哈勃于1889年11月20日出生于美国密苏里州，在芝加哥大学攻读数学与天文学，1910年获得学士学位后，赴牛津大学，获法学硕士学位，然后回到芝加哥大学继续攻读天文学，1917年获得博士学位。之后，哈勃被威尔逊山天文台聘用，但接着很快进入军队，参加一战，升至少校，此后常常以"少校"自称。1919年，哈勃回到天文台。
1923年，哈勃利用当时世界上最大的望远镜—威尔逊山上口径100英寸（2.5米）的胡克望远镜观测仙女星云中的造父变星，并比对此前底片，确定出这颗造父变星的光变周期，进而发现仙女星云的距离远在银河系之外，因此荣誉加身。1926年，他给出了著名的星云分类法（哈勃分类法）。1928年，38岁的哈勃成为当时美国国家科学院最年轻的院士。
在这段时间里，春风得意的哈勃完全没有意识到他今后赖以名垂青史的成果已经多次险些被别人捷足先登了：1924 年，伦德马克研究了星云红移与距离的关系；1927年，勒梅特指出星系红移是因为膨胀的宇宙导致的星系退行；罗伯特逊也得到类似的预言。这些人缺少的只是那些星系的精确距离而已。
而当时的哈勃还根本没有意识到自己要去做这方面的工作，直到1928年他访问了欧洲。这次欧洲行改变了哈勃的命运，7月他见到了德西特，与之进行了面对面的交流。根据哈勃妻子的回忆，德西特建议哈勃去探索红移与距离的关系。在德西特模型中，距离越远，红移越大。
得知几位欧洲天文学家已经开始研究讨论星系的"红移（速度）-距离关系"后，回到威尔逊山天文台的哈勃立即把他的助手赫马森叫到自己办公室，问他愿不愿意检验红移与距离的关系。赫马森答应了。
哈勃定律的发现与讨论
哈勃负责通过这些星云中的造父变星确定星云的距离。用了大约半年时间，哈勃测出24个星云的距离。赫马森负责拍摄光谱以获得星云的红移，并推导出退行的速度。赫马森重新检验了斯里弗观测过的20个星云，证明斯里弗的结果是正确的，并测得另外4个星云的红移。
结合斯里弗、赫马森得到的速度与哈勃自己测到的距离，哈勃于1929年3月在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为《河外星云的距离与径向速度之间的关系》（A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae）的论文。在文中给出了著名的哈勃定律：退行速度与距离成正比，速度（单位为千米/秒）与距离（单位为百万秒差距）的比值约为500。这个数值被称为哈勃常数。
从哈勃得到的速度-距离图中可以看出，虽然数据依然存在一些弥散，但比伦德马克和勒梅特的结果紧凑得多，这要归功于他对星云距离的精确测量。正因为如此，速度与距离的正比例关系的发现者是哈勃，而不是勒梅特，尽管后者从理论出发推导出这个正比例关系并根据精确的速度数据与粗糙的距离数据给出了猜测。而伦德马克则差得更远，他的图里的点弥散太厉害了，得不到什么有用的结论。
令人遗憾的是，哈勃这篇划时代的论文丝毫没有提到斯里弗的贡献，这是很不公平的。后世很多学者也指出了这一点，仅《美国国家科学院院刊》上的经典回顾文章中就至少有两篇提到过：2003年的《哈勃图与宇宙膨胀》中说："哈勃的速度主要来自斯里弗"；2015年的《哈勃定律与膨胀的宇宙》也指出："大部分速度来自著名天文学家斯里弗的先驱性光谱多普勒频移观测（虽然哈勃的论文没有给出参考文献）。"可以说，斯里弗测量出速度，哈勃测量出距离，据此画出的图应当被称为"斯里弗-哈勃图"，而非"哈勃图"。哈勃在晚年也承认了这一点，1953年，他对斯里弗说："使用你的速度数据和我的距离数据，我获得了星云的速度-距离关系。"这年秋天，哈勃去世。
哈勃的这篇论文同样也没有引用勒梅特在1927年发表的论文，不过这是因为他当时并不知道勒梅特的工作。但是，直到1936年，哈勃在他的著作《星云世界》（The Realm of the Nebulae）中介绍自己发现"哈勃定律"的过程时，依旧完全忽略了勒梅特的先驱性贡献。这足以说明：即使哈勃当年知道勒梅特的贡献，也很可能不会引用勒梅特的论文。
既然当初哈勃对勒梅特的理论预言一无所知，那他如何解释星系的"速度与距离成正比"的观测事实呢？实际上，那时哈勃认为他发现的规律支持了德西特模型（而不是勒梅特模型）。他认识到德西特模型描述了一种加速效应，其中红移与距离的平方成正比。当平方函数在自变量（此处为距离）比较小时，可以用一次函数来作为它的近似，即"一阶近似"。好比你在碗里斜放上一根短针，直的针与弯曲的碗几乎贴近。在这篇论文中，哈勃表示，他获得的速度-距离关系其实是德西特模型在近距离时的一阶近似。
德西特与爱丁顿很快注意到了哈勃的论文。1930年1月10日，在英国皇家天文学会的一次研讨会中，德西特承认自己的模型和爱因斯坦的模型都无法解释哈勃所确认的"速度与距离成正比"的关系。也就是说，哈勃认为德西特模型可以解释这个结果，而德西特却认为不能解释。
于是爱丁顿说，那看来要有一个新的模型来解决这个问题。德西特随即将这次研讨会的内容整理并发表。勒梅特看到后，再次给爱丁顿写信，提到了自己的模型，并请求爱丁顿将自己论文的副本寄给德西特。爱丁顿这才认真阅读了勒梅特的论文，并立即意识到：真正能够解释哈勃定律的应该是勒梅特的膨胀宇宙模型。他立即回信向勒梅特道歉，并告知了德西特。
德西特看完勒梅特的论文后，于1930年3月25日写信给勒梅特，对勒梅特的工作极力赞扬。而后爱丁顿很快写了一篇新论文，讨论爱因斯坦球状世界的稳定性，在第一段就引用了勒梅特的论文，并称赞勒梅特的解"光辉闪耀"。在这篇论文中，爱丁顿证明爱因斯坦模型描述的宇宙不可能保持静止。
莫名蒙冤的哈勃
1931年2月17日，英国《皇家天文学会会刊》(MNRAS）的秘书致信勒梅特，询问能否将勒梅特的论文从法文翻译为英文并重新发表，勒梅特立即答应了。论文的英文版很快发表于当年的《皇家天文学会会刊》上，译文删除了1927年法文版论文中公式（23）与（24）之间的大约一页内容以及相关的脚注。而被删除的这些内容与脚注却讨论了十分关键的速度与距离比例常数（即哈勃常数）。此后80年间，居然没有外人知道那篇论文的翻译者是谁，以及谁指派了翻译者。有些人认为是爱丁顿安排人翻译的，但也并不确定。
这个问题在日后掀起了轩然大波：两篇于2011年6月发布在网络的文章怀疑哈勃为独占"哈勃定律"的优先权而暗中指使翻译者删除了那一页内容及其脚注，而一些专业天文学史学者对此推断表示谨慎。《自然》（Nature）杂志在其官网上刊登了这个新闻，认为哈勃陷入了删除竞争对手论文内容的非难之中。
眼看哈勃的声誉不保，空间望远镜科学研究所的天体物理学家马里奥·利维奥（Mario Livio，1945～）经英国皇家天文学会图书馆与《皇家天文学会月刊》主编的批准，查阅了相关资料，及时地找出了勒梅特本人于1931年3月9日回复《皇家天文学会月刊》秘书的信件。这封信表明：翻译勒梅特论文的正是勒梅特自己，删除那部分内容以及相关脚注的，也正是勒梅特本人。
勒梅特在这封信中说道："我并不认为重印那个对径向速度的暂时讨论是明智之举，径向速度的讨论显然没有实际上的兴趣。"
利维奥在2011年11月出版的《自然》上发表了这个发现，那些怀疑哈勃指使翻译者删除勒梅特论文内容、抢夺勒梅特优先权的猜测立即被否决了。事实上，在1927年的法文版中，勒梅特引用了一篇哈勃于1926年发表的讨论河外星云的论文，但在英文版中却将这个引用删除了。哈勃没有理由指使翻译者删除论文中对自己成果的引用。
显然，哈勃被一些后人冤枉了。勒梅特虽然在1927年预言了哈勃定律，还给出了和哈勃论文差不多的比例常数（575或625）。但他在知道哈勃的工作之后，删除了一些内容，很可能是为了避免引发优先权争论。
事实上，勒梅特虽然预言了"速度与距离成正比"的关系，但他所用到的距离数据弥散太大，无法得到明确的直线。而哈勃对星系距离的更精确观测，结合斯里弗和赫马森对星系速度的推算，才得到了明确得多的正比关系。也就是说，哈勃通过观测证实了勒梅特通过理论预言的关系。现在看来，这个关系更准确的名称应该是"勒梅特-哈勃定律"，而不是仅仅冠以哈勃之名。
对于星系退行规律与哈勃常数，勒梅特本人的内心也很矛盾。一方面，他在1950年时告诉读者，自己已经确定出哈勃常数。另一方面，他又在1952年说："自然地，在发现与研究星云团之前，不可能建立起哈勃定律。"
撰文/王善钦（美国加州大学伯克利分校天文系）
（本文发表于《科学世界》2017年9期）
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：《科学世界》杂志
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