈伯的研究補充細節，他說未來要走的路還很漫長。

轉載自美國之音◇