他傲嬌毒舌專治不服,為懟諾獎得主想出「暗物質」卻被冷落了70年
所謂「科技數碼之物,可玩者甚蕃。美喬布斯獨仰索。自小米來,世人甚愛性價比。」
自從小米把「性價比」炒起來後,不僅買東西要談性價比,測手機要談屏佔比,似乎生活的方方面面都可以用一個比值來衡量。
如果科學家也有一個所謂的「名氣貢獻比」,並把所有科學家以比值從大到小排列。
排在第一為的是哪位我們不得而知,但是有一位科學家肯定可以墊底。
他發現了「暗物質」,發現了超新星,預言了中子星的存在,在宇宙學方面的成就,他只是稍稍落後於愛因斯坦。
他發現了122顆超新星,一直到2006年才被人超越,小行星和月球環形山都有以他名字命名的。
他提出的理論是當今物理學與天文學的熱門課題。
然而,當他還在世的時候,他卻像是「暗物質」一樣,被人們所忽視。
這或許是由於他古怪的性格,又傲嬌又毒舌,甚至連引薦自己的伯樂也不放過。
圖:弗里茨·茲威基
他就是弗里茨·茲威基(Fritz Zwicky),號稱科學界的「趙日天」。
···
1898年,茲威基出身於保加利亞的瓦爾納。
他的父親是保加利亞著名的實業家,他家的房子就是父親的公司建造的。
6歲那年,茲威基被送到了瑞士,送到了他祖父母住的地方學習商務。
他是家中最大的孩子,父親希望他能繼承家業。
可茲威基卻沒有走上父親的那條路,當他在蘇黎世聯邦理工學院就讀的時候,已經被數學和物理深深吸引。
他拒絕繼續學習商務,轉而修習了先進的數學知識和實驗物理學。
1922年,茲威基從蘇黎世聯邦理工學院畢業,拿到了博士學位。
3年後,在洛克菲勒基金會的資助之下,他去到了美國,與加州理工學院的羅伯特·密立根一起工作。
密立根是1923年諾貝爾物理學獎的得主,通過油滴實驗,密立根測到了基本電荷量e。
那時候的密立根已經是一位知名的物理學家,能得到他的引薦,是很多人夢寐以求的事情。
當茲威基得到了密立根的邀請,很多人眼紅得不行。
可去到加州理工學院後,茲威基卻對密立根「出言不遜」。
圖:羅伯特·安德魯·密立根
茲威基在見到了自己的伯樂的時候,不僅沒有感激密立根,反而對密立根說,「你從未提出過什麼好的想法。」
密立根雖然氣得不行,可仍然保持著微笑。
他對茲威基說,「先反省一下吧,你啊,還是太年輕!」
聽到密立根的話,茲威基輕笑了一聲,「我一點兒也不用擔心,反正我每隔兩年就會有個新點子。」
密立根這下子被激怒了,「好啊,那你去研究天文,我才不相信你兩年就能有成果。」
茲威基接受了他的伯樂給他的考驗,他投身到了天文學的懷抱,一做就是一輩子。
威爾遜山,是當時天文學的中心,許多天文學的重大發現都是源自威爾遜山。
那裡有當時世界上最大的天文望遠鏡,口徑100英寸。
埃德溫·哈勃正是通過這台望遠鏡發現了星系的紅移現象,進而提出了宇宙大爆炸學說。
圖:威爾遜天文台
茲威基覺得,威爾遜山就像是「宇宙的中心」。
每當他站在加州理工學院的操場上,他總是能看到威爾遜山清晰的輪廓。
這讓他想起了多山的瑞士老家,對威爾遜山也更親近了幾分。
事實證明,茲威基並不是個只會說大話的人,他確實是個天才,有足夠的智慧。
1933年,在威爾遜山工作的第八年,他提出了一個現在的人們耳熟能詳的概念——暗物質。
「遙遠的星系團里有一些物質很獨特,它們既不發光,也不吸收光、反射光……」
這些物質看不到摸不著,可它們有質量,它們真實存在於宇宙之中。
茲威基第一次提出了暗物質的概念。
事實上,暗物質不止存在,甚至其質量是宇宙中可見物質的6倍,占宇宙物質成分的24%,另外72%為暗能量。
大自然在嘲笑人類,它把宇宙的絕大部分藏了起來,可茲威基還是找到了。
1933年,正值美國經濟大蕭條時期,很多人都失去了工作,沒有了經濟來源。
蕭條之下,人們閑暇的時間倒是比以往都更多了,這給了茲威基更多的時間。
當時35歲的他,正沉迷星星無法自拔,將自己所有的注意力都放在了后髮座星系團上。
后髮座星系團是一個天文辭彙,是已知最密集的星系團之一,其中包含了數千個星系在裡面,后髮座星系團是比較近的,但由它所發出的光,還是要經過數億年的時間才會到達我們這裡。
圖:后髮座星系團
附近,由1000多個大星系和3000多個小星系組成。
茲威基想要測量出這個星系團的質量。
一般情況下,要測量星系團的質量有兩種方法,通過「動力學質量」計算,或者通過「光度學質量」計算。
圖:后髮座
動力學質量需要的數據是各個星系之間的相對速度和平均速度,而光度學質量要求測量各星系的光度。
出於嚴謹的考慮,茲威基分別用兩種方法計算了后髮座星系團的質量。
正常情況下,當一個問題有多種解法的時候,答案應該是一致的。
可是出乎茲威基意料的是,兩種測量方式得到的結果卻截然不同。
星系團的動力學質量竟然是光度學質量的160倍!
看著寫滿了數字和符號的草稿紙,茲威基默然無語,究竟是怎麼回事呢?難道牛頓運動定律在計算動力學質量的時候不再適用?
理智告訴他,這不可能,他沒有算錯。
那麼,就只剩下一個答案了,那99%下落不明的質量是由不可見的星系貢獻的。
於是,「暗物質「第一次被人們察覺。
也正因為宇宙大部分質量不可見,因此使用光度方法無法準確測量其質量。
可是對於當時的人們來說,要接受這個想法並不容易。
宇宙中明明有著那麼多星星,那麼璀璨奪目。
茲威基卻告訴人們這些東西在宇宙的質量劃分中不能佔到多數,卻要人們相信宇宙中超過90%的東西根本看不到。
別說普通人了,就算是天文學家,都要犯尷尬癌了。
茲威基的發現被徹底忽略了,「暗物質」的概念也被主流的研究人員扔進了垃圾桶。
比起茲威基的成果,他本人的惡名似乎傳得更快一些。
茲威基有著卓越的才華和粗暴的性格,他總是咄咄逼人,氣勢洶洶。
當傳道的牧師說「上帝說,要有光!便有了光」,他冷冷地補上一句,「而且,有了電磁場。」
在信奉基督教的地方,這樣玩世不恭的態度自然不會獲得多少好感。
他經常把自己的同事稱作「球形的垃圾」,為什麼是球形呢?
「因為那些人從哪個方向看過去都是垃圾」,他這樣回答。
茲威基嚇跑了很多同事,包括他的伯樂,密立根教授,也會盡量避開他,以免自己的成果被他說成是「一堆無用的垃圾」。
幸好,不是每個同事都像躲瘟神一樣躲著茲威基。
沃爾特·巴德是一位德國的天文學家,1931年,巴德移民美國,進入了威爾遜天文台。
與茲威基的性格完全相反,在同事們眼裡,巴德是個溫和、謙遜、平易近人的人。
或許是因為互補的性格,自從巴德去到了威爾遜天文台,就和茲威基形影不離,惺惺相惜。
圖:沃爾特·巴德
即便茲威基偶爾會因為巴德的德國血統戲謔地稱呼其為納粹,兩個人的關係卻越來越近。
彼時的茲威基因為暗物質的理論得不到承認,頗有些憤懣,巴德的出現,讓他將注意力投到了另一個理論上。
1934年,茲威基和巴德在《國家科學院學報》上提出了「超新星」的概念。
超新星爆發,指的是在恆星演化的末期,突然爆發的一種現象。
普通新星在爆發的時候,光度會有幾十萬倍的增加,看上去彷彿宇宙中出現了新的星體。
而超新星,爆炸的時候增加的光度則可以增加千萬倍,拋棄掉大部分質量的恆星失去了自身重量的壓力,就會坍縮成一顆毫無生氣的超緻密殘骸,也就是「中子星」。
比起看不見摸不著的暗物質,人們對於超新星的接受度高得多,畢竟那比太陽更高的亮度實在是讓人無法忽略。
茲威基說服加州理工大學,在威爾遜山東南方的帕洛馬天文台上建起了口徑48英寸的施密特望遠鏡。
施密特望遠鏡掀開了蒙在人們眼前的布,它對準星空,彷彿一門白色的大炮。
茲威基一次次將眼睛對準目鏡,記錄超新星的本子里超新星的數量不斷地增加。
1935年~1940年,茲威基發現了14顆超新星,占人們發現的超新星總數的一大半。
到1974年茲威基去世,他的記錄本上出現了122顆超新星,這個記錄直到10年前才有人打破。
除了暗物質和超新星、中子星,茲威基還提出了重力透鏡的說法,制定了用來估計遙遠深空距離的標準燭光,發表了六卷綜合性的星系和星系團目錄。
可以說對天文學的發展有著舉足輕重的作用了,可比起同期的天文學家,茲威基幾乎沒有得到身為教授應得的尊重。
這當然和他狂傲的性格有關係,他不止是懟自己的同事,對自己的學生也不放過。
在他的字典里,「學生」這個詞等同於「小垃圾」。
甚至有學生找到雜誌社,要求通過媒體解法茲威基「對學生帶有虐待性的苛刻要求」。
1974年2月8日,帶著暗物質得不到承認的遺憾和122顆超新星發現者的榮譽,茲威基離開了人世。
直到2006年,在NASA的錢德勒X射線望遠鏡之下,「暗物質」終於現出了真身。
2007年,科學家們用電腦繪製出了暗物質的三維宇宙天圖,人們才終於打消了對茲威基的懷疑。
現在的暗物質,已經成了天文學家們研究的熱門課題,成為了科幻作品中必不可少的時髦元素。
而茲威基,那個酷炫狂拽的瑞士天文學家在73年後終於得到了人們的認可,還擁有了以自己名字命名的小行星和月球環形山。
說起來也許是一種宿命,「超新星」般亮眼的研究成果,卻只博得「暗物質」般的名氣。
茲威基恐怕也是最能體現「知行合一」的人物了吧。
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