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威爾斯親王 | 2018-12-30 09:45:17

宇宙有多大?在望遠鏡發明之前,古人所能想像的宇宙就是太陽系。隨著望遠鏡的性能越來越強,人們才發現更多肉眼看不見的星星,也才發覺這些天體其實距離我們非常遙遠。然而即使到了二十世紀初,人們所持的仍是封閉的宇宙觀,只是規模擴大了些。當時普遍認為我們太陽系被天空所有的恆星和星雲包圍著,而這些天體全都屬於同一個星系──也就是銀河系。銀河系就是整個可觀測宇宙,在這之外一無所有。

因此,雖然早從十七世紀開始,就陸續有許多天文學家注意到仙女座星系(Andromeda Galaxy)類似氣體的雲霧,甚至拍到清晰的螺旋結構,大家仍以為它只是銀河系中一個正在形成類似太陽系的星雲,只有少數天文學家懷疑它是位於銀河系外的星系。

1924年的今天,美國天文學會在華盛頓特區召開一連三天的研討會。天文學家哈伯並未出席,但是最後一天有同事代他朗讀了一篇論文,正式宣告仙女座星系不在銀河系內,而是距離遙遠的另一個類似銀河系的星系。人類才終於開始了解我們所在的銀河系只是浩瀚宇宙中的一個小島,也就是所謂的「島宇宙」。

哈伯掌握到的關鍵證據在於仙女座星系中的一顆造父變星(Cepheid)。造父變星的亮度會週期性地改變,奇妙的是,越亮的變星,其亮度變化的週期越長。因此兩顆閃爍頻率一樣的造父變星,它們的絕對星等也應該相同;如果其中一顆看起來的亮度是另一顆的四倍,那麼按照平方比定律,較暗的那一顆的距離就是較亮那一顆的兩倍。哈伯就是因此估算出仙女座星系距離我們一百萬光年(目前的估計值是250萬光年)。

造父變星的亮度與變化週期之間的關係是勒維特(Henrietta Leavitt, 1868-1921)於1912年發現的。當時女性仍不被允許操作天文望遠鏡,頂多只能擔任計算員,負責繁複的計算工作。勒維特大學畢業後,自1893年起在哈佛大學的天文台工作,日復一日地檢視一大堆感光底片,記錄各種天體的亮度變化。也因為近二十年,幾萬小時的投入,她才能在那尚無電腦的年代,在大、小麥哲倫星雲的造父變星中發現這個規律。因為勒維特這個重大發現,哈伯才能確認仙女座星系的距離,也因此才徹底改變了人類對宇宙的認知。

1924年,瑞典科學院想提名她角逐諾貝爾獎,才得知她已罹癌身亡,永遠來不及授予她應有的榮耀了。

資料引用於:http://history.pansci.asia/
Leavitt.jpg

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威爾斯親王 | 2018-12-30 09:51:01

勒維特最著名的成就是發現了造父變星的周光關係。這一發現在她在世時沒有得到認可,但卻使之後的天文學家能夠計算地球與遙遠星系間的距離。

勒維特逝世後,天文學家哈勃利用造父變星的周光關係,發現銀河系並不是宇宙中唯一的星系,並且宇宙一直處在膨脹之中,這就是著名的哈伯定律。
Big Bang Expansion.jpg
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威爾斯親王 | 2018-12-30 09:51:58

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威爾斯親王 | 2018-12-30 09:56:35

根據哈伯定律,宇宙並非以單一的速度在膨脹,有的星系以每秒1000公里的速度遠離我們,而距離兩倍遠的星系則是每秒2000公里,以此類推。換句話說,距離地球越遠的星系,遠離我們的速度越快,而且沒有上限。
哈伯定律.jpg
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威爾斯親王 | 2018-12-30 10:10:26

人類在有歷史之來,女性就在科學領域留下重大貢獻,但很多的貢獻都被埋沒了。

一直到1903 年,居禮夫人成為首位諾貝爾獎(物理學)的女性獲獎人,1911 年,居禮夫人再度獲得諾貝爾(化學)獎,女性在科學上的貢獻才逐漸被重視,但在這個過程中不知有多少女性的科學貢獻被忽視。

兩年前的電影「關鍵少數」就是在描述其中的一個例子。
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mibohxlxxe60438
高級會員 | 2018-12-30 10:34:17

感謝大大的分享,浩瀚無垠的宇宙著實令人著迷。
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費波南西
威爾斯親王 | 2018-12-30 12:26:22

上下四方謂之宇,古往今來謂之宙 . 佛家語之三千大千世界 , 是否就是描繪宇宙呢?
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comsci
高級超級版主 | 2018-12-30 12:28:58

本篇最後由 comsci 於 2018-12-30 12:40 編輯

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ownall
伯爵 | 2018-12-30 12:42:15

comsci 發表於 2018-12-30 12:28

經典的說明  誰一個

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威爾斯親王 | 2018-12-30 13:00:48

費波南西 發表於 2018-12-30 12:26
上下四方謂之宇,古往今來謂之宙 . 佛家語之三千大千世界 , 是否就是描繪宇宙呢? ...

"上下四方謂之宇,古往今來謂之宙",中國創造宇宙這一詞匯的時候,可見已經把時間和空間統一看待,這個概念和現代天文學宇宙是由空間、時間、物質和能量所構成的說法一致。

至於佛家語之三千大千世界,小弟佛學根基淺薄,不敢擅加評論!
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威爾斯親王 | 2018-12-30 13:04:49

comsci 發表於 2018-12-30 12:28

狹義相對論和哈伯定律對速度的觀念是不一樣的。

狹義相對論的速度是物體在空間移動的運動速度,而哈伯定律的速度則是由空間膨脹所導致的遠離速度,所以沒有上限。
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hamidh
伯爵 | 2018-12-30 16:01:16

comsci 發表於 2018-12-30 12:28

很棒的分享

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hamidh
伯爵 | 2018-12-30 16:01:57

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hamidh
伯爵 | 2018-12-30 16:03:11

哈伯望遠鏡 就是以此 哈伯 為名嗎?
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威爾斯親王 | 2018-12-30 16:18:36

hamidh 發表於 2018-12-30 16:03
哈伯望遠鏡 就是以此 哈伯 為名嗎?

沒錯,哈伯太空望遠鏡是以發現宇宙膨脹的天文學家哈伯為名。
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jkfmen
威爾斯親王 | 2018-12-30 20:53:17

星系外還有星系~宇宙外還有宇宙
銀河系在宇宙中也不過是滄海一粟
天地玄黃~宇宙洪荒~是中國人的宇宙觀
孔子也說:六合之外存而不論
對於無法瞭解的事~就先暫且不論吧

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威爾斯親王 | 2018-12-30 21:12:59

和浩瀚的宇宙相比,個人的恩怨情仇只是滄海一粟,不足為道也。

但我想這個道理凡人都很難看透,即使像哈伯這種層級的天文學家,當初天文學並未包括在物理學,而與諾貝爾獎無緣,也是憤憤不平!
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威爾斯親王 | 2018-12-30 21:14:28

jkfmen 發表於 2018-12-30 20:53
星系外還有星系~宇宙外還有宇宙
銀河系在宇宙中也不過是滄海一粟
天地玄黃~宇宙洪荒~是中國人的宇宙觀

和浩瀚的宇宙相比,個人的恩怨情仇只是滄海一粟,不足為道也。

但我想這個道理凡人都很難看透,即使像哈伯這種層級的天文學家,當初天文學並未包括在物理學,而與諾貝爾獎無緣,也是憤憤不平!
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cdt158157
鄉紳 | 2018-12-30 21:29:22

非常不錯的文章,一直對銀河系有興趣
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