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他傲娇毒舌专治不服,为怼诺奖得主想出“暗物质”却被冷落了70年

已有 1394 次阅读 2017-4-17 18:15 |系统分类:人物纪事|关键词:暗物质 宇宙 超新星 天文学



所谓“科技数码之物,可玩者甚蕃。美乔布斯独仰索。自小米来,世人甚爱性价比。”

自从小米把“性价比”炒起来后,不仅买东西要谈性价比,测手机要谈屏占比,似乎生活的方方面面都可以用一个比值来衡量。


如果科学家也有一个所谓的“名气贡献比”,并把所有科学家以比值从大到小排列。

排在第一为的是哪位我们不得而知,但是有一位科学家肯定可以垫底。



他发现了“暗物质”,发现了超新星,预言了中子星的存在,在宇宙学方面的成就,他只是稍稍落后于爱因斯坦。


他发现了122颗超新星,一直到2006年才被人超越,小行星和月球环形山都有以他名字命名的。

他提出的理论是当今物理学与天文学的热门课题。




然而,当他还在世的时候,他却像是“暗物质”一样,被人们所忽视。

这或许是由于他古怪的性格,又傲娇又毒舌,甚至连引荐自己的伯乐也不放过。



弗里茨·兹威基


他就是弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky),号称科学界的“赵日天”。


···


1898年,兹威基出身于保加利亚的瓦尔纳。

他的父亲是保加利亚著名的实业家,他家的房子就是父亲的公司建造的。


6岁那年,兹威基被送到了瑞士,送到了他祖父母住的地方学习商务。

他是家中最大的孩子,父亲希望他能继承家业。




可兹威基却没有走上父亲的那条路,当他在苏黎世联邦理工学院就读的时候,已经被数学和物理深深吸引。

他拒绝继续学习商务,转而修习了先进的数学知识和实验物理学。


1922年,兹威基从苏黎世联邦理工学院毕业,拿到了博士学位。

3年后,在洛克菲勒基金会的资助之下,他去到了美国,与加州理工学院的罗伯特·密立根一起工作。



洛克菲勒基金会


密立根是1923年诺贝尔物理学奖的得主,通过油滴实验,密立根测到了基本电荷量e。

那时候的密立根已经是一位知名的物理学家,能得到他的引荐,是很多人梦寐以求的事情。


当兹威基得到了密立根的邀请,很多人眼红得不行。

可去到加州理工学院后,兹威基却对密立根“出言不逊”。



罗伯特·安德鲁·密立根


兹威基在见到了自己的伯乐的时候,不仅没有感激密立根,反而对密立根说,“你从未提出过什么好的想法。”


密立根虽然气得不行,可仍然保持着微笑。

他对兹威基说,“先反省一下吧,你啊,还是太年轻!”




听到密立根的话,兹威基轻笑了一声,“我一点儿也不用担心,反正我每隔两年就会有个新点子。”

密立根这下子被激怒了,“好啊,那你去研究天文,我才不相信你两年就能有成果。”


兹威基接受了他的伯乐给他的考验,他投身到了天文学的怀抱,一做就是一辈子。




威尔逊山,是当时天文学的中心,许多天文学的重大发现都是源自威尔逊山。

那里有当时世界上最大的天文望远镜,口径100英寸。


埃德温·哈勃正是通过这台望远镜发现了星系的红移现象,进而提出了宇宙大爆炸学说。



威尔逊天文台


兹威基觉得,威尔逊山就像是“宇宙的中心”。


每当他站在加州理工学院的操场上,他总是能看到威尔逊山清晰的轮廓。

这让他想起了多山的瑞士老家,对威尔逊山也更亲近了几分。




事实证明,兹威基并不是个只会说大话的人,他确实是个天才,有足够的智慧。


1933年,在威尔逊山工作的第八年,他提出了一个现在的人们耳熟能详的概念——暗物质




“遥远的星系团里有一些物质很独特,它们既不发光,也不吸收光、反射光……”

这些物质看不到摸不着,可它们有质量,它们真实存在于宇宙之中。


兹威基第一次提出了暗物质的概念。

事实上,暗物质不止存在,甚至其质量是宇宙中可见物质的6倍,占宇宙物质成分的24%,另外72%为暗能量。




大自然在嘲笑人类,它把宇宙的绝大部分藏了起来,可兹威基还是找到了。

1933年,正值美国经济大萧条时期,很多人都失去了工作,没有了经济来源。


萧条之下,人们闲暇的时间倒是比以往都更多了,这给了兹威基更多的时间。

当时35岁的他,正沉迷星星无法自拔,将自己所有的注意力都放在了后发座星系团上。

后发座星系团是一个天文词汇,是已知最密集的星系团之一,其中包含了数千个星系在里面,后发座星系团是比较近的,但由它所发出的光,还是要经过数亿年的时间才会到达我们这里。



后发座星系团


后发座星系团在狮子座附近,由1000多个大星系和3000多个小星系组成。

兹威基想要测量出这个星系团的质量。


一般情况下,要测量星系团的质量有两种方法,通过“动力学质量”计算,或者通过“光度学质量”计算。



后发座


动力学质量需要的数据是各个星系之间的相对速度和平均速度,而光度学质量要求测量各星系的光度。

出于严谨的考虑,兹威基分别用两种方法计算了后发座星系团的质量。


正常情况下,当一个问题有多种解法的时候,答案应该是一致的。

可是出乎兹威基意料的是,两种测量方式得到的结果却截然不同。

星系团的动力学质量竟然是光度学质量的160倍!




看着写满了数字和符号的草稿纸,兹威基默然无语,究竟是怎么回事呢?难道牛顿运动定律在计算动力学质量的时候不再适用?


理智告诉他,这不可能,他没有算错。

那么,就只剩下一个答案了,那99%下落不明的质量是由不可见的星系贡献的。


于是,“暗物质“第一次被人们察觉。

也正因为宇宙大部分质量不可见,因此使用光度方法无法准确测量其质量。




可是对于当时的人们来说,要接受这个想法并不容易。


宇宙中明明有着那么多星星,那么璀璨夺目。

兹威基却告诉人们这些东西在宇宙的质量划分中不能占到多数,却要人们相信宇宙中超过90%的东西根本看不到。

别说普通人了,就算是天文学家,都要犯尴尬癌了。




兹威基的发现被彻底忽略了,“暗物质”的概念也被主流的研究人员扔进了垃圾桶。

比起兹威基的成果,他本人的恶名似乎传得更快一些。


兹威基有着卓越的才华和粗暴的性格,他总是咄咄逼人,气势汹汹。

当传道的牧师说“上帝说,要有光!便有了光”,他冷冷地补上一句,“而且,有了电磁场。”

在信奉基督教的地方,这样玩世不恭的态度自然不会获得多少好感。




他经常把自己的同事称作“球形的垃圾”,为什么是球形呢?

“因为那些人从哪个方向看过去都是垃圾”,他这样回答。


兹威基吓跑了很多同事,包括他的伯乐,密立根教授,也会尽量避开他,以免自己的成果被他说成是“一堆无用的垃圾”。




幸好,不是每个同事都像躲瘟神一样躲着兹威基。

沃尔特·巴德是一位德国的天文学家,1931年,巴德移民美国,进入了威尔逊天文台。


与兹威基的性格完全相反,在同事们眼里,巴德是个温和、谦逊、平易近人的人。

或许是因为互补的性格,自从巴德去到了威尔逊天文台,就和兹威基形影不离,惺惺相惜。



沃尔特·巴德


即便兹威基偶尔会因为巴德的德国血统戏谑地称呼其为纳粹,两个人的关系却越来越近。

彼时的兹威基因为暗物质的理论得不到承认,颇有些愤懑,巴德的出现,让他将注意力投到了另一个理论上。


1934年,兹威基和巴德在《国家科学院学报》上提出了“超新星”的概念。

超新星爆发,指的是在恒星演化的末期,突然爆发的一种现象。




普通新星在爆发的时候,光度会有几十万倍的增加,看上去仿佛宇宙中出现了新的星体。

而超新星,爆炸的时候增加的光度则可以增加千万倍,抛弃掉大部分质量的恒星失去了自身重量的压力,就会坍缩成一颗毫无生气的超致密残骸,也就是“中子星”。


比起看不见摸不着的暗物质,人们对于超新星的接受度高得多,毕竟那比太阳更高的亮度实在是让人无法忽略。




兹威基说服加州理工大学,在威尔逊山东南方的帕洛马天文台上建起了口径48英寸的施密特望远镜。


施密特望远镜掀开了蒙在人们眼前的布,它对准星空,仿佛一门白色的大炮。

兹威基一次次将眼睛对准目镜,记录超新星的本子里超新星的数量不断地增加。



1935年~1940年,兹威基发现了14颗超新星,占人们发现的超新星总数的一大半。

到1974年兹威基去世,他的记录本上出现了122颗超新星,这个记录直到10年前才有人打破。


除了暗物质和超新星、中子星,兹威基还提出了重力透镜的说法,制定了用来估计遥远深空距离的标准烛光,发表了六卷综合性的星系和星系团目录。


可以说对天文学的发展有着举足轻重的作用了,可比起同期的天文学家,兹威基几乎没有得到身为教授应得的尊重。




这当然和他狂傲的性格有关系,他不止是怼自己的同事,对自己的学生也不放过。

在他的字典里,“学生”这个词等同于“小垃圾”。

甚至有学生找到杂志社,要求通过媒体解法兹威基“对学生带有虐待性的苛刻要求”。


1974年2月8日,带着暗物质得不到承认的遗憾和122颗超新星发现者的荣誉,兹威基离开了人世。




直到2006年,在NASA的钱德勒X射线望远镜之下,“暗物质”终于现出了真身。

2007年,科学家们用电脑绘制出了暗物质的三维宇宙天图,人们才终于打消了对兹威基的怀疑。


现在的暗物质,已经成了天文学家们研究的热门课题,成为了科幻作品中必不可少的时髦元素。

而兹威基,那个酷炫狂拽的瑞士天文学家在73年后终于得到了人们的认可,还拥有了以自己名字命名的小行星和月球环形山。




说起来也许是一种宿命,“超新星”般亮眼的研究成果,却只博得“暗物质”般的名气。

兹威基恐怕也是最能体现“知行合一”的人物了吧。





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