本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
維拉·魯賓並未發現暗物質。
魯賓於上週末去世,享年88歲。新聞標題反覆稱她“發現”了暗物質或“證明”了暗物質的存在。甚至卡內基研究所釋出的新聞稿宣佈她的去世——在她最近退休前的半個世紀裡,她一直在華盛頓特區卡內基地球磁學部門擔任天文學家——也說她“證實了暗物質的存在”。魯賓會說她沒有做過這樣的事。我知道,因為她確實對我說過,不止一次。
有人可能會認為,對她的成就的正確表述是,她發現了暗物質存在的證據,雖然魯賓可能會默許這種說法,但她會覺得這並不完整,甚至可能具有誤導性。她會說,雖然她發現了暗物質存在的證據,但你不應該從這句話中推斷出暗物質實際上存在。
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這種區別不僅僅是語義問題。對她來說,這是一個哲學問題,一個正直問題——一個科學如何運作的問題。
在1960年代後期,她和她經常合作的W.肯特·福特(小)開始研究我們鄰近的仙女座星系中的氣體和塵埃。他們實際上是在測試福特設計的一種新儀器,該儀器提供了以前無法達到的精度水平。他們的發現令他們驚訝:在星系外緣盤旋的氣體和塵埃的旋轉速度與星系中心附近的氣體和塵埃一樣快。如果星系真的以這種速度旋轉,它應該會向各個方向撕裂,但顯然它是穩定的。魯賓和福特在1970年發表了他們的結果,但一次異常的探測並不能構成有力的論據。
然而,在整個1970年代,他們和其他天文學家一次又一次地在星系中發現了相同的模式,直到理論家們別無選擇,只能達成共識:星系嵌入在一個巨大的、更大的、穩定的物質暈中,我們無法在任何電磁頻譜範圍內探測到這種物質——也就是說,這種物質是“暗物質”。理論家們甚至確定了假設物質可能具有的性質,實驗者開始設計原則上能夠探測到粒子或粒子集合的儀器。
1980年,魯賓預測將在十年內發現暗物質。十年後,英國天文學家(和未來的皇家天文學家)馬丁·里斯預測將在十年內發現暗物質。十一年後,里斯在他的著作《我們的宇宙棲息地》中寫道:“我認為很有可能在十年內實現這個目標。”五年後,在美國物理研究所的一個研討會上,里斯再次強調了這一預測:再過五年,他發誓。恰好在聽眾席上的魯賓站了起來。
“我知道更早的預測,”她說。
魯賓在2006年事件發生後不久就告訴了我那最後一次交流。她在2011年1月的一次晚餐中再次告訴了我。到那時,又過去了五年。現在又過去了五年。
我認為,她對那個軼事感到高興,因為它說明了關於科學的一個重要觀點——這是她在我作為研究的一部分採訪她時,或者後來,當我們只是因為喜歡談話而交談時,她自己經常提出的觀點。她完成了她的工作;她進行了觀察。現在輪到其他人做他們的工作了:解釋資料,預測進一步的結果,做出發現。
或者不做出發現。
正是“或者不”讓她感到好奇。也許暗物質的發現是不可能的。也許暗物質不存在。也許她在1960年代和1970年代探測到的證據表明,引力在大尺度上並不像牛頓教導我們的那樣運作。自1980年代初以來,一些理論家和觀察家一直在追求這種可能性,儘管科學界普遍認為他們的工作有些逆勢而行。
但魯賓不是這樣。她說,暗物質未被探測到的時間越長,她就越認為解決這個謎團的方案將是對我們理解引力的修正。
“你真的這麼認為嗎?”當她告訴我這是她的感受時,我對她說。
“是的。”
“哇,”我說。
“是的,”她重複道。然後她說,“為什麼不呢?”她聳了聳肩。
那個聳肩應該和她的觀察結果一樣成為她的遺產。她發現了宇宙中一些奇怪的東西,這些東西以某種方式從根本上挑戰了物理學。這非常令人印象深刻。但是在缺乏佐證資料的情況下,對她一生工作的最常見解釋——她發現了暗物質存在的證據——不屑一顧?這也非常令人印象深刻。
