赫馬森：從驢夫到天文學(xué)家，他與冥王星擦肩而過

科學(xué)史話

1929年，偉大的天文學(xué)家哈勃發(fā)表了一篇劃時代的論文，這篇論文給出了24個銀河系外星系的距離與運(yùn)動速度，并得到了一個劃時代的規(guī)律：星系越遠(yuǎn)，退行的速度越大，二者基本成正比。這個結(jié)果意味著宇宙自身在膨脹，標(biāo)志著觀測宇宙學(xué)的誕生。很多人知道哈勃這個成果，但大多數(shù)人不知道的是，在哈勃的這個重大成果背后，還站著另外一個人：米爾頓·赫馬森。

赫馬森的一生充滿傳奇色彩。他1891年出生于美國明尼蘇達(dá)州，童年起就隨父母移居加州。1905年，正在讀八年級的赫馬森到南加州的威爾遜山參加了一次夏令營。被這座山迷住的他征得父母的同意，休學(xué)一年，在威爾遜天文臺的旅館當(dāng)打鈴工，并接待客人、喂養(yǎng)騾子。他樂此不疲，再也不愿回學(xué)校了。

1908年，17歲的赫馬森開始當(dāng)驢夫，用驢車將天文臺建筑所需的建材運(yùn)到威爾遜山。不久他與天文臺一位工程師的女兒海倫·多德相戀并結(jié)婚。1917年，赫馬森的岳父告訴他，天文臺有個看門人打算辭職，他聽從岳父的建議，補(bǔ)上了這個空缺。第二年夏天，在他人指導(dǎo)下，他僅用了幾個月時間就學(xué)會了使用25厘米望遠(yuǎn)鏡拍攝變星。

赫馬森的觀測天賦很快引起了著名天文學(xué)家沙普利的注意。沙普利是變星方面的世界頂尖專家，曾測量銀河系內(nèi)的造父變星的距離，確定了銀河系的形狀，發(fā)現(xiàn)太陽位于銀河系的邊緣，而不是銀河系的中心。沙普利稱贊赫馬森為自己見過的最佳觀測者并向當(dāng)時的威爾遜天文臺臺長海耳強(qiáng)烈推薦赫馬森。海耳被沙普利說服了，于1919年破格將只有小學(xué)學(xué)歷的赫馬森聘為正式職員，并在1922年將他提升為助理天文學(xué)家。這樣的破格任職前所未有。

赫馬森沒有辜負(fù)沙普利和海耳的期望，他發(fā)現(xiàn)了一些特殊恒星和其他眾多天體，而他最擅長的還是拍攝暗淡星系的光譜。光譜，指的是物體的光在各種顏色上的強(qiáng)度。要獲得天體的光譜，需要用棱鏡或者光柵將天體發(fā)出的光分解為各種顏色，然后使各種顏色的光落在照相機(jī)底片上。如果發(fā)光的天體在靠向地球，天體光譜的位置朝著藍(lán)色的方向移動，這就是藍(lán)移;如果發(fā)出光的天體在遠(yuǎn)離地球，天體光譜的位置朝著紅色的方向移動，這就是紅移。

早在1912年到1922年間，美國天文學(xué)家斯里弗就用天體紅移測出了41個星系的運(yùn)動速度，其中速度最大的達(dá)到每秒1800千米。但是，這些星系的精確距離卻是未知的。1928年，著名天文學(xué)家哈勃得知一些觀測者和理論家在研究星系的距離與速度的關(guān)系，他決定在這個方向努力一把。

哈勃擅長測量造父變星的距離，不過僅僅知道星系的距離還不夠，還要知道星系的速度，而速度要通過光譜來確定。他自然而然想到了測量光譜的第一高手赫馬森。

赫馬森繼承了斯里弗的看家本領(lǐng)，雖然二者可能一輩子都沒見過面。他所使用的望遠(yuǎn)鏡比斯里弗使用的61厘米望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)大得多，所以他先挑選了一個斯里弗沒法測出光譜的星系來觀測，得到的光譜表明這個星系以每秒鐘3000千米的速度遠(yuǎn)離地球。然后赫馬森在大約半年的時間里一口氣測量了幾十個星系的光譜。哈勃則測量了其中一些星系中的造父變星的距離。最后，共有24個星系的距離和速度都被確定出來。需要說明的是，這24個星系中，有20個星系的速度已經(jīng)由斯里弗在此前測出，所以赫馬森的部分工作重復(fù)了斯里弗的工作，也算是檢驗了斯里弗結(jié)果的正確性。

根據(jù)這24個星系的距離與速度，哈勃于1929年3月發(fā)表了一篇論文，給出了被后世稱為“哈勃定律”的結(jié)果：星系的退行速度與距離成正比。遺憾的是，哈勃既沒有在論文中提到斯里弗的貢獻(xiàn)，也沒有讓赫馬森成為論文的共同作者。不得不說，哈勃的做法很不厚道。

赫馬森并不計較這些，他與哈勃繼續(xù)合作，一個測距離，一個測速度。將距離拓展到1億光年，將速度拓展到每秒2萬千米。他們發(fā)現(xiàn)，在這么大的距離與速度范圍內(nèi)，“星系的退行速度與距離成正比”的結(jié)論依然正確。這一次，哈勃與赫馬森一起發(fā)表了相關(guān)論文。此后，赫馬森一直堅持向更遠(yuǎn)的方向前進(jìn)，直到1957年退休，退休4年后還發(fā)現(xiàn)了一顆周期長達(dá)2940年的彗星。因為赫馬森對天文學(xué)的重大貢獻(xiàn)，著名的科普節(jié)目《卡爾·薩根的宇宙》在第10集《永恒的邊緣》中介紹了他的生平與成就。

作為一個杰出的觀測天文學(xué)家，赫馬森似乎總是以配角的方式登場——先是作為沙普利的杰出助手，1921年沙普利前往哈佛大學(xué)天文臺之后，他又成為哈勃的最佳搭檔。但是，有一次他差點(diǎn)成為閃亮的主角：1930年，湯博發(fā)現(xiàn)冥王星，尼科爾森與梅奧爾檢查了赫馬森在此前11年為搜尋冥王星而拍的底片，在他于3個夜晚拍下的4張底片中找到了冥王星的圖像。它恰好位于那些底片的邊緣，且因為底片缺陷而顯得比較模糊，赫馬森就這樣錯過了發(fā)現(xiàn)冥王星的榮耀。(王善欽)

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