“我一生都在看著夜空,以後也必然如此。”在20世紀70年代,曾經有一位光學天文學家這樣描述自己。這位年輕的科學家通過觀測研究證實了現代物理學中最神祕莫測的那部分,至此在天文學領域翻開了新的篇章,同時顛覆了人們的傳統認知,又被成為暗物質之母。
這位偉大的女科學家,就是薇拉·魯賓。
關於暗物質,愛因斯坦曾經說過:“宇宙間有很多我們看不見的物質存在”。同時這種概念an Oort在 1932年,Fritz Zwicky在 1933年都曾提出過,但因為缺乏其他的獨立觀測佐證,在之後的三十年裡,即使不時被人提起,卻沒有人認真對待。
直到薇拉·魯賓開始研究,這一發現才取得了突破性的進展。
薇拉·魯賓熱愛星空,在她十歲的時候,就經常從臥室的窗戶裡仰望北方的天空,開始做著關於一整個宇宙的夢。她曾在有名的瓦薩學院學習,後來又在康奈爾大學完成了自己的碩士學業,正式開始了星系研究的領域。在搬出棲息的華盛頓後,她跟隨著名物理學家喬治·蓋莫,在1965年成為了卡內基研究所的研究員。
暗物質是薇拉·魯賓通過研究星系的旋轉速度發現的,在這類研究裡,旋轉曲線表現了恆星的運動速度和恆星到星系中心距離的關係以及變化。在自轉曲線中你離中心越遠,旋轉速度就會越快。但當星系中心擁擠的恆星被重力鎖住,不論離這個星系的中心距離多遠,它們大多會以相同的速度執行,只是越往外距離越遠它們會繞的更遠,需要的時間也會越久。就像各大行星繞著太陽旋轉,離星系越遠的,運動的速度就會越慢。這是太陽系中行星運動的定律,推測到其他星系外圍的自轉曲線,應該也是如此。
但事實並不是這樣。
20世界70年代初,年輕的學者薇拉·魯賓用先進的成像儀器測量星系的自轉曲線。她先從附近的仙女座開始,然後不停地測量各個星系。終於有了驚人的發現,不論恆星與星系中心多遠,它們的旋轉速度都是一樣的,這個結果否定了天文學家們原先對於星系自轉的預想。
這讓科學家們意識到一件事,我們的星系除了可見的恆星和塵埃雲,實際上還被某些巨大的不可見的物質包圍著。除了引力它不與任何普通物質發生作用,包括光與輻射,但是它所導致的效應卻能被我們觀測到。雖然我們看不見它,但它卻以一種形式存在著,通過計算得出的結果表明,銀河系中有超過90%以上都是這種物質。其中暗物質佔據了宇宙總品質的23%,而暗能量佔比73%,我們所能看見的可見物質僅僅只有5 %。也就是說,暗物質和暗能量可能才是宇宙真正的主人。
暗物質的粒子其實就在我們身邊,我們也許偶爾可以感受到它,但它就像我們平時能呼吸的空氣,難以在現實中留下任何痕跡,它到底是什麼?
它的神祕,讓人們對它的好奇心日復一日。要探測這種神祕的物質,需要在探測器中看到它與原子產生碰撞,但那十分罕見。即使人們費盡心思去捕捉,但我們現今仍難以給它下一個準確的定義,對它知之甚少。但不可否認的是,這一發現,是人類對浩瀚宇宙進行艱難探索的巨大邁步。
可惜先驅者薇拉·魯賓在2016年12月25日與世長辭,和她曾經的夢想一樣,終其一生她都在探索星空,並且給天體物理學和粒子物理學領域孵化出了一整套子領域。遺憾的是這位暗物質之母終與諾貝爾獎項失之交臂,而鮮為人知,諾貝爾獎委員會也曾因此備受指責。
但這位偉大的天才對天文學界的貢獻被領域內的科學家們永遠謹記,她早已不需要這些證明。就像她曾經說的:“名氣是轉瞬即逝的流星,我的資料比我的名字擁有更多意義。如果天文學家今後還在用我的資料,這就是對我最大的恭維。”