白尼日心说的软肋之一。在第1章里我们了解到，如果地球绕太阳运.2
院，在这里他能够与听力正常的学生一起学习。他的老师将他描述
为“一个非常宽容的传统的人，一个优秀的数学家”。回到家乡纽约后，
他在爱德华·皮戈特的指导下继续他的研究，皮戈特教授他天文学，特
别是变星的意义。
古德利克被证明是一位非凡的天文学家。他天生一副无与伦比的视
力和对明暗的灵敏度，能以极高的准确度给出变星逐夜的亮度变化。这
是一种了不起的本领，因为他要考虑到大气条件和不同水平的月光的影
响，以便获得足够精确的数据。为了有助于衡量变星的亮度，古德利克
将变星的亮度与周围非变星的固定亮度做比对。他的第一项研究是观察
大陵五从1782年11月至1783年5月之间亮度的微妙变化。他将结果精心
绘制成一幅亮度随时间变化的曲线图，图中显示，每过68小时50分钟，
该星的亮度达到最低点。大陵五的亮度变化如图40所示。
图40 变星大陵五的亮度变化是对称的和周期性的，每隔68小时50分钟达到其最小亮度。
古德利克的大脑和他的视力一样敏锐。通过研究大陵五的亮度的变
化规律，他推断，这不是一颗孤独的恒星，而是一个双星——一对相互
绕行的恒星，现在我们知道这是恒星的一种比较常见的情形。就大陵五
的情形，古德利克提出，其中一颗恒星要比另一颗暗很多，总体亮度的
变化是暗星转到了亮星前面，阻挡了后者的光所致，换言之，所述的亮
度变化是一种食效应。
当时古德利克刚满18岁，他关于大陵五的分析——亮度变化模式是
对称的，交食是一个对称过程，这个恒星系统通常是明亮的，但有一个
相对短暂的昏暗阶段，而这种模式又是食系统的典型行为——完全正
确。实际上，大多数变星都可以用这种方式来予以说明。他的工作得到
了英国皇家学会的认可。皇家学会向他颁发了久负盛名的科普利奖章，
以表彰他做出的当年度最重要的科学发现。三年前，这一荣誉被授予威
廉·赫歇尔，而在以后的岁月里，获得此项殊荣的还有门捷列夫（提出
元素周期表）、爱因斯坦（在相对论方面的工作），以及弗朗西斯·克
里克和詹姆斯·沃森（因解开DNA的秘密）。
食双星的现象是天文学史上的一个重大发现，但它在星云这出戏剧
里不起任何作用。可就是古德利克和皮戈特在1784年进行的一组观察结
果，最终解决了大辩论所提出的问题。9月10日那天晚上，皮戈特观察
到恒星天鹰座η（天桴四）亮度有变化。一个月后的10月10日，古德利
克发现造父一的亮度也在变；此前没有人曾注意到这些恒星的变异，但
皮戈特和古德利克有一个用于检测亮度微妙变化的诀窍。古德利克绘制
了两颗恒星的亮度随时间的变化图，表明天桴四的重复周期是7天，而
造父一的周期是5天，所以二者与大陵五相比，变化周期明显要长得
多。让天桴四和造父一变得更显著的是它们在亮度变化上的整体形态。
图41 造父一的亮度变化规律。这种变化是不对称的，变亮时亮度上升迅速，变暗时亮度下降
较慢。
图41显示了造父一的亮度变化图。最显著的特征是缺少对称性。与
大陵五的图（图40）显示出一系列的深窄、对称的波谷不同，造父一在
短短一天内就爬到峰值亮度，然后在超过四天的时间里逐渐变暗到最低
限度。天桴四的亮度变化显示的也是类似的锯齿状或鲨鱼鳍状。这种模
式不能由任何类型的食效应来解释，因此两位年轻人认为，必定是这两
颗恒星内在的某种东西造成了这种变化。他们决定，天桴四和造父一属
于一类新的变星，就是我们现在所称的造父变星。某些造父变星是非常
微妙的，如北极星，即北方之星。这是离我们最近的一颗造父变星。威
廉·莎士比亚完全不懂这颗恒星的可变性质，他在《凯撒大帝》一剧中
让凯撒大声宣布：“但我像北方之星那样是永远不变的。”尽管这颗恒星
表示北方这一点是永远不变的，但它的光度在变化，它明暗变化大约每
四个晚上为一个周期。
今天我们知道了造父变星内部所发生的变化，知道了是什么原因导
致了其不对称的光变规律以及是什么使得它区别于其他恒星。大多数恒
星都处于一种稳定的平衡状态，就是说，恒星巨大的质量总是倾向于在
自身引力的作用下向内坍缩，但这种向内的力被恒星内部物质的巨大的
热能引起的向外的膨胀压力抵消了。这有点像气球。气球就是处于一种
外面的橡胶皮向内收缩与里面的空气压力向外推的平衡状态。将气球在
冰箱中过一夜，气球里的空气冷却下来，球内的气压减小，气球收缩，
从而达到一个新的平衡状态。
然而，造父变星不是处在一种稳定的平衡态下，而是处于涨落状
态。当造父变星的温度相对较低时，其膨胀力无法抵消引力，从而导致
恒星收缩。这种收缩使得处于恒星核心区的燃料被压缩，从而有更多的
能量被产生出来加热恒星，恒星受热后又开始膨胀。在膨胀期间及膨胀
之后，能量被释放掉，于是恒星又开始冷却和收缩，这个过程就这样不
断地循环往复。关键是，收缩阶段压缩了恒星的外层，这导致它变得更
加不透明，从而导致造父变星处于昏暗阶段。
虽然古德利克不清楚造父变星的光变背后的解释，但这种新类型恒
星的发现本身就是一项伟大的成就。才21岁，一项新的荣誉就降临到他
头上：他被任命为皇家科学院院士。但仅仅过了14天，这位才华横溢的
年轻的天文学家便撒手人寰。古德利克死于肺炎，起因是在漫长的寒冷
夜晚凝望天空的星星。他的朋友和合作者皮戈特感叹道：“这位非常宝
贵的年轻人不在了，他不仅让很多朋友感到遗憾，更将被证明是天文学
的重大损失，因为他如此迅速地做出了这些发现就是明示。”职业生涯
只持续了几年，古德利克就为天文学做出了杰出贡献。虽然他并没有意
识到这一点，但他对造父变星的发现将被证明是终止大辩论和宇宙学的
发展关键。
在接下来的一个世纪里，造父变星的星探们又发现了33颗具有不同
的鲨鱼鳍的变星。每一颗的亮度都有增减变化，有时周期不到一个星
期，有时会长达一个多月。但是，有一个问题一直困扰着造父变星的研
究，即主观性。事实上，这个重要问题在整个天文学领域都普遍存在。
如果观察者在天空中看到某个东西，他们不可避免地会带着一定程度的
偏见来解释它，特别是如果这种现象很短暂，对它的解释还有赖于记
忆。此外，观察只能以文字或草图的形式记录下来，这两者都不可能达
到完美的精确度。
这以后，在1839年，路易斯·达盖尔发明了银版照相技术——一种
用化学方法将影像印制在金属板的方法。一时间，盖达尔银版法便风靡
世界，人们排着队前来拍照。伴随每一项新的技术，都会有一些批评，
正像《莱比锡城广告商》对此归结的那样：“想捕捉短暂影像的愿望不
仅是不可能的……而且这一愿望本身就是一种亵渎。上帝按照自己的形
象造出了人，绝没有人造的机器可以固定上帝的形象。难道上帝应该放
弃他永恒的原则，并允许一个法国人给世界一项恶魔的发明吗？”
约翰·赫歇尔，威廉的儿子，皇家天文学会的现任会长，是最早采
用这项新技术的人之一。在达盖尔公布这项发明后的几个星期内，他便
能够复制整个过程，并在玻璃上拍得第一张照片（图42），照片取材于
他父亲最大的望远镜，不久之后它便被拆除。他还对改善摄影工序做出
过巨大贡献，并创造了诸如“照片”“快照”，以及其他一些像“正片”和“负
片”等摄影术语。事实上，赫歇尔只是将拍摄运用到极限，并在努力捕
捉极其微弱的天体的过程中开发出新的摄影技术的众多天文学家中的一
位。
图42 约翰·赫歇尔爵士，威廉·赫歇尔的儿子，由著名的人像摄影师朱莉娅·玛格丽特·卡梅伦拍
摄。右边是由约翰·赫歇尔本人于1839年拍摄在玻璃上的第一张照片，取景于他父亲的望远镜，
图33的铜版画也取材于同一图像。
摄影为天文学家提供了他们一直寻找的客观性。当赫歇尔试图描述
一颗恒星的亮度时，以前他不得不这样写：“长蛇座阿尔法远不如狮子
座伽马，也比金牛白塔弱。”这种模糊的随笔现在可以由更加客观和准
确的照片来取代了。
尽管摄影有优势，但传统的保守主义者对这一新技术的影响却持有
一定程度的怀疑。素描天文学家就对新技术持谨慎态度，他们担心这项
技术会将纯属化学过程的人为痕迹作为新的属性被引入到太空。例如，
某些化学残留物会不会有可能被误认为是星云？从今以后，任何报告的
观察结果都得被标记上是“肉眼看见的”或“拍摄的”，这样其出处才是明
确的。
一旦技术成熟，自然的保守主义论调便会平息下来。人们普遍认
为，照片是记录观测的最佳方法。1900年，普林斯顿天文台的天文学家
认为，照片提供了“一种永久性的、真实可靠且不带个人的想象和假设
上的偏见的记录，它严重破坏了许多肉眼观察记录的权威性”。
照相术不仅对于准确、客观地记录观察被证明是一项非常宝贵的技
术，而且对于探测以前看不见的物体同样显示出其强大的力量。如果一
架望远镜指向一个非常遥远的对象，但到达人眼的光可能太微弱以至于
无法被感知到，即使望远镜具有较宽的孔径。然而，如果将眼睛替换为
照相底板，那么它可以曝光几分钟甚至几个小时，这样，随着时间的推
移，就能捕集到越来越多的光。人眼对光的吸收、处理和处置都是瞬间
的事儿，然后它又从头开始再来一遍，而照相底片可以持续累积光，经
长时间积累建立起明暗对比度较强的图像。
总之，眼睛具有有限的灵敏度，具有较宽孔径的望远镜能够提高其
灵敏度，而同样的望远镜如果加载一个照相底片则更加灵敏。例如，昴
星团（或七姐妹星团）包含了七颗肉眼可见的恒星，但伽利略用他的望
远镜在这一区域能看到47颗星，而在19世纪80年代末，法国的保罗·亨
利和普罗斯珀·亨利兄弟俩对这部分天区进行了长时间的底片曝光，共
计录下2326颗恒星。
处于天文学照相术革命的中心的是哈佛大学天文台。这部分原因是
得益于它的第一任主任威廉·克兰奇·邦德，早在1850年，他就拍摄了第
一张夜空中织女星的银版照片。此外，业余天文学家亨利·德雷伯——
他的父亲约翰·德雷伯曾拍得第一张月球照片——将他个人的财富全数
留给了哈佛，以资助对所有可观察到的恒星进行拍摄和编目。
这促使爱德华·皮克林——1877年成为哈佛天文台主任——开始实
施一项百折不挠的天体拍摄计划。在随后的几十年里，该天文台拍摄了
50余万幅照相底版，以至于皮克林面临的最大挑战之一是如何建立起一
个工业规模的照片分析系统。每块底板都含有数百颗恒星，并且每个斑
点都需要对其亮度予以评价，并测定其位置。皮克林招募了一批年轻人
来从事这项“计算机”性质的工作，computer这个词最初就是用来形容整
理数据并进行计算的人的。
不幸的是，他很快就变得非常沮丧，因为他的团队缺乏凝聚力，对
细节的注意力不集中。一天，当他失去耐心后，他脱口而出：他的苏格
兰女仆可以做得更好。为了证明自己的观点，他解雇了所有的男性团队
成员，聘请了一批女性“计算程序员”来替代他们，并让他的女佣威廉米
娜·弗莱明来负责管理这个团队。弗莱明在移民美国前曾是一名苏格兰
的教师，当她怀孕后被丈夫抛弃了，这迫使她不得不找了份女佣的工
作。现在，她正带领着一个绰号“皮克林的娘子军”的团队对世界上最大
的天文图片集进行审读。
皮克林对他的自由招聘政策是有过仔细考虑的，在某种程度上说，
他是出于现实的动机。妇女通常比她们所替换下的男性更准确和细致，
她们还能容忍25～30美分每小时的报酬标准，而男人们则要求50美分。
此外，妇女被限定仅从事计算员的工作，没有机会亲自进行观察。这部
分是由于望远镜都安置在寒冷黑暗的天文台，这里被认为是不适合女性
的工作场所；部分是因为在维多利亚时期，人们对男人和女人深夜里一
起工作，盯着浪漫的恒星阵列，有一种易于犯罪的敏感。但至少现在妇
女可以检查夜间观测的拍摄结果，对天文学这一在过去很大程度上将她
们排除在外的一门学科做出了自己的贡献。
图43 哈佛的“计算员”在工作，忙于检查照相底版，爱德华·皮克林和威廉米娜·弗莱明在一旁监
督。背景墙上挂着两幅图，它们显示出恒星的振荡光变。
虽然威廉米娜·弗莱明的女性计算员团队只是从事从照片中采集数
据的苦差事，使男性天文学家得以进行研究，但不久她们就得出了她们
自己的科学结论。日复一日地盯着底片让她们对这些天体有一种亲切的
熟悉感。例如，安妮·坎农在1911年到1915年期间大约每个月要编目
5000颗恒星，对每一颗星计算其位置、亮度和颜色。她凭借她的实践经
验为恒星的系统分类做出了重大贡献，她将星级划分为七个等级（O,
B，A, F，G, K，M）。今天的天文学系的本科生仍然要学习这一恒星
分类谱系，为了便于记忆，人们将这几个字母编成顺口溜：“Oh, Be A
Fine Guy Kiss Me！（哦，是一个不错的家伙-吻我！）”1925年，坎农成
为了获得英国牛津大学荣誉博士学位的第一位女性，以示对她做出的这
一有见地和艰苦的工作的认可。1931年，她还被选为12位美国最伟大的
女性之一，并于同年成为获得美国国家科学院颁发的著名的德雷伯金质
奖章的第一位女性。
坎农在童年时曾遭受猩红热的打击，这让她几乎完全失聪，这一点
上很像造父变星的先驱约翰·古德利克。很可能正是听力的丧失让他俩
都有一副敏锐的视力来得到弥补，从而使他们能够挑出其他人错过的细
节。皮克林团队的最著名的成员，亨丽埃塔·莱维特，也是一位严重耳
聋患者。可正是莱维特从底片上看出的特征一劳永逸地解决了大辩论这
场争论。她使得天文学家能够测量到星云的距离，她的发现将对未来几
十年的宇宙学的发展产生重大影响。
莱维特于1868年出生在马萨诸塞州的兰开斯特，是一位公理会牧师
的女儿。索伦·贝利教授在哈佛大学天文台工作时就认识她，他在谈到
她的宗教成长氛围的背景如何塑造了她的性格时这样回忆道：
她是这个亲密大家庭里的忠实成员，她那无私的友谊、坚定忠实于
原则、做事认真、为人真诚的品格，都深受她对宗教和教会的依恋的影
响。她有一种能力，能够欣赏别人身上一切有价值的、可爱的地方，她
有一种非常阳光的特质——在她看来，所有的生命都如此美丽而富有内
涵。
1892年，莱维特毕业于哈佛大学的拉德克利夫学院，当时，这所学
院以传授女子高等教育而著称。在接下来的两年里，她只能呆在家里恢
复健康，她得了严重的疾病，可能是脑膜炎，这导致她丧失了听力。健
康恢复之后，她成为哈佛大学天文台的一名志愿者，任务是筛选底版和
寻找变星，她被指定编制这方面的星表。照相术此时已被用于变星的研
究，由于在不同夜晚拍摄的两块感光玻璃底版可以叠起来直接进行比
较，因此恒星亮度上的差异更容易被发现。莱维特运用这种新兴技术分
析了大部分底版，发现了2400多颗变星，其中大约有一半在她那个年代
是已知的。普林斯顿大学的教授查尔斯·杨对此留下了深刻印象，他叫
她“变星的恶魔”。
图44 亨丽埃塔·莱维特，她以哈佛大学天文台志愿者的身份取得了20世纪天文学中最重要的一
项突破。
在各类变星中，莱维特对造父变星情有独钟。在花了几个月对造父
变星进行测量和编目之后，她很想知道是什么决定了它们的明暗起伏的
节律。为了解开这个谜，她将注意力集中到任何造父变星都具有的两种
信息上：它的变化周期和亮度。她的理想目标是，想看看变化周期与亮
度之间是否存在什么关系——也许较亮的恒星可能被证明比较暗的恒星
有较长的周期，反之亦然。但不幸的是，对亮度数据进行整理似乎没有
任何实际意义。例如，表观明亮的造父变星实际上可能是颗暗星，只是
因为离得近所以显得亮，而一颗表观上暗的造父变星实际上可能是一颗
离得很远的明亮恒星。
天文学家很早以前就意识到，他们可以察觉的只有恒星的视亮度，
而不是它的实际亮度。这种情况似乎令人绝望，大多数天文学家都放弃
了，但莱维特的耐心、献身精神和专注力使她有了相当机智和漂亮的高
招。她将注意力集中在被称为小麦哲伦星云的恒星形成问题上并取得了
突破。这个星云是以16世纪探险家麦哲伦的名字命名的，当时他的环球
远航正航行到南半球的海洋上，他记录下这个星云。由于小麦哲伦星云
只有从南半球才可见，因此莱维特不得不依靠哈佛设在秘鲁南部的阿雷
基帕观测站拍摄的照片。莱维特设法识别出位于小麦哲伦星云中的25颗
造父变星。她不知道从地球到小麦哲伦星云的距离，但她估计这应该比
较远，而且这个星云中的造父变星彼此间相对较为接近。换言之，所有
这25颗造父变星到地球的距离大致相同。而这正是莱维特所需要的：如
果小麦哲伦星云的造父变星都处于大致相同的距离上，那么如果一颗造
父变星比另一颗更明亮，那一定是因为它内在地就更明亮而不仅仅是表
观上更亮。
小麦哲伦星云的恒星到地球的距离大致相等这一假设虽然是一种信
念上的飞跃，但却是一个非常合理的假设。莱维特的思路类似于一个观
察者在看天空中的25只鸟，假定鸟与鸟之间的距离相比于到观察者的距
离非常小。因此，如果有只鸟看上去要比其他鸟小，那么它可能是真正
的小。但是，如果这25只鸟是散布在天空，那么一只看上去比另一只
小，并不能让你确信到底是它真的小，还是因为它飞得较远之故。
图45 这两幅图显示的是亨丽埃塔·莱维特对小麦哲伦星云的造父变星的观察结果。图（a）是
亮度（垂直轴）对周期（水平轴）的曲线图，测量的时间单位是天，每个数据点代表一颗造父
变星。图中有两条线：一条表示的是每颗变星的最大亮度，另一条表示每颗变星的最小亮度。
为了有助于理解这幅图，被圈起来的点代表一颗周期大约为65天的造父变星，其亮度在11.4到
12.8之间的变化。经过数据点可做出一对平滑的拟合曲线。不是每一个点都位于这两条曲线
上，但如果我们给出误差范围，就可知这些曲线似乎对所有数据都是有效的。
恒星的亮度是根据星等来测量的，这是一种不寻常的测量单位，因为星越亮，星等越低，这就
是为什么在垂直标尺上星等会从16变化到11的缘故。另外，星等往往用对数标度来表示。就我
们的目的而言没必要定义这样一个对数标度。我们需要知道的是，如果周期也用对数标度来绘
制的话，那么亮度与光变周期之间的关系将变得更清晰，如图（b）所示。在图（b）中，所有
数据点现在都合理地位于一对直线上，它们表明，造父变星的光变周期与其亮度之间存在简单
的数学关系。
莱维特现在已经做好探索造父变星的亮度与周期关系的准备。她建
立了这样一个假设：小麦哲伦星云的每颗造父变星的表观亮度，在与星
云中其他造父变星的亮度比较时，都可以作为其实际亮度的真实指示。
莱维特画出了这25颗造父变星的视在亮度对光变周期的变化曲线图。其
结果是惊人的。图45（a）显示，光变周期较长的造父变星通常更亮，
而更重要的是，这些数据点似乎都遵循平滑曲线。图45（b）显示的是
同一组数据，但光变周期的标尺做了改变，这样更清楚地揭示了亮度与
光变周期之间的关系。1912年，莱维特公布了她的结论：“对于对应于
最大值和最小值的两组数据的每一组，都可以画出一条直线，这表明，
变星亮度与其周期之间存在简单关系。”
莱维特发现，一颗造父变星的真正亮度与其视亮度的变化周期之间
有严格的数学关系：造父变星的亮度越高，亮度峰值之间的周期就越
长。莱维特相信，这个规律可以适用于宇宙中的任何造父变星，她的曲
线图可以扩展到包括具有非常长周期的造父变星。这是一个惊人的结
果，孕育着宇宙级的重大成果，但它发表时却用了一个过于低调的标
题：“小麦哲伦星云的25颗变星的周期”。
莱维特的发现的力量在于，现在我们可以通过比较天空中任意两颗
造父变星来求得它们到地球的相对距离。例如，如果她能在天空的不同
部分找到两颗造父变星，它们具有非常相似的周期，那么她就会知道，
它们很可能一样亮——图45的预言，特定的周期意味着某种特定的固有
亮度。因此，如果这些变星中的一颗比其他变星暗9倍，那么它必然更
遥远。的确，如果它暗9倍，那么它的距离必然远3倍，因为亮度随距离
的平方而变弱，故有32=9。或者如果一颗造父变星比另一颗暗144倍，
而它们的周期非常类似，那么前者必定比后者远12倍，因为122=144。
但是，尽管天文学家可以利用莱维特的图来校准造父变星的亮度，
并建立任何两颗造父变星之间的相对距离，但他们还是不知道它们的绝
对距离。他们可以证明，一颗造父变星比如说比另一颗远12倍，但也仅
此而已。只有知道了一颗造父变星的实际距离，我们才可能利用莱维特
的测量尺来衡量每一个造父变星的距离。
使得这种可能性得以实现，从而校正造父变星的距离标尺的决定性
的观察是由包括哈洛·沙普利和丹麦的埃纳尔·赫茨普龙等天文学家在内
的集体努力取得的。他们采用综合技术，包括视差，来测量一颗造父变
星的距离，然后将莱维特的研究推广到关于宇宙的最终距离上。造父变
星可以用作为宇宙的衡量标准。
总之，天文学家现在可以通过简单的三个步骤来测量任何造父变星
的距离。首先，看它变得有多快，这反映出它实际有多亮；其次，看它
表观上有多亮；第三，搞清楚什么距离下会使实际亮度变成这样的视亮
度。
作为一个简单的类比，我们将脉动的造父恒星比作闪烁的灯塔。想
象一下，该灯塔闪烁的速度取决于它的亮度（就像一颗造父变星），因
此一个3000瓦的灯塔每分钟闪烁3次，而5000瓦的灯塔则每分钟闪烁5
次。如果在漆黑的夜晚一个水手在海上看到远处闪烁的灯塔，他就可以
通过上述三个步骤来测量它的距离。首先，他计数闪烁的频率，从而他
立即获知灯塔的真实亮度。其次，他看看它看上去有多亮。最后，他搞
清楚了是多远的距离会使实际亮度变成这样的视亮度。
另外，水手还可以估计他的船到海边渔村的距离，只要这个渔村是
在沿灯塔的视线方向上，因为他可以假设到村子的距离与到灯塔的距离
相当。当然实际情形可能是这个村庄坐落在离海岸很远的地方，自然离
灯塔也很远，或者灯塔位于突出海岸的礁石上，距离村庄有一段距离，
但一般来说，灯塔会靠近村庄，并且估计是相当准确的。同样，一个测
定造父变距离的天文学家也可以通过这种方法知道在其附近的其他恒星
的粗略距离。这个方法不是万无一失，但它在大多数情况下确实是有效
的。
瑞典科学院的约斯塔·米塔格-莱弗勒教授对莱维特及其造父变星标
尺的这种功能印象非常深刻，1924年，他开始以书面方式呼吁，应提名
她获颁诺贝尔奖。然而，当他开始研究莱维特目前的科学趣向时，他震
惊地发现她已于3年前的1921年12月12日——刚满53岁——死于癌症。
莱维特不是那种高调地在世界各地周游出席研讨会的天文学家，而是那
种静悄悄地在一边认真研究她的底片的不起眼的研究人员，因此她的过
世几乎没有被欧洲注意到。她不仅没能活到看到自己的工作得到认可，
而且也从不曾见证自己的工作对星云性质的大辩论所具有的决定性影
响。
泰斗级天文学家
对莱维特的发现的潜在意义充分加以利用的天文学家是埃德温·鲍
威尔·哈勃。哈勃可以说是他那一代人中最著名的天文学家。他于1889
年出生在密苏里州，是约翰和珍妮·哈勃的第二个儿子。约翰在农场的
一场事故中身受重伤，珍妮——当地医生的女儿——为他进行护理以恢
复健康，就这样认识了他。他伤得是如此严重，以至于她刚接手时抱怨
说，她“再也不想见到约翰·哈勃了”。但当他痊愈后，她却爱上了他，
他们于1884年结婚。
哈勃的童年大体上是快乐的，只是在他7岁那年出过一次使他身心
受到严重创伤的事件。他和他的兄弟比尔一直很不喜欢他们的14个月大
的妹妹——喜欢惹人注意的弗吉尼娅，他们决定故意踩她的手指让她哭
叫来泄愤。几天后，她患上了严重的无法确诊的疾病，并被病魔夺去了
生命。埃德温陷入了困惑和烦乱，深深地责备自己，尽管弗吉尼娅的病
与他先前的行为无关。据他的一位姐妹回忆说：“哈勃的心理变得不健
康，好在他聪明的父母非常体谅他，才使这种偏执没有成为家里的另一
场悲剧。”哈勃特别接近他的母亲，正是她帮助他平稳度过了童年的这
场令人不安的事件。
哈勃与他的祖父——马丁·哈勃——的关系非常亲近。在他8岁生日
的那天，马丁送给他一副自己亲手制作的望远镜，从而将他领入到天文
学上来。马丁说服了这孩子的父母，让哈勃熬到深夜一起观看密苏里漆
黑的夜空中点缀的无数的星星。从此他变得对恒星和行星非常着迷，并
灵感突现，写了一篇关于火星的文章发表在当地的报纸上，当时他还只
是一个中学生。他的老师哈里特·格罗特小姐充分肯定了哈勃在天文学
方面飙升的热情：“埃德温·哈勃将是他那一代人中最有才华的人之
一。”大概每一位老师说到自己的得意门生时都会溢美之词不绝于口，
但哈勃的情形还真让老师说着了，他切切实实兑现了格罗特小姐的预
言。
哈勃在惠顿学院继续学习，希望能赚取奖学金去一所重点大学。在
奖学金即将揭晓的毕业典礼上，督导的宣布让哈勃很震惊：“埃德温·哈
勃，4年来我一直在关注你，我从来没有见过你学习10分钟。”在这出堪
称最大悲剧的一阵戏剧性沉默之后，他继续道：“这是给你的芝加哥大
学的奖学金。”
哈勃原本计划在芝加哥研究天文学，但他强势的父亲逼着他去攻读
法学学位，因为这样稳定的收入才有保证。从年轻时开始，约翰·哈勃
就一直在努力获得一份体面的工资，在他成为一名保险业经纪人后，他
才有了财政上的安全感。他对能使哈勃家族过上体面的中产阶级家庭生
活的这个职业感到非常自豪：“我们发现，文明的最好的定义，就是一
个文明人做什么都是出于对所有人最有好处，而野蛮人做什么都是对自
己最有好处。文明不过就是一个对付人的自私的巨大的互助保险公
司。”
图46 埃德温·鲍威尔·哈勃，他那个时代最伟大的观测天文学家，叼着石楠木烟斗是他的标志
性形象。
哈勃很好地解决了他的梦想与他父亲的实用主义要求之间的冲突。
他的做法是明面上学习法律，让父亲安心，同时也完成足够的物理学课
程，让自己的成为天文学家的梦想保持鲜活。芝加哥物理系的系主任是
阿尔伯特·迈克耳孙，就是那位摒弃了以太概念，并于1907年成为第一
位荣获诺贝尔物理学奖的美国科学家的主儿。芝加哥大学也是罗伯特·
密立根的家园，密立根则在日后成为第二位获得诺贝尔物理学奖的美国
科学家。在哈勃还是一名本科生时，密立根就让哈勃承担了兼职实验室
助理的工作。这是一段短暂但却非常关键的交往，因为密立根帮助哈勃
去实现他的下一个目标——获得罗兹奖学金去牛津大学学习。
罗兹奖学金设立于1903年，是由维多利亚帝国的缔造者塞西尔·罗
兹资助设立的。当时他已在一年前去世。这项奖学金被授予在性格力量
和智慧两方面俱佳的美国年轻人。曾协助管理该计划的乔治·帕克曾表
示，这32位奖学金获得者将“有可能成为美国总统、最高法院大法官，
或美国驻大不列颠全权大使”。密立根在为哈勃写的一流人才的推荐信
中这么写道：“我觉得哈勃有着魁梧的身材、令人钦佩的学者风度，以
及堪称可爱的性格……我不知道还有什么人能比哈勃先生更有资格合乎
罗兹奖学金的创始人所提出的条件。”由于这封推荐信出自美国最著名
的科学家之手，因此哈勃实现了他的获取罗兹奖学金的目标。1910年9
月，他前往英格兰。唯一让哈勃感到失望的是，由于父亲的强烈要求，
他在牛津学的主科仍然是法律。
在牛津的两年，哈勃变成为一个极端的亲英派，从衣着品味到贵族
口音，一切无不英国绅士化。罗兹学者沃伦·奥尔特在英国遇到了即将
期满回国的哈勃，对他的形象流露出满是鄙夷的惊讶：“他穿着高尔夫
球手才穿的灯笼裤，上身是带皮纽扣的诺福克夹克，戴着一顶硕大的礼
帽。他还手持一根拐杖，操着一口我几乎听不懂的英国口音……这两年
让他明显变成了一个冒牌的英国人，就像他那一口冒牌的英国口音一个
样。”与哈勃同在女王学院的来自艾奥瓦州的雅各布·拉森，也有着同样
的负面印象：“当我们其他人都试图保持我们各自的家乡口音时，他却
竭力想学会正统到极致的英语口音。我们都嘲笑他的这种努力。我们总
是声称他不可能总这么端着，他不过是在一个澡盆里洗了个澡而已。”
哈勃在英国的时间因父亲的病重并于1913年1月19日去世戛然而
止。他被迫返回家乡，但仍穿着他牛津短披风，操着一口冒牌的英国口
音。他得承担起供养母亲和四个兄弟姐妹的责任，他们的苦难因家庭财
务投资的失败而变得雪上加霜。在接下来的18个月里，哈勃在一所中学
里找了份教师的工作，并兼职一些律师业务，从而使家里的财务状况得
到足够的改善，重新站稳了脚跟。在完成了自己对家庭的职责，而且摆
脱了他的误导、霸气的父亲的束缚后，哈勃突然可以自由地追求自己儿
时成为一名天文学家的梦想了。“天文学就像一个政府部门，”他曾经
说，“没有人可以没接到召唤就闯进去。我接到了这个明确无误的召
唤，而且我知道，尽管我只是个二流或三流人员，但要紧的是这是天文
学的召唤。”他在谈话中重申了这样一点，而这似乎正冲着他已故父亲
的愿望对着干：“我宁愿当一个二流的天文学家也不做一个一流的律
师。”
哈勃开始弥补他在攻读法律时所耽误的时间，他走上了一条成为职
业天文学家的漫长道路。由于他与芝加哥大学保持着科学上的联系，因
此获得了在附近的叶凯士天文台——海耳的第一架大望远镜所在地——
攻读研究生的机会。他继续完成他的博士论文——对星云（有时他用它
的德文名字来称呼它）的调查。哈勃知道，他的这篇论文将是一项坚实
的工作，但却不是一项富有启发的工作：“它无法明显地为人类的知识
总和添砖加瓦。总有一天，我希望通过研究这些星云的本质而达到某种
目的。”
为了实现这一特定目标，哈勃意识到他必须在天文台得到一个研究
职位，这样才能接触到这里最好的望远镜。他曾说道：“人有五官，所
以他能探索他周围的宇宙，并称为探险科学。”对于天文学家来说，最
重要的感官是视力，谁接触到最好的望远镜，谁就会看得最远最清晰。
因此，威尔逊山就是这样一个地方：它已经有了一架大的60英寸的望远
镜，而且更大的100英寸的望远镜也将很快完成。在此期间，加州天文
台已经了解到哈勃的潜力，并热衷于挖他过来，因此，当他于1916年11
月接到威尔逊山提供的入职邀请函时高兴得不得了。但这项任命被推迟
了，因为这个时候美国已投入第一次世界大战。哈勃觉得自己有义务协
助英国——他爱得这么深的国家。但他到达欧洲时已来不及参与作战，
只好在战后作为驻德占领军的一员待了四个月。他推迟返回美国以便能
好好游历一下他心爱的英格兰。1919年秋天，他终于来到了威尔逊山天
文台报到。
虽然他只是一个经验相对较少的初出道的天文学家，但哈勃很快就
成为天文台的显耀人物。他的一个助手在他站在60英寸的望远镜前拍摄
照片时对他有一段生动的描述：
他高大矫健的身影，嘴里叼着烟斗，在天空的映衬下显得十分清
晰。身上裹着的军用风衣在轻风的吹拂下掀起又合上，烟斗偶尔喷出的
火花升向黑暗的穹顶。那天晚上的“视宁度”按我们威尔逊山的评级标准
看属于极差，但当哈勃从暗室洗完底片回来时却显得十分欢快。“如果
这是很差的视宁度条件下的样本，”他说，“那么用威尔逊山的仪器我永
远都能得到有用的照片。”那个晚上他表现出来的信心和热情非常具有
典型性，这是他处理问题的典型方式。他对于要做什么，如何去做，有
着很强的自信。
对于大辩论的议题，哈勃倾向于认为星云是独立的星系。这有点儿
尴尬，因为威尔逊山的大部分天文学家认为银河系是唯一的星系，星云
都在它之内。特别是哈罗·沙普利，就是在华盛顿捍卫单一星系理论的
那个人，将这个新来的男孩看成是一个在看法和举止上都与自己相左的
大大的另类。沙普利自己谦卑的态度与一个迷恋英国贵族言行方式的男
