论文部分内容阅读
译/晨飞
天文学家薇拉·鲁宾于2016年12月25日去世，享年88岁。她的革命性研究证实了暗物质的存在，使她闻名全球。
薇拉在童年时代就对天体运动产生了浓厚的兴趣。1938年，她才10岁，她家从费城搬到了华盛顿特区。在这个新家，她卧室的窗口仍然向北，晚上，她一如既往地仰望夜空的星移斗转，陶醉于地球的运转。4年后，她在爸爸的帮助之下架起了自己的天文望远镜，开始参加业余天文学爱好者的活动。
1965年，薇拉·鲁宾在洛威尔天文台。
但是，这并不意味着这位富于开拓精神的女科学家一路坦途。虽然父母都支持她，但其他人几乎都不鼓励她追求天文学。高中的物理老师告诉她上大学千万别学科技;一家大学的招生负责人建议她别学天文学，实在喜欢可以去搞天文艺术。
然而，薇拉还是下定了决心。她效法女天文学家玛丽亚·米切尔，去上纽约州波基普西市的瓦萨学院。有一年暑假，她遇到康奈尔大学的一名研究生，名叫鲍勃·鲁宾，毕业后他俩就结了婚。
薇拉·鲁宾在康奈尔大学读完硕士（她本来梦想上普林斯顿大学，但是当时这所大学不接受女性参加天体物理学培训项目），同时也陪她丈夫读完博士学位。她丈夫在应用物理学实验室谋到一份工作，然后两人都搬到了马里兰州。由于一次偶然的办公室安排，当时著名的物理学家乔治· 伽莫夫了解到她的硕士论文是关于星系研究的，就让她谈了一下自己的情况。对她来说，这简直是时来运转，最终，在这位物理学家的指导下，她在乔治城大学完成了博士学位。她1954年的毕业论文开辟了星系空间分布这片新天地。
随后，她留校任职，但是工作一直没有太大的起色。她一心扑在4个孩子身上，养育了后来的4位科学家。2002年，她跟《科学》杂志讲：“在很长一段时间里，我都没觉得自己是一位真正的天文学家。”
加州大学圣地亚哥分校的玛格丽特和杰弗里·伯比奇夫妇邀请薇拉·鲁宾合作搞研究，这给她带来了转机。她与丈夫和这个夫妻团队共事一年，在观念上，她受到了一再鼓励，最终让她获得了新的职业成就感。
回到马里兰后，她变成了另一个人：强烈的渴望使她步入卡内基·梅隆大学的地磁学系去找工作。在随后的几年里，她参加了肯特·福特组织的多次考察活动，去亚利桑那州的基特峰和智利的托洛洛山美洲天文台观测。1965年，她甚至成为南加州帕洛马天文台第一位女性合法用户。
这项新的工作让薇拉·鲁宾重新萌发了她最初对星系内星球运动的好奇心。隨着科技的新发展，她能够研究星系外部的旋转，就像她童年时期通过自己卧室窗口看到的那样。她对恒星环绕星系外围运行的观察催生了惊人的发现：绝大多数物质都是看不见的。
星系中充溢着暗物质
1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹维基观察到直径大约5000万光年的后发星系团，里面有成千上万的星系。他发现这些星系在后发星系团内飞速移动，大有飞离之势。能够看见的物质绝对不足以将该星系团里的所有成分捆绑在一起，并且在如此迅速地运行的前提下保持星系稳定不散架。
弗里茨·兹维基认为那里面肯定有一种隐藏的成分，他称其为暗物质，是这种暗物质将该星系团聚拢在一起。
这个话题在此后的30年里没有再怎么被讨论过。薇拉·鲁宾、肯特·福特及其同事进一步收集证据，想看看个体星系是否不是如此运转。因为大多数星系在其中央都有一个明亮的凸出部分，里面是密集的恒星，相比之下，在外部由于恒星少得多，所以也相对昏暗，天文学家一般都认为星系的质量主要集中在这个中心，因而结论自然而然就是一般的星系就和我们的太阳系一样旋转，在围绕恒星旋转时，内侧的行星速度要比外侧的行星快。
但是，该团队的研究表明，不是这么一回事。1978年，《天体物理学报》刊登了他们的论文。在文中，他们展示了一组表示恒星公转速度与其相对星系中心距离关系的曲线（总共10个星系，这里展示的是其中的7个）。如果这些星系中的物质只有可视物质，那么这些曲线就会在较远处垂下，就像在我们的太阳系里那样。
然而，所有这些旋转曲线都相对平缓。远离星系中心、稀疏地分布在星系边缘的恒星的运转速度跟距离中心较近的恒星同样快。计算表明，星系中含有的暗物质和光物质比例大约是10∶1。
薇拉·鲁宾曾经说过这样的话：“在螺旋星系中，暗物质大约是光物质的10倍;拿这个比例来形容我们的知识很可能非常合适，我们的无知远远大于知识：我们只是离开了幼儿园，可充其量才是个三年级。”这话一下子让她出了名。
之后的10年里，薇拉·鲁宾又研究了几百个星系，收集了更多关于暗物质的证据。虽然暗物质的性质至今仍然是一个不解之谜，但是这已成为天文学界的一个热门词语。天文学家仍然在研究它，就跟薇拉·鲁宾当年一样;理论家也在拼命地解释它。
薇拉·鲁宾的遗产
薇拉·鲁宾对科学的热爱影响了她全家人，她的孩子长大后都成了科学家：女儿朱迪思·杨原来是美国麻省大学安姆斯特分校的天文学家，因患癌症不幸于2014年去世;3个儿子大卫、卡尔和艾伦分别是美国地质调查局的地质学家、加州大学欧文分校的数学家和普林斯顿大学的地质学家。
她丈夫是数学家兼物理学家，对她的研究给予了极大的支持。他于2008年去世。
薇拉·鲁宾的成就使她于1981年当选为美国国家科学院院士。1996年，她成为自卡罗琳·赫歇尔（1828年获奖）之后第二位获得皇家天文学会金质奖章的女科学家。她不断呼吁更多的女性参加科学研究，鼓励人们跟科学难题做斗争。不幸的是，她一直未能获得诺贝尔奖，尽管许多人都觉得值得授予她这个奖项。
许多人称赞薇拉·鲁宾的杰出发现、推动妇女参与科学研究和她的事业家庭两不误，但是她最为突出的成就还是对天文学的毫不畏惧的热爱，她为人们树立了光辉的榜样。她一生当中那种天真烂漫的好奇心将会鼓舞更多的人。
天文学家薇拉·鲁宾于2016年12月25日去世，享年88岁。她的革命性研究证实了暗物质的存在，使她闻名全球。
薇拉在童年时代就对天体运动产生了浓厚的兴趣。1938年，她才10岁，她家从费城搬到了华盛顿特区。在这个新家，她卧室的窗口仍然向北，晚上，她一如既往地仰望夜空的星移斗转，陶醉于地球的运转。4年后，她在爸爸的帮助之下架起了自己的天文望远镜，开始参加业余天文学爱好者的活动。
但是，这并不意味着这位富于开拓精神的女科学家一路坦途。虽然父母都支持她，但其他人几乎都不鼓励她追求天文学。高中的物理老师告诉她上大学千万别学科技;一家大学的招生负责人建议她别学天文学，实在喜欢可以去搞天文艺术。
然而，薇拉还是下定了决心。她效法女天文学家玛丽亚·米切尔，去上纽约州波基普西市的瓦萨学院。有一年暑假，她遇到康奈尔大学的一名研究生，名叫鲍勃·鲁宾，毕业后他俩就结了婚。
薇拉·鲁宾在康奈尔大学读完硕士（她本来梦想上普林斯顿大学，但是当时这所大学不接受女性参加天体物理学培训项目），同时也陪她丈夫读完博士学位。她丈夫在应用物理学实验室谋到一份工作，然后两人都搬到了马里兰州。由于一次偶然的办公室安排，当时著名的物理学家乔治· 伽莫夫了解到她的硕士论文是关于星系研究的，就让她谈了一下自己的情况。对她来说，这简直是时来运转，最终，在这位物理学家的指导下，她在乔治城大学完成了博士学位。她1954年的毕业论文开辟了星系空间分布这片新天地。
随后，她留校任职，但是工作一直没有太大的起色。她一心扑在4个孩子身上，养育了后来的4位科学家。2002年，她跟《科学》杂志讲：“在很长一段时间里，我都没觉得自己是一位真正的天文学家。”
加州大学圣地亚哥分校的玛格丽特和杰弗里·伯比奇夫妇邀请薇拉·鲁宾合作搞研究，这给她带来了转机。她与丈夫和这个夫妻团队共事一年，在观念上，她受到了一再鼓励，最终让她获得了新的职业成就感。
回到马里兰后，她变成了另一个人：强烈的渴望使她步入卡内基·梅隆大学的地磁学系去找工作。在随后的几年里，她参加了肯特·福特组织的多次考察活动，去亚利桑那州的基特峰和智利的托洛洛山美洲天文台观测。1965年，她甚至成为南加州帕洛马天文台第一位女性合法用户。
这项新的工作让薇拉·鲁宾重新萌发了她最初对星系内星球运动的好奇心。隨着科技的新发展，她能够研究星系外部的旋转，就像她童年时期通过自己卧室窗口看到的那样。她对恒星环绕星系外围运行的观察催生了惊人的发现：绝大多数物质都是看不见的。
星系中充溢着暗物质
1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹维基观察到直径大约5000万光年的后发星系团，里面有成千上万的星系。他发现这些星系在后发星系团内飞速移动，大有飞离之势。能够看见的物质绝对不足以将该星系团里的所有成分捆绑在一起，并且在如此迅速地运行的前提下保持星系稳定不散架。
弗里茨·兹维基认为那里面肯定有一种隐藏的成分，他称其为暗物质，是这种暗物质将该星系团聚拢在一起。
这个话题在此后的30年里没有再怎么被讨论过。薇拉·鲁宾、肯特·福特及其同事进一步收集证据，想看看个体星系是否不是如此运转。因为大多数星系在其中央都有一个明亮的凸出部分，里面是密集的恒星，相比之下，在外部由于恒星少得多，所以也相对昏暗，天文学家一般都认为星系的质量主要集中在这个中心，因而结论自然而然就是一般的星系就和我们的太阳系一样旋转，在围绕恒星旋转时，内侧的行星速度要比外侧的行星快。
但是，该团队的研究表明，不是这么一回事。1978年，《天体物理学报》刊登了他们的论文。在文中，他们展示了一组表示恒星公转速度与其相对星系中心距离关系的曲线（总共10个星系，这里展示的是其中的7个）。如果这些星系中的物质只有可视物质，那么这些曲线就会在较远处垂下，就像在我们的太阳系里那样。
然而，所有这些旋转曲线都相对平缓。远离星系中心、稀疏地分布在星系边缘的恒星的运转速度跟距离中心较近的恒星同样快。计算表明，星系中含有的暗物质和光物质比例大约是10∶1。
薇拉·鲁宾曾经说过这样的话：“在螺旋星系中，暗物质大约是光物质的10倍;拿这个比例来形容我们的知识很可能非常合适，我们的无知远远大于知识：我们只是离开了幼儿园，可充其量才是个三年级。”这话一下子让她出了名。
之后的10年里，薇拉·鲁宾又研究了几百个星系，收集了更多关于暗物质的证据。虽然暗物质的性质至今仍然是一个不解之谜，但是这已成为天文学界的一个热门词语。天文学家仍然在研究它，就跟薇拉·鲁宾当年一样;理论家也在拼命地解释它。
薇拉·鲁宾的遗产
薇拉·鲁宾对科学的热爱影响了她全家人，她的孩子长大后都成了科学家：女儿朱迪思·杨原来是美国麻省大学安姆斯特分校的天文学家，因患癌症不幸于2014年去世;3个儿子大卫、卡尔和艾伦分别是美国地质调查局的地质学家、加州大学欧文分校的数学家和普林斯顿大学的地质学家。
她丈夫是数学家兼物理学家，对她的研究给予了极大的支持。他于2008年去世。
薇拉·鲁宾的成就使她于1981年当选为美国国家科学院院士。1996年，她成为自卡罗琳·赫歇尔（1828年获奖）之后第二位获得皇家天文学会金质奖章的女科学家。她不断呼吁更多的女性参加科学研究，鼓励人们跟科学难题做斗争。不幸的是，她一直未能获得诺贝尔奖，尽管许多人都觉得值得授予她这个奖项。
许多人称赞薇拉·鲁宾的杰出发现、推动妇女参与科学研究和她的事业家庭两不误，但是她最为突出的成就还是对天文学的毫不畏惧的热爱，她为人们树立了光辉的榜样。她一生当中那种天真烂漫的好奇心将会鼓舞更多的人。