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宇宙暗物质发现先驱——薇拉鲁宾

2016-12-28 09:36:51来源: 人学研究网 已浏览人数:
但作为一名女性,薇拉·鲁宾参与天文物理学的研究并非一帆风顺。在她的学术生涯早期,美国绝大多数高校的天文系都不招收女生。因此,她的人生充满了各种“第一”和“唯一”。

薇拉·(古柏)·鲁宾(Vera (Cooper) Rubin,1928年7月23日-2016年12月25日)美国天文学家,为研究星系自转速度的先驱,也是宇宙暗物质暗能量发现先驱。

暗物质是目前解释星系自转问题最热门的理论。有一小部分人支持另一个替代理论MOND(牛顿重力修正理论),鲁宾也是其中一员。对此他这么说到:“以我个人而言,我会说牛顿定律应该对大尺度的重力效应作修正,这比宇宙中充满了未知的新粒子要来得吸引人多了。”
 

鲁宾是一位严谨的犹太教徒,她认为科学与宗教并不存在冲突。在一次访问中,她说到:“在我的生活里,科学与信仰是分开的。身为犹太人,信仰对我而言是一种行为准则与某种历史认同。我试着在进行科学工作时遵照这些准则。我相信科学应该被如此看待,它帮助我们了解人在自然中所扮演的角色”
 

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作为美国天文物理学家的薇拉·鲁宾拓展了人类对宇宙的认识,发现了暗物质存在的重要证据。除了科学贡献外,鲁宾终其一生都致力于鼓励女性参与科研,呼吁科研机构和高校降低对女性的门槛。
 

2011年的诺贝尔物理学奖授予了三位天文物理学家,以表彰他们在宇宙加速膨胀和暗物质研究方面的贡献。当时,国际上曾有不少学者替薇拉·鲁宾鸣不平,认为她在暗物质方面的研究成果配得上一个诺奖。
 

暗物质是一种理论上推测存在,但仍未被发现的物质。暗物质既不发射、吸收或散射光子,也不参与电磁作用,目前科学家们只能通过引力产生的效应感受它的存在。主流观点认为,暗物质和暗能量构成了90%以上的宇宙。
 

1933年,瑞士天文物理学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)首先运用维里定理推算出宇宙中存在大量“看不见的物质”,也就是我们现在所说的暗物质。他在计算后发座星系团的引力质量时,得到了一个比基于星系发光程度估计的引力质量大400倍的值。他由此提出,宇宙中绝大部分是由“看不见的物质”。但这个观点并不为主流学界接受。
 

1970年代,薇拉·鲁宾和她的同事福特(Kent Ford)在研究星系自转速率时,发现观测到的星系转速要比预测得大得多,如果不是被大量看不见的质量束缚住的话,这些星系在如此高速的转速中会分崩离析。鲁宾计算出,这些暗物质的质量是可见物质的10倍以上。
 

鲁宾的发现是暗物质存在的早期重要证据。此后,科学家们在星系分散速度、引力透镜、宇宙微波背景辐射等方面的研究都获得了暗物质存在的证据,“宇宙绝大部分是不可见的”逐渐成为主流认知。

但作为一名女性,薇拉·鲁宾参与天文物理学的研究并非一帆风顺。在她的学术生涯早期,美国绝大多数高校的天文系都不招收女生。因此,她的人生充满了各种“第一”和“唯一”。
 

鲁宾对天文学的兴趣始于幼时,并得到了父母的支持。鲁宾的父亲是一位电子工程师,曾给小薇拉制作过一台望远镜。但她在学校里就没有这么好的运气了,她的中学物理老师告诉她,“除了科研,你做什么都好。”

1948年,鲁宾作为唯一一名天文学专业本科生从当时还是女校的瓦萨学院毕业。当时,她想进入普林斯顿大学,但普林斯顿直到1975年才准许招收天文学专业的女生。鲁宾转而在康奈尔大学获得了硕士学位。她的硕士论文有关星系是否会像行星围绕恒星公转一样在宇宙中转动,其中一位导师指出她的论文结论十分“草率”,但另一方面又建议她应该在美国天文学会(AAS)上作个报告。当时鲁宾已经怀有身孕,并且不是该学会的成员。她的导师由此提议,由他代替鲁宾前去作报告。鲁宾拒绝了,并自己前往AAS作报告,但她在会上收到的反馈几乎都是负面的。
 

她接着在乔治城大学完成了博士阶段的学习,师从俄罗斯著名核物理学家、宇宙学家乔治·伽莫夫(George Gamow)。伽莫夫此前主动联系鲁宾,询问她有关星系自转的研究工作。但伽莫夫不允许她参加他在乔治城应用物理实验室开设的讲座,称“那里不容许 妻子们 ”。
 

1954年,博士毕业的鲁宾成为了卡内基科学研究所地磁部的首位女研究员,并在那里结识了她此后的重要合作伙伴福特。1965年,鲁宾成为了第一位进入加州理工学院的帕洛玛天文台观测的女性研究员。

鲁宾的前同事Neta Bahcall在接受外媒采访时说道,当时帕洛玛天文台只有男厕所。“薇拉把一张纸剪成短裙形状贴在卫生间的门上,说, 好了,现在你们有女厕所了。 她就是这样子的人。”
 

1993年,鲁宾获得美国国家科学奖章。1996年,鲁宾获得英国皇家天文学会颁发的金质奖章。这是继首位女性彗星发现者卡洛琳·赫歇尔获得该奖章后,一百多年来的第一位女性获奖者。
 

终其一生,鲁宾都致力于鼓励女性参与科研,呼吁科研机构和高校降低对女性的门槛。她是美国国家科学院历史上的第二位女院士(第一位是医学家Florence Sabin),但她曾长期与美国国家科学院“抗争”,因每年仍只有屈指可数的女性入选院士而失望,她把这段时期描述为“一生中最难过的时光”。
 

鲁宾每当发现一个学术会议的议程里不包含女性演讲者时,她就会打电话给主办方说,“你们有一个问题需要解决”。
 

她曾说过,“名誉是短暂的, 我的数量比我的名字更重要。如果天文学界多年后仍在引用我的数据,才是对我最大的恭维。

 

人学网·宇宙探索栏目责编:自然子

 

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