第八章 愛因斯坦的宇宙(5)

斯萊弗第一個注意到光的這種作用，意識到這對將來理解宇宙的運動十分重要。不幸的是，誰也沒有太多注意他。你會記得，珀西瓦爾·洛厄爾在這裏潛心研究過火星上的運河，因此洛厄爾天文台是個比較獨特的地方。到了20世紀的前10年，它在任何意義上都成了研究天文的前哨陣地。斯萊弗不知道愛因斯坦的相對論，世界也同樣不知道斯萊弗，因此，他的發現沒有影響。榮譽反而屬於一個非常自負的大人物，他的名字叫埃德溫·哈勃。哈勃1889年生於歐扎克高原邊緣的一個密蘇里州小鎮，比愛因斯坦小10歲；他在那裏及芝加哥郊區伊利諾伊的惠頓長大。他的父親是一名成功的保險公司經理，因此家裏的生活總是很優裕。埃德溫還天生有個好的身體。他是個有實力、有天賦的運動員，魅力十足，時髦瀟洒，相貌堂堂--用威廉·H.克羅珀的話來說，"英俊到了不適當的程度"；用另一位崇拜者的話來說，"美得像美神阿多尼斯"。用他自己的話來說，他生活中還經常干一些見義勇為的事--搶救落水的人；領着嚇壞了的人穿越法國戰場，把他們帶到安全的地方；在表演賽中幾下子就把世界冠軍級的拳擊手打倒在地，弄得他們不勝難堪。這一切都好得簡直令人難以置信，但都是真的。儘管才華出眾，但哈勃也是個頑固不化的說謊大王。這就很不尋常了，因為哈勃的生活中從小就充滿真正的奇特之處，有時候簡直令人難以置信地出類拔萃。僅在1906年的一次中學田徑運動會上，他就贏得了撐桿跳高、鉛球、鐵餅、鏈球、立定跳高、助跑跳高的冠軍，還是接力賽跑獲勝隊的成員--那就是說，他在一次運動會上獲得了7個第一名。同年，他創造了伊利諾伊州跳高記錄。作為一名學者，他也是出色得不得了，不費吹灰之力就考上芝加哥大學，攻讀物理學和天文學（說來也巧，系主任就是阿爾伯特·米高遜）。他在那裏被選為牛津大學的首批羅茲獎學金獲得者之一。3年的英國生活顯然沖昏了他的頭腦。1913年他返回惠頓的時候，披着長披風，銜着煙斗，說起話來怪腔怪調，滔滔不絕--不大像英國人，而又有點像英國人--這種模樣他竟保留終生。他後來聲稱，他在20世紀20年代的大部分時間裏一直在肯塔基州當律師，但實際上他在印第安納州新奧爾巴尼當中學教師和籃球教練，後來才獲得博士學位，並在陸軍待了很短時間。（他是在簽訂停戰協定前一個星期抵達法國的，幾乎肯定沒有聽到過憤怒的槍炮聲。）1919年，他已經30歲。他遷到加利福尼亞州，在洛杉磯附近的威爾遜山天文台找了個職位。非常出人意料的是，他很快成為20世紀最傑出的天文學家。讓我們稍停片刻，先來考慮一下當時人們對宇宙的了解是如何少得可憐，這是值得的。今天的天文學家認為，在可見的宇宙里也許有1400億個星系。這是個巨大的數字，比你聽了這話認為的還要巨大得多。假如把一個星系比做一粒凍豆子，這些豆子就可以塞滿一個大禮堂--比如，老波士頓花園或皇家艾伯特大廳。（有一位名叫布魯斯·格雷戈里的天體物理學家還真的計算過。）1919年，當哈勃第一次把腦袋伸向望遠鏡的時候，我們已知的星係數只有一個：銀河系。其他的一切要麼被認為是銀河系的組成部分，要麼被認為是遠方天際眾多氣體中的一團氣體。哈勃很快證明這種看法是極其錯誤的。在之後的10年裏，哈勃着手研究有關宇宙的兩個最基本的問題：宇宙已經存在多久？宇宙的範圍有多大？為了回答這兩個問題，首先必須知道兩件事--某類星系離我們有多遠，它們在以多快的速度遠離我們而去（即現在所謂的退行速度）。紅移能使我們知道星系後退的速度，但不能使我們知道它們離得有多遠。為此，你需要有所謂的"標準燭光"--即準確測得的某個恆星的亮度，作為測算其他恆星的亮度（並由此計算其相對距離）的基準。哈勃的好運氣來了。此前不久，有一位名叫亨利埃塔·斯旺·萊維特的才女想出了一種找到這類恆星的方法。萊維特在哈佛大學學院天文台擔任當時所謂的計算員。計算員終生研究恆星的照片並進行計算--計算員由此得名。計算員不過是個干苦活的代名詞。但是，在那個年代，無論在哈佛大學，還是在任何地方，這是婦女離天文學最近的地方。這種制度雖然不大公平，但也有某個意想不到的好處：這意味着半數最聰明的腦子會投入本來不大會有人來動腦子的工作，確保婦女最終能覺察到男同事們往往會疏忽的宇宙之細微結構。有一位名叫安妮·江普·坎農的哈佛大學計算員利用她熟悉恆星的有利條件，發明了一種恆星分類系統。這種系統如此實用，直到今天還在使用。萊維特的貢獻更加意義深遠。她注意到，有一種名叫造父變星（以仙王星座命名，第一顆造父變星就是在那裏發現的）的恆星在有節奏地搏動--一種星體的"心跳"。造父變星是極少見的，但至少其中之一是我們大多數人所熟悉的。北極星就是一顆造父變星。我們現在知道，造父變星之所以搏動，是因為--用天文學家的行話來說--它們已經走過"主序階段"，變成了紅巨星。紅巨星的化學過程有點兒難懂，已經超出了本書的宗旨（它要求了解很多東西，其中之一就是單離子化的氦原子的性質）。但是，簡而言之，在燃燒剩餘的燃料的過程中，它們產生了一種很有節奏、不停地一亮一暗的現象。萊維特的天才在於，她發現，通過比較造父變星在天空中不同角度的大小，就可以計算出它們之間的相對位置。它們可以被作為標準燭光--這個名稱也是她創造的，現在依然廣泛使用。用這種方法得到的只是相對距離，不是絕對距離。但是，即使這樣，這也是第一次有人想出了一個計算浩瀚宇宙的實用方法。