维拉·鲁宾并未发现暗物质

她甚至不确信暗物质存在

鲁宾和她的合作者肯特·福特发现,M31,即仙女座星系,以一种意想不到的方式旋转。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


维拉·鲁宾并未发现暗物质。

鲁宾于上周末去世,享年88岁。新闻标题反复称她“发现”了暗物质或“证明”了暗物质的存在。甚至卡内基研究所发布的新闻稿宣布她的去世——在她最近退休前的半个世纪里,她一直在华盛顿特区卡内基地球磁学部门担任天文学家——也说她“证实了暗物质的存在”。鲁宾会说她没有做过这样的事。我知道,因为她确实对我说过,不止一次。

有人可能会认为,对她的成就的正确表述是,她发现了暗物质存在的证据,虽然鲁宾可能会默许这种说法,但她会觉得这并不完整,甚至可能具有误导性。她会说,虽然她发现了暗物质存在的证据,但你不应该从这句话中推断出暗物质实际上存在。


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这种区别不仅仅是语义问题。对她来说,这是一个哲学问题,一个正直问题——一个科学如何运作的问题。

在1960年代后期,她和她经常合作的W.肯特·福特(小)开始研究我们邻近的仙女座星系中的气体和尘埃。他们实际上是在测试福特设计的一种新仪器,该仪器提供了以前无法达到的精度水平。他们的发现令他们惊讶:在星系外缘盘旋的气体和尘埃的旋转速度与星系中心附近的气体和尘埃一样快。如果星系真的以这种速度旋转,它应该会向各个方向撕裂,但显然它是稳定的。鲁宾和福特在1970年发表了他们的结果,但一次异常的探测并不能构成有力的论据。

然而,在整个1970年代,他们和其他天文学家一次又一次地在星系中发现了相同的模式,直到理论家们别无选择,只能达成共识:星系嵌入在一个巨大的、更大的、稳定的物质晕中,我们无法在任何电磁频谱范围内探测到这种物质——也就是说,这种物质是“暗物质”。理论家们甚至确定了假设物质可能具有的性质,实验者开始设计原则上能够探测到粒子或粒子集合的仪器。

1980年,鲁宾预测将在十年内发现暗物质。十年后,英国天文学家(和未来的皇家天文学家)马丁·里斯预测将在十年内发现暗物质。十一年后,里斯在他的著作《我们的宇宙栖息地》中写道:“我认为很有可能在十年内实现这个目标。”五年后,在美国物理研究所的一个研讨会上,里斯再次强调了这一预测:再过五年,他发誓。恰好在听众席上的鲁宾站了起来。

“我知道更早的预测,”她说。

鲁宾在2006年事件发生后不久就告诉了我那最后一次交流。她在2011年1月的一次晚餐中再次告诉了我。到那时,又过去了五年。现在又过去了五年。

我认为,她对那个轶事感到高兴,因为它说明了关于科学的一个重要观点——这是她在我作为研究的一部分采访她时,或者后来,当我们只是因为喜欢谈话而交谈时,她自己经常提出的观点。她完成了她的工作;她进行了观察。现在轮到其他人做他们的工作了:解释数据,预测进一步的结果,做出发现。

或者不做出发现。

正是“或者不”让她感到好奇。也许暗物质的发现是不可能的。也许暗物质不存在。也许她在1960年代和1970年代探测到的证据表明,引力在大尺度上并不像牛顿教导我们的那样运作。自1980年代初以来,一些理论家和观察家一直在追求这种可能性,尽管科学界普遍认为他们的工作有些逆势而行。

但鲁宾不是这样。她说,暗物质未被探测到的时间越长,她就越认为解决这个谜团的方案将是对我们理解引力的修正。

“你真的这么认为吗?”当她告诉我这是她的感受时,我对她说。

“是的。”

“哇,”我说。

“是的,”她重复道。然后她说,“为什么不呢?”她耸了耸肩。

那个耸肩应该和她的观察结果一样成为她的遗产。她发现了宇宙中一些奇怪的东西,这些东西以某种方式从根本上挑战了物理学。这非常令人印象深刻。但是在缺乏佐证数据的情况下,对她一生工作的最常见解释——她发现了暗物质存在的证据——不屑一顾?这也非常令人印象深刻。

 

Richard Panek is the recipient of a Guggenheim Fellowship in Science Writing. He is the prizewinning author of The 4% Universe (Houghton Mifflin Harcourt, 2011). His next book, Pillars of Creation, the story of the James Webb Space Telescope, is forthcoming from Little, Brown.

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