观测宇宙学的拓荒者——阿伦·桑德奇(六)(2)

　　后来，更多的天文学家加入了关于哈勃常数的测量，一些传统的方法逐渐被后来者摒弃，比如最亮或最大的天体（红超巨星、电离区、发射线环、椭圆星系）之类，因为这类方法容易受到样本大小的影响——样本较大时最亮或最大的天体往往更亮或更大些（斯科特效应），而且误差也不容易估计。新的观测集中在一些示距参数比较强或者有物理依据的效应上，例如造父变星、红巨星分支末梢、星系脉泽、表面亮度涨落、塔利

　　费希尔关系、Ia型超新星以及引力透镜和sz效应等（不过这后二者数据不多）。大多数人得到了介于二者之间的数值，也就是65～85，但阿伦仍然坚持50这一数字。

　　当哈勃空间望远镜准备发射的时候，阿荣森决定写一份观测计划申请，用“哈勃”望远镜的观测解决长期存在的争端。他邀请阿伦·桑德奇参加这一计划，但阿伦拒绝了，他说自己也打算写一个申请。阿荣森的申请成功了，然而他却在一次事故中不幸丧生，笔耕文化推荐期刊，这一计划改由弗雷德曼（Wendy Freedman）负责，并有许多人参加。这就是着名的“哈勃”望远镜重点项目，该计划获得了许多观测时间，用于观测远距离的造父变星。

　　在地面上，由于大气湍流的影响，星星会“眨眼”，这是因为大气折射的星光路径会不断变化，使星光在我们眼睛或者望远镜中成像的位置不断变动。在望远镜长时间曝光时，星像实际成了一个较大的光斑，离得比较近的星像会混在一起，因此对1000万光年以外的星系，就难以分辨出造父变星了，而桑德奇塔曼与德沃古勒测得的天体距离也在这个尺度上开始出现较大差异。

　　尽管“哈勃”望远镜只是一台2.4米的小望远镜，但由于不再受大气层的影响，可以分辨出远到6000万光年的造父变星。再用这些造父变星定标其它示距参数比如塔利费希尔关系等，可以把观测的距离推到几亿光年以上。在这样比较远的距离上，宇宙的膨胀速度远远超过局部高密度区引力对星系运动速度的影响，结果就比较可信了。

　　德沃古勒于1995年去世。2001年，“哈勃”望远镜重点项目计划发表了观测结果：H0=72±3千米/（秒·百万秒差距）。这与之后不久利用宇宙微波背景辐射测得的结果也一致，后来，弗雷德曼在2010年给出的更新中给出H0=73±2±4千米/（秒·百万秒差距），前一个误差是统计误差，后一个是系统误差。这些结果被天文界普遍接受，当然，阿伦·桑德奇除外。

　　阿伦·桑德奇直到2010年去世前，一直和塔曼以及其他少数合作者继续研究哈勃常数的测量问题，他们始终认为，在较小尺度上的测量更为可靠。他们使用哈勃空间望远镜观测超新星用于校正造父变星的测距结果，同时也继续研究相关的各种测距问题。在2008年发表的一篇论文中，他们得到的H0=62.3±1.3千米/（秒·百万秒差距），这里给出的是统计误差，他们认为系统误差大约为6%。

　　在整个80年代～90年代，宇宙学都在突飞猛进。受到古思暴胀理论的刺激，许多粒子物理学家投身宇宙学领域，混沌暴胀、量子宇宙、宇宙弦、中微子、超对称暗物质等五花八门的新奇概念让人眼花缭乱。皮伯斯、泽多维奇（Zel’dovich）等的物理宇宙学也在迅速发展，他们研究了量子力学的测不准原理如何在宇宙的极早期造成了微小的原初扰动，而这些扰动又如何在引力的作用下增长。根据暗物质的理论，他们在80年代提出了描述星系形成的冷暗物质模型。继而在90年代，COBE卫星证实了宇宙微波背景辐射具有黑体谱，从而证实了宇宙大爆炸图象的正确性，并首先观测到了宇宙微波背景辐射的各向异性。几个大规模的红移巡天（特别是冈恩主持的SDSS巡天）勾绘出了星系的三维分布结构，并可以和冷暗物质模型的理论预言进行定量比较。

　　在90年代末到21世纪初，这些研究的发展达到了高潮。通过对超新星的观测，两组天文学家发现宇宙是加速膨胀的，也就是说，q0<0，这说明宇宙中存在着一种奇特性质的组分，后来被命名为暗能量。爱因斯坦提出、后来又抛弃的宇宙学常数就是一种可能的暗能量，这种成分可能占宇宙的3/4。

　　接着，通过对宇宙微波背景辐射各向异性的观测，人们终于找到了一个无可争议的标准尺度，进行宇宙学的测量，从而得出了宇宙空间既非开放也非闭合而是平直的结论。随着大量观测数据的产生，精确宇宙学时代来临了，宇宙学模型理论终于几乎可以定量地解释所有的天文观测结果。

　　对于这些发展，阿伦的态度是复杂的。对于暴胀、超弦等新奇理论，阿伦不感兴趣。不过，他承认，所谓宇宙学仅仅是测量两个数的说法已经过时了，他现在认为，有必要了解星系是怎样形成的。他自己也是星系形成研究的开创者之一，在1961年与Eggen和Lyndon—Bdll合作的一篇论文中，他们讨论了一种银河系经由原始星云塌缩形成的理论。当然，按照现在的理论，银河系的形成也许不是一次塌缩形成的，而是先形成若干小的星系，再逐渐并合，同时吸积一些周边的物质。尽管如此，他们这篇论文的许多思想也被后人所继承。

　　不过，在阿伦·桑德奇最感兴趣的观测宇宙学方面，我猜想他也许有些失落。自80年代卡耐基研究所与加州理工学院分道扬镳之后，卡耐基研究所就不再拥有世界上最大的望远镜了。阿伦最早提出的检验宇宙学模型的红移距离关系方法，这时已成为常识，利用Ia型超新星和微波背景辐射，我们今天有了比较准确的宇宙学模型参数。然而，阿伦本人在这方面的工作虽然是最早的尝试，却限于当时的条件而未能取得成功，后来取得成功的工作并没有他本人的参与。

　　阿伦一生中发表了500多篇论文，他获得了很多荣誉和奖励。众所周知，诺贝尔奖没有天文奖，但阿伦得到了奖金达200万美元的Crafoord奖。他也被公认为是二十世纪后期最伟大的宇宙学家之一。尽管如此，他似乎有点郁郁寡欢。晚年的阿伦有意地选择了孤独。他办公室的门一般是关着的，他也很少出席会议。然而，他仍在继续进行与哈勃常数测量有关的研究，这是他毕生的事业。每年他都要发表几篇有关的论文，直到去世。

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