世界欠她一个诺贝尔奖

万仁新

兴趣的开始

20世纪70年代末的一天，美国卡耐基科学研究所的薇拉·鲁宾和肯特·福特正在反复检查宇宙中仙女座星系的观测结果。

但是很奇怪，这个巨大的螺旋状星系似乎出错了：星系边缘区上的物质和中心区的物质的旋转速度竟然一样快！按理说，位于中心区的物质的速度应该是最快的，就像我们的太阳系那样。显然，仙女座星系违反了这个规则。这是什么原因导致的呢？

直到两年后，鲁宾才明白那“奇怪现象”背后的原因———原来是暗物质在搞鬼，而之前得到的观测结果是宇宙暗物质存在的直接证据。科学家现在知道，84%的宇宙物质由暗物质组成。它们是看不见的粒子构成的，分布在整个宇宙中。它们对星系内恒星的移动、星系之间的互相拉扯以及所有物质聚集都有着很大的影响。

暗物质与宇宙的关系，类似空气和人类的关系一样：它们是物质的，且无处不在，人们却看不见它们。暗物质的存在已经彻底改变了我们对宇宙的看法。

另一方面，在过去的十几年里，科学家们证明了中微子有质量，发明了高亮度更节能环保的蓝色发光二极管，还发现了宇宙中的暗能量。所有这些重大实验和思想值得被表彰，研究者也纷纷拿到诺贝尔奖。

相比之下，鲁宾对暗物质的研究是在20世纪70年代，几乎整个天体物理都能感觉她的影响，但40多年来，诺贝尔委员们似乎一直对她“视而不见”。

1928年，薇拉·鲁宾在美国费城出生。在她10岁的时候，鲁宾的家搬到美国华盛顿特区。当时她房间的床是紧挨着窗户的，晚上她常会躺在床上观察星星。她还发现如果在深夜张开眼睛，所有的星星都绕着一个点进行旋转，她觉得非常不可思议。

她开始观看流星雨，并在纸片上画出那些在天空中一闪而过、显现美丽光芒的流星。她还在爸爸的帮助下架起了一台望远镜，时常观察星星，还将星星作为课堂论文的主题。鲁宾利用生活和学习上的每个机会，深入了解神秘的宇宙。

从瓦萨学院毕业后，鲁宾试着申请美国普林斯顿大学天文系，却因女性身份被拒绝（该系一直到1975年才对女性开放）。不过她还申请了美国康奈尔大学天文学研究生学院，并被录取。入学后，鲁宾与天文学家玛莎·斯塔尔·卡彭特一起做研究。卡彭特当时非常痴迷于星系和星系内部恒星的运动情况，卡彭特的热情影响了鲁宾，也使鲁宾明确了自己的研究方向———星系动力学。

旋转的宇宙

不久后，鲁宾遇到了自己未来的丈夫———康奈尔大学物理化学专业的研究生罗伯特。有一天，罗伯特让她阅读一篇天文学文章。文章中提到一个问题：星系在宇宙中的移动是否与太阳系内行星的旋转方式一样。

鲁宾想到，星系是怎么移动的？是在太空中成群穿梭，还是随机移动的？还是确实就像地球围绕着太阳旋转那样，绕着某一个点来旋转？这个想法一直萦绕在心头，于是她以此为硕士论文题目，展开研究，观测星系的移动情况。

1951年，鲁宾完成了硕士论文。她认为星系们可能是绕着宇宙中未知的中心旋转。她还发现了一个平面，拥有比其他区域更为密集的星系。那时她还不知道这是为什么，但在论文中她将这个平面称为“超银河系平面”。

导师威廉·肖建议鲁宾在美国天文学会会议上公布该研究结果，因为这有可能是非常重要的天文学成果。由于鲁宾刚刚怀孕，加上她并不是美国天文学学会的成员。于是她请求导师威廉·肖帮助自己公布研究结果，导师答应了鲁宾的请求。会议上，这场报告的主题叫做“旋转的宇宙”。在参会人员中，除了自己的导师，鲁宾一个人都不认识，她恍然生出自己是“异类”这样的念头，认为其他人都是专业的天文学家，非常资深的天文研究者，而她只是个研究生。这就使得她小心翼翼，担心自己的成果得不到他们的认可，担心人们觉得自己是个“天文学骗子”。

结果不出意料，鲁宾的论文引发了相当激烈的讨论。但是因为她一个人都不认识，所以她当时并不知那些讨论者都有谁。唯一记得的是，几乎所有的评论都是批评性的。她的硕士论文没有发表，而是被尘封起来了。

回歸天文学

鲁宾的第一个孩子出生之后的六个月，她仍旧待在家里忙这忙那，陪着孩子。忙碌的家庭生活占据了她的生命和脑海，减轻了会议带来的伤害。

可是每当不经意间看到天体物理学杂志时，她都会忍不住掉眼泪。鲁宾意识到自己对天文学的热爱程度，就像爱自己的孩子一般，她必须回归到天文学的研究中。

于是鲁宾申请到美国乔治城大学攻读博士学位。在博士阶段，她发现星系确实是聚集在一起的，就像是被磁铁吸引的大量铁屑，并不是随机散布在宇宙中的，支持了硕士论文中出现的“超银河系平面”。这项研究结果仍旧没有得到人们的重视，直到20年后才成为天文学的一部分。

1965年，鲁宾在乔治城大学担任教授，同时成为美国卡耐基科学研究所的工作人员。在研究所里，她遇到了一位重要的合作伙伴———天文学家肯特·福特。

当时，福特研发了一台非常先进的光谱仪，这台光谱仪比任何其他仪器都灵敏，使天文学家不仅能研究整个星系，还可以研究星系内的某一小片区域。有了这台设备，鲁宾和福特决定观测类星体。

但这项工作竞争非常激烈，因为类星体在1963年才刚刚被发现，它的真实身份仍旧是个谜，也是每一位天文学工作者都渴望解开的谜团。可是鲁宾逐渐感觉到她不适合、也不喜欢这样激烈的竞争。

来自黑暗的答案

于是鲁宾果断放弃了对类星体的研究，转向另一研究内容———星系旋转方式。鲁宾觉得，有人曾推断星系旋转会是什么样子，但没有人真的做过一份详细的研究来说明具体的情况。

现在，凭借福特那台顶级的光谱仪，他们可以将推断变成观测。经过反复思考后，鲁宾和福特将目光定位在仙女座星系。

可是结果显示了奇怪的现象，就像故事刚开始时所讲的那样：离星系中心不同距离处的物质，围绕中心旋转的速度都差不多。数据出来后，鲁宾都要花几个小时在一间小屋里分析，可结果还是一样。鲁宾和福特又观测了其他星系，发现也是同样的情况。

数据并没有出错，可是结果和“理论”一直相矛盾，他们不明白问题出现在哪里。

直到有一天，当鲁宾面对着手中的资料，突然灵光乍现，想通了一切。她意识到，宇宙中可能存在着我们看不到的物质———暗物质，为弥散于星系各处的气体提供着引力，因此，引力不会只集中在星系中心上，星系内任何地方的物质的速度将是相似的。

其实早在1932年，荷兰天文学家扬·奥尔特就率先提出暗物质这个概念。紧接着在1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹威基也认同宇宙中存在暗物质。但他们的想法并没有得到广泛关注，有人甚至觉得他们的说法是一种怪谈，因为没有任何坚实的证据来支持这些理论，也没有人预测过暗物质的存在对星系运动有什么意义。

而鲁宾和福特发现，这些“看不见的物质”不仅影响着星系的移动，还影响宇宙的样子。20世纪80年代，“暗物质”这个名称正式在天文学中安家落户。宇宙中，它几乎无处不在。人们认为在宇宙的婴儿期，首先是暗物质成群，然后它们会将普通物质拉到一起，才演变成星系和超星系团。

作为暗物质的发现者，鲁宾却从未获得过诺贝尔奖，不过她在瓦萨尔学院女性科学名人堂上曾谦虚地表示：“名誉是短暂的，我的数据比我的名字更重要。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。”

2016年圣诞节的夜晚，鲁宾因年迈而辞世，享年88岁。endprint