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作为年轻人 ， 我们都经历过生活的压力 ， 许多人在让父母幸福、做我们认为正确的事和追随我们自己的激情之间挣扎 。当听到哈勃这个名字时 ， 大多数人都会想到著名的望远镜 ， 然而这个名字背后还有一个令人难以置信的故事 ， 会让人感到更加有趣 。
图片来源: 芝加哥大学图片档案馆 apf6-01298芝加哥大学图书馆特藏研究中心 。埃德温?哈勃坐在拿着篮球的年轻人的左边 。
在密苏里州长大的时候 ， 哈勃对科幻小说很感兴趣(并且喜欢儒勒 · 凡尔纳)， 除了拼写 ， 他在学校里所有科目都很出色 。但他更为人所知的是他的运动天赋: 篮球 ， 橄榄球和棒球 。他在芝加哥大学参加过田径比赛 ， 还戴过盒装金手套 ， 甚至一度击败了德国重量级冠军 。虽然他很热爱天文学 ， 但是更想让父亲开心 ， 所以为了父亲他去了牛津大学学习法律 。在父亲去世后 ， 他回去和家人生活在一起 ， 并且在高中教了一年书 ， 同时还是男孩篮球队的教练 。
不过在某种程度上 ， 父亲的死让他得到了解脱 。在那不尽人意的一年之后 ， 他继续前往芝加哥攻读天文学博士学位 ， 在获得博士学位并在一战中服役之后 ， 他于1919年加入了威尔逊山天文台的教员队伍 ， 那是当时世界上最大的望远镜——100英寸(2.5米)胡克反射望远镜的发源地 。
图片来源: 加利福尼亚州圣马力诺的华盛顿卡内基研究所亨廷顿图书馆的天文台
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当时的物理学正在发生两场有趣的革命: 一场是爱因斯坦的广义相对论理论因为用了一种叫做时空的动态结构所以要取代了牛顿的引力理论 。虽然在1915年的几年前人们才提出了这个理论 ， 但它目前已经成功解释了牛顿引力的所有现象和水星轨道的异常动作 ， 并且在同一年 ， 也就是1919年的一次日食中 ， 人们通过恒星光线的弯曲对它进行了测试 。
图片来源: 纽约时报 ， 1919年11月10日(l)， 伦敦新闻画报 ， 1919年11月22日(r) 。
同时 ， 关于天空中的螺旋星云是否是我们星系中的物体——也许是原恒星——还是银河系之外的遥远星系 ， 引起了激烈的争论 。后一种情况最有说服力的证据之一是 slipher 的观察：这些螺旋星云的速度是数百甚至数千公里 / 秒 。这些速度不仅比在我们星系中观测到的其他任何恒星或星云都要快 ， 而且它们要高于我们星系的逃逸速度 ， 这意味着它们应该是不受束缚的 。哈勃的主要项目是观察这些螺旋星云 ， 并在其中寻找恒星事件 ， 比如新星 。
图片来源: pbs / nova / runaway universe 三角座中的螺旋星云 messier 33 。
1923年10月 ， 哈勃正在观察仙女座大星云努力去寻找这些现象 。一开始他看到一个 ， 用“ n”标记 ， 然后是第二个 ， 然后是第三个 。然后意想不到的事情发生了: 他看到了第四颗新星 ， 但它和第一颗出现在同一个地方 。这是一个巨大的问题 ， 因为新星通常需要几个世纪来充电 ， 即使是最快的循环新星也需要很多年来积累这种燃料 。这颗新星怎么能在一两天内重新充电？
不可能 ，这意味着它根本不可能是新星 ， 而是别的东西: 变星！ 哈勃兴奋地划掉了“ n”， 代之以“ var! ”
图片来源: e. hubble ， nasa ， esa ， r. gendler ， z. levay 和 hubble heritage 团队 ，
因为变星的行为是众所周知的 ， 他能够确定到仙女座的距离 ， 并发现它根本不是一个星云 ， 而是真正的仙女座星系 ， 正如我们今天所知道的 。通过一次俯冲 ， 哈勃扩展了我们的宇宙 ， 不仅包含了我们的星系 ， 而且散落着数百万光年 ， 甚至数十亿光年的星系 。
但哈勃并没有止步于此 。认识到这一点后 ， 他去观察了几十个其他的螺旋星系 ， 确定了它们与我们的距离和衰退速率 。在爱因斯坦广义相对论的背景下 ， 这意味着空间结构本身正在膨胀 ， 而星系都因为这种膨胀而变得越来越远 。哈勃意识到 ， 从我们的角度 ， 通过测量这些星系的距离和衰退速度 ， 他可以测量宇宙的膨胀速度！
红色方框显示了哈勃原始数据的范围 。
如今 ， 这种关系被称为哈勃定律 ， 膨胀率本身被称为哈勃常数(或哈勃参数)， 而世界上最著名的望远镜、被称为哈勃空间望远镜的主要任务就是测量这个常数 。几十年后产生了大爆炸的概念 ， 这个概念推断膨胀中的宇宙将达到一个炎热 ， 致密 ， 迅速膨胀的状态 。最终在20世纪60年代 ， 宇宙微波背景的发现 ， 或者说大爆炸残留的辐射 ， 证实了这个理论 ， 这个理论是建立在20世纪20年代 ， 哈勃令人难以置信的发现和解谜之上的 。
图片来源: nasa / wmap 科学小组 ， 阿诺 · 彭齐亚斯和鲍勃 · 威尔逊于1965年发现的宇宙微波背景辐射 。
但哈勃没能活着看到这一切发生 。在63岁的时候 ， 他死于脑血栓 。 当时他还在准备在威尔逊山的观测会议 ， 那里安装了一个比他用来发现膨胀的宇宙的望远镜大两倍、强四倍的望远镜 。今天 ， 2020年11月20日 ， 应该是哈勃的131岁生日 ， 这意味着从哈勃的出生到死亡 ， 以及从他的死亡到现在 ， 已经过去了很长时间 。然而 ， 他的发现和他为我们理解宇宙所提供的知识 ， 将永垂不朽 。
虽然每个科学家总有一天会离去 ， 但他们伟大的科学发现将永远留在人们心中 。
作者: Ethan Siegel
FY: 和光同尘
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