更年长吗?第3章描述了哈勃是如何测量到星系的距离以及它们的视速
度的。随后大爆炸宇宙学家将这个距离除以速度推断出,大约在18亿年
前宇宙的总质量集中于创生的一个点上。但对岩石的放射性测量表明,
地球至少有30亿岁,于是逻辑上形成这样一个局面:恒星更古老。
甚至支持大爆炸学说的爱因斯坦也承认,这一问题可能会推翻模
型,除非有人能找到断然的证据:“宇宙的年龄……肯定大于由矿物质
的放射性得出的地球地壳的年龄。由于通过这些矿物质确定的年龄从各
方面看都是可靠的,因此如果发现存在违背这一结果的矛盾,那么[大
爆炸模型]将被推翻。对此我看不出有什么合理的解决办法。”
这种年龄差异被称为时标困难,一个并未真实反映出它所引起的大
爆炸模型的巨大尴尬的术语。解决年龄悖论的唯一途径是发现对远处星
系距离的测量或是对其速度的测量上存在错误。例如,如果远处星系的
距离比哈勃估计的大,那么到达那个星系所需的时间就要比按目前距离
估计的时间长,这将意味着宇宙的年龄比现在估计的要大。或者,如果
星系退行的速度比哈勃估计的要慢,那么就需要更长的时间才能到达该
星系,这同样意味着一个更古老的宇宙。然而哈勃作为世界上最受尊敬
的观测天文学家,向以精确和勤奋闻名,所以没有人真正怀疑他的观测
的准确性。何况他的测量结果已得到其他人的独立检核。
当美国加入二战后,天文观测和主要观测站的活动在很大程度上陷
于停顿。随着天文学家献身祖国,试图解决大爆炸与稳恒态模型之间争
论的任何计划均被推迟。甚至连哈勃,当时已年届五十,也离开了威尔
逊山,受命领导马里兰州的阿伯丁弹道试验场,成为华盛顿特区以外的
最高文职官员。
留在威尔逊山的唯一高级人员是沃尔特·巴德,一位在1931年就加
入了天文台工作人员队伍的德国流亡者。尽管已在美国生活工作了10
年,但他仍然受到怀疑,被禁止参加任何军事研究项目。从巴德的角度
来看,境况并不算太坏,因为他现在成了久负盛名的100英寸胡克望远
镜的唯一使用者。此外,战时灯火管制消除了洛杉矶郊区恼人的光污
染,将观测条件提高到1917年望远镜建成以来前所未有的水平。唯一的
问题是,巴德的敌国侨民身份使得他被限于从日落到日出这段时间不得
离开他的住所,这对一个天文学家来说很不好受。巴德向有关当局指
出,他已经在办理申请入籍美国的手续,并最终让他们相信他不是一个
安全隐患。经过短短的几个月,当局便取消了对他的宵禁,尽管他仍不
能进行军事研究。巴德有了在理想的观测条件下自主使用世界上最好的
望远镜的机会。他还设法配制出非常灵敏的底片,拍摄了无与伦比的清
晰图像。
巴德在研究被称为天琴RR型星的过程中度过了战争年代。天琴RR
型星是一种类似于造父变星的变星。在哈佛天文台与亨丽埃塔·莱维特
一起工作的威廉米娜·弗莱明曾表明,天琴RR型星的光变特性可以像造
父变星一样用于距离测量。但到那时为止,她的这项技术仅限于在银河
系内被采用,因为天琴RR型星的发光不像造父变星那么亮。不过,巴
德的雄心是想用理想的观测条件去发现仙女座星系里的天琴RR型星。
仙女座是离我们最近的大星系。这样,他就可以利用天琴RR型星的光
变特性来测量仙女座的距离,并与之前基于造父变星测得的距离进行交
叉检验。
事实上,巴德很快就意识到,仙女座的天琴RR型星的距离超出了
100英寸胡克望远镜所能够得着的范围。因此他只好用这架100英寸的仪
器对银河系里的这些恒星进行观测,为日后采用200英寸的望远镜做准
备,这架望远镜将很快在战后完成建造。他乐观地认为,新的巨型望远
镜将使仙女座的天琴RR型星纳入视线范围。
200英寸的望远镜——乔治·海耳的最大的天文学工程——建在威尔
逊山东南方200千米外的帕洛玛山上。在它开始建设的两年后,海耳就
于1938年去世了。因此海耳没有机会看到有史以来获得的最壮观的宇宙
景象。当这架仪器最终完成后,它被命名为海尔望远镜。
1948年6月3日,洛杉矶的各界名人出席了这架望远镜的落成典礼。
面对坐落于1000吨旋转圆顶下的这架巨型仪器,宾客们惊叹不已。它的
凹面镜抛光精度为1毫米的百万分之五十。当影片《赏金兵变》的主演
巨星查尔斯·劳顿被问到海耳望远镜是否给人震撼时,他回答说:“极其
震撼,我的天!简直可怕极了。他们打算用它做什么?开始与火星打仗
吗?”
到海耳望远镜完全就绪时,威尔逊山和帕洛玛山两大天文台的研究
力量配备也已完全到位。尽管如此,巴德在寻找仙女座星系天琴RR型
星方面还是要领先一步。这要归功于他在二战期间用100英寸望远镜打
下的良好基础。他立刻将新的200英寸望远镜对准仙女座星系,搜寻其
微弱的恒星亮度的快速变化,这是天琴RR型星的指征。
经过一个月的细致测量,巴德没有发现他希望看到的天琴RR型星
的任何迹象。他继续坚持,但用这架强大的海耳望远镜还是没找到任何
预料中的迹象。他百思不得其解。他知道,是否能看到仙女座星系的天
琴RR型星只取决于3个因素——恒星的亮度、200英寸望远镜的能力和
星系的距离。他的计算表明,这些恒星应该绝对是可见的。为了确定是
什么使得他未能发现天琴RR型星,他重新检查了决定观测成败的3个因
素。从战时的研究中他确信天琴RR型星的亮度测得没错,而且他也确
信自己十分了解望远镜的能力……那么唯一的原因莫非是仙女座的距离
远远大于人们以前的预期?
巴德确信,唯一合乎逻辑的和可能的解释就是仙女座星系的公认距
离存在误判。最初他的同事们对此持怀疑态度,但当他能够严谨地指出
以前对仙女座星系的测量是如何以及为什么存在失误后,他们相信巴德
是对的。