暗之狂歡 光之彼岸——記薇拉∙魯賓_風聞

原創：牧夫天文

編譯：王茸

校對：楊伯順 王婧彧

“Each one of you can change the world,

for you are made of star stuff,

and you are connected to the universe.”

Vera Rubin

最近有一條消息，如果智利國會兩黨聯合通過一項關於大口徑全天巡視望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope)的法案，那麼該望遠鏡很有可能將用以紀念一位偉大的天文學家——“暗物質之母”薇拉∙魯賓(Vera Rubin)，即被命名為薇拉∙魯賓巡視望遠鏡（Vera Rubin Survey Telescope）。熟悉暗物質的人都熟悉她，而不熟悉暗物質、但熱愛宇宙，仰望星空的人也應該知道她。

天文女神：薇拉∙魯賓其人

2010年的薇拉∙魯賓, 永遠的天文女神。(Credit: Linda Davidson/The Washington Post/Getty)

魯賓奶奶生於1928年，是猶太裔美國女天文學家。寬鬆的家庭成長環境和開明睿智的父母，培育了她對科學的求知慾。你可以想象一個12歲的少女寧願仰望星空也不願在暗夜睡去嗎？因為她認為仰望星空是她這一生最有意義的存在。或許就是這樣的執着，支持着她一直在男性掌握話語權的天文學界裏持續研究並前行。

魯賓奶奶的這一生，除了研究成果斐然，也是和狹隘的男權主義做鬥爭的一生。由於普林斯頓大學在上世紀的四五十年代不接受女性學生進入天文學領域,

她不得不去康奈爾大學攻讀研究生學位，之後在喬治敦大學獲得博士學位。她早期的研究並不被同行接受，博士論文也被長期束之高閣。為了避免在熱門的研究領域面對過度競爭，她開始研究星系的旋轉，這個課題伴隨了她一生。

著名的美國帕洛馬山天文台（Palomar

Observatory），曾經一度不接受女性研究者。但由於她一直堅持抗爭，到了1965年，終於成為第一名被允許在此工作的女性天文學家。1974年，她對於星系轉速的長期研究結出了碩果——她發現了暗物質。2015年，憑藉着暗物質領域的卓越貢獻，她曾一度成為當年諾貝爾物理學獎的熱門人選，但又失之交臂，成為女性諾貝爾獲獎史上的一樁憾事。

宇宙幽邃：暗物質

1968年，一個晴朗乾燥的夜晚，所有的觀測條件都剛剛好。在亞利桑那州圖森市西南的基特峯國家天文台(Kitt Peak Observatory)，魯賓正在仔細觀察仙女星系的光譜。她一邊吃着冰淇淋，一邊沖洗同事肯特·福特(Kent Ford，注意下文我們仍然會提到這位爺爺)剛拍攝的照片。這是他們第一次共同確認星系的旋轉曲線(Rotation Curve)。

長夜將盡，驚喜卻來得令人措手不及。只是這次的驚喜帶來了魯賓對旋轉曲線形狀的困惑。太平(flat)了吧？過於平的旋轉曲線意味着星系螺旋外圍的星體與靠近星系中心的星體在以相同速度運行。更值得注意的是，星系螺旋外部的運行速度已經快到用現有可見物質質量無法解釋的程度。可見質量的物質並不足以維繫整個星系維持現狀運行而不解體。

魯賓與福特的觀察顯示，仙女星系成為了眾多星系中第一個無法用可見物質質量來解釋旋轉曲線的星系。隨後的幾十年中，魯賓用暗物質的存在來解釋這些肉眼不可見，但卻維繫了星系不解體的力量，並持續不斷地向天文學界證明暗物質的存在。

其實，魯賓並不是提出暗物質的第一人。早在1933年，瑞士的天文學家弗裏茨·茲威基(Fritz Zwicky)在觀測了后髮座星系團(Coma Cluster)的運動後第一次提出了暗物質可能存在的假設。他認為如果沒有額外質量存在的話，后髮座星系團就無法聚合而應該分崩離析。但由於缺乏後續的證據和推演，他的有關暗物質的假設也歸於沉寂。

由於魯賓奶奶關於暗物質的不懈研究，科學家們相信宇宙中只有大約20%的物質為可見物質，其餘約80%為暗物質。

那究竟什麼是暗物質？答案可能會讓人沮喪。我們並不知道暗物質由什麼構成。我們只知道暗物質並不是由傳統意義上的質子、中子等構成的。我們知道暗物質穩定、質量大且不帶電。但除此之外，我們幾乎對暗物質一無所知。

Rubin奶奶年輕時的照片，蕙質蘭心，眼神智慧又堅定的科研女神啊!

(Credit: dighist.org)

薇拉∙魯賓於2016年辭世，享年88歲，她是為數不多的在以男性科學家為主體的天文研究領域中有卓越研究功勳的女性天文學家，也是第二位成為美國國家科學院院士的女性天文學家。她因為發現星系轉速差異從而證實了暗物質的存在。

她的發現或許並不僅僅具有天文學的意義，還有着社會學的意義。正是她的長期付出，才使得人們在幽邃的宇宙中認識到暗物質的魅影；也正是她的堅定執着，才使得人們又一次在天文學界見證了女性的智慧。男女平等的口號已經持續了很多年，女性的智慧也被證明並不亞於男性。但在天文學界乃至整個學術界，男性的數量依然是主導，這也是一個客觀事實。這或許會使人們潛意識裏認為女性不適合探索未知的奧秘。但仰望星空是每個人的權利，因為它源自於人內心深處的渴求。願所有人仰望星空的人，特別是熱愛星空的女孩，在追求夢想的路上遇到挫折時，想一想魯賓奶奶，你就能在閃爍的羣星中望見她的笑顏。

參考文獻:

1.Giant Telescope in Chile Could Be Named for Pioneering Astronomer Vera Rubin

 Link: https://www.space.com/giant-lsst-telescope-name-vera-rubin.html

2.暗物質發現第一人去世:諾貝爾物理學獎或憾失第3位女性得主,

Link:http://tech.sina.com.cn/d/s/2016-12-29/doc-ifxzczff3384587.shtml

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火星上的“星際迷航”圖案

(Credit:NASA)