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暗物质之父仍未获尊重

鲜为人知的弗里茨·兹威基在暗物质、中子星和超新星方面均是先行者。

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对于一代科学读者来说,他是一位古怪的天文学家,据说他曾称一位同事为纳粹,声称爱因斯坦之后宇宙学领域发生的一切都归功于他,并曾以书面和口头形式攻击他的同行。

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对芭芭丽娜·兹威基来说,他是爸爸。

她最近写信给本杂志说:“我父亲去世后,我家一直遭受恶意的文字攻击,我费尽心思去找出并揭露这些参与到这场旨在诋毁我父亲的痛苦串谋中的个人。”她曾斥责一位博主:“我父亲的理论在他去世多年后,现在正在被证实为科学事实。他同事们令人难以置信的无能和笨拙,以及他们随之而来的愤怒,导致了用文字攻击逝者的狂热企图。”在此之前,她曾写信给另一本杂志:“弗里茨·兹威基揭示了令人惊叹的宇宙学成就的起源,这些成就至今仍在照亮科学世界。他是一位科学先知,也是他同事们狭隘判断的牺牲品。他智力的修正具有如此确凿的真理,他的预言是如此超前,以至于普通人只能在他面前感到无所适从。”她总结道:“作为他最小的女儿,与他的天才亲密无间,我将是他对抗任何恶意的声音,因为他的声音已被天命所禁锢。”

自1974年2月8日那笔天命到来,至今已近35年。在她父亲去世后的半个多世纪里,芭芭丽娜·兹威基一直是他自封的拥护者。在过去的二十年里,随着她父亲的更多思想进入科学主流,她一个人的 crusade(十字军东征,这里指个人努力)变得更加繁忙。暗物质,根据威尔金森微波各向异性探测器的数据,这种神秘的质量比普通原子重五倍以上:那是兹威基的发现。引力透镜:也是他的。中子星、超新星、拼车:他的(部分),他的(部分),他的(嗯,差不多)。

“他们被吞噬了,”芭芭丽娜·兹威基谈到她父亲的批评者时说。“我的意思是,他们被他吞噬了。”而她也被他们吞噬——或者更准确地说,被她认为他们的嘲笑和忽视将剥夺弗里茨·兹威基在历史上应有的地位,甚至可能使他像暗物质一样隐形。然而今天,芭芭丽娜·兹威基接受了《发现》杂志的邀请,因为她给编辑写了一封信,她将与我见面,讲述她父亲的故事,或者至少——鉴于历史的主观性——讲述她所理解的她父亲的故事。

但首先,是一些事实。

弗里茨·兹威基于1898年2月14日出生在保加利亚瓦尔纳,父亲是一位瑞士商人,母亲是一位捷克人。兹威基6岁时,父亲将他送到兹威基家族的祖籍地瑞士格拉鲁斯州学习商业;在接下来的二十年里,他的兴趣转向了数学和物理。1925年,他利用洛克菲勒基金会提供的国际奖学金前往加州理工学院,在那里他发现自己身处宇宙的中心。

对于20世纪20年代的天文学家来说,帕萨迪纳是最佳选择。在附近的威尔逊山顶,埃德温·哈勃正使用历史上最强大的天文工具——100英寸的胡克望远镜,来确定夜空充满了与我们银河系大小和亮度相当的星系,并且这些星系似乎正在远离我们,这表明宇宙正在膨胀。1928年,加州理工学院本身获得了洛克菲勒基金会600万美元的承诺,用于建造一面口径是胡克望远镜两倍的望远镜,确保帕萨迪纳在未来几十年内仍将是宇宙的天文中心。

兹威基认为“几乎所有”星系都属于星系团。

兹威基当时还不是天文学家;他是一位物理学家。但当时,20世纪20年代末也是物理学家大放异彩的时代。广义相对论才问世十多年,量子革命还不到其一半。就在哈勃等天文学家发现宇宙并非其表象时,物理学家们也发现宇宙甚至不按我们原以为的规则运行。兹威基以其特有的智力敏捷性,决定他将同时从事这两个学科的工作,并成为加州理工学院的第一位天体物理学家。

有时他通过宏观物理的棱镜审视宇宙。当爱因斯坦写道,根据广义相对论,一颗恒星可以通过其引力弯曲更远天体的光线时,兹威基指出,如果引力来自整个星系,这种引力效应将更加明显。当包括哈勃在内的其他天文学家认为星系在宇宙中的分布或多或少是均匀的时,兹威基却认为“几乎所有”星系都属于星系团。更重要的是,正如兹威基首次在一家瑞士期刊上所写,彗星星团中的星系似乎以彼此相对的速度运动,这将违反引力定律,除非你假设存在大量神秘的“Dunkle Materie”(即暗物质)。

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兹威基也是最早通过微观物理的棱镜观察宇宙的人之一。1934年,在英国物理学家詹姆斯·查德威克发现中子仅两年后,兹威基和威尔逊山天文学家沃尔特·巴德提出,某些类型恒星的爆炸会产生一个超紧凑的中子核心,其每立方英寸重达数百万吨,直径不超过60英里,并且这种爆炸是天文学家称之为宇宙射线的深空神秘粒子的来源。由于这种爆炸与远更频繁且远不那么明亮的被称为新星的恒星爆发不同,他们说,它值得拥有自己的分类:超新星。

几乎立刻,尽管他的同事们表示怀疑,兹威基还是开始了超新星的搜寻。他说服加州理工学院安装了一台18英寸的施密特望远镜,这成为帕洛马山上的第一台天文仪器,很快国家媒体就定期追踪他进行的星空调查发现了多少“恒星自杀”以及它们的亮度:比太阳亮4亿到6亿倍。

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1948年,在他50岁生日后不久,兹威基发表了著名的牛津大学哈雷讲座。他借此机会讨论了一个名为形态学的概念,该概念最初由歌德用于科学探究。使用形态学方法的解决者首先定义“所有可能重要的参数”,然后将每个参数与所有其他参数进行匹配,生成一个包含“所有潜在解决方案”的矩阵。

“我感觉,”兹威基后来写道,“我终于找到了点金石。”

他现在明白,正是形态学冲动使他在20世纪30年代提出了那些极端的概念——中子星、星系引力透镜、超新星。在战争年代,形态学一直指导着他,当时他担任航空喷气工程公司的研究主管,并帮助开发了(在众多其他创新中,获得了数十项专利)使喷气辅助起飞成为可能,这是解决飞机从航空母舰短跑道起飞问题的巧妙方案。而正是形态学将使兹威基能够瞄准太空。

“几千年来,我们一直只是被动的观察者,”他曾说过,将这种传统方法与他称之为“实验天文学”的新方法——直接调查天体——进行对比。“射月亮,”他建议道,并通过地球上的望远镜观察效果。射金星的大气层——还有火星。不只是射击。重新排列。利用核能夷平月球上的山脉,改变行星的轨道。将火星推向太阳,看看它是否变得宜居。推动太阳本身。将它和所有受引力束缚的物体,包括地球,送往一颗拥有宜居行星的恒星,这样我们有朝一日就可以殖民其他太阳系。

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而对于形态学方法而言,天文学只是一个开始。在接下来的几年里,兹威基提出了一种发动机,可以让车辆在地球内部穿行,或许是为了在地下战中击败苏联人。他呼吁对洛杉矶的“烟雾问题进行全面的形态学攻击”,包括对单人乘坐的汽车征税。

后来,他发誓要写一本自传,题目他已经想好了:《独狼行动》。然而,在1971年,他自行出版了《选定致密星系和爆发后星系目录》。如果不是因为引言,他可能已经找到一家学术出版社愿意出版——他之前的六卷星系目录是必不可少的。在23页的清算性内容中,兹威基称他的同事们为“糊涂虫”、“马屁精和彻头彻尾的窃贼”,他们“不喜欢任何不谄媚、不奉承的独狼”,他们“篡改观测数据以掩盖自己的不足,并让大多数天文学家接受并相信他们最偏颇和错误的陈述和事实解释”,因此出版“充斥着天文学期刊的无用垃圾”。

这就是校园传奇的素材。此外,1974年2月号的加州理工学院校刊《工程与科学》刊登了一篇长篇报道,追溯了一个关于兹威基的长期传闻背后的事实。他的学生们是否曾通过创造一个完美但虚构的学生——由秘密参加本科生考试并在一门兹威基课程中取得A的优秀研究生组成的综合体——来欺骗他?据一个说法,他们确实在1931-1932学年的第三学季这样做了。据当年幸存的同学们向杂志讲述,他们这样做是为了反击兹威基“对正确无比自豪”的态度,并报复他“对不幸学生进行尖刻评论,嘲讽他们的智力缺陷和问题多么简单”所带来的“强烈、近乎虐待的乐趣”。在一个侧栏中,编辑们指出他们曾打算与兹威基交谈。但在2月8日,在他们有机会了解他的说法之前,弗里茨·兹威基去世了。

芭芭丽娜·兹威基和我同意在加州理工学院校园内传奇的雅典娜俱乐部(爱因斯坦曾在此居住)见面。她父亲的故事就是从这里开始的,因为1987年,她在这里的礼品店买了一本理查德·普雷斯顿的《第一道光》,这本书讲述了帕洛马山上的200英寸望远镜,她开始阅读关于她父亲的部分。

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“兹威基开始称巴德为‘纳粹’……他认为帕洛马山的其他天文学家都是傻瓜,而沃尔特·巴德是个白痴……他会在夜间助手面前滔滔不绝地咒骂,使用科学术语夹杂着粗言秽语……他把巴德和其他人称为球形混蛋——他说,‘他们是球形的,因为我无论从哪个角度看,他们都是混蛋’……巴德双手颤抖,小声告诉同事,他相信兹威基会谋杀他。”普雷斯顿称她父亲为“真正的天才”又如何?他还写道,弗里茨·兹威基是“疯子”。

“就坐在雅典娜俱乐部停车场里,我简直不敢相信。那是我父亲所遭受过的最恶毒、最诽谤、最凶狠、最凶狠的攻击。”芭芭丽娜现在说道。她已开车带我们从雅典娜俱乐部到了她儿子外祖父母的家,餐桌上摆满了照片、信件、书籍、小册子和其他纪念品。“太糟糕了,太糟糕了,太糟糕了。”二十年后,她的声音在回忆时仍旧颤抖。“那个人所做的事太可怕了。”

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她开始探索她的法律选择。她回忆起律师对她的警告:“你知道,他们可以起诉你赔偿费用,那可能是5万美元,10万美元。”“那很好……对我来说没有成本……我还会再做一次。这值得道德上的努力。这是正确的做法,也是为了捍卫我的父亲。而且我认为这会警示未来的作者。”最终,她了解到“逝者真的没有法律权利”,她说。“他可以受到恶毒攻击,这简直就是一场混战。”

黑洞与时空弯曲》,加州理工学院物理学家基普·索恩,1994年:“在20世纪30年代和40年代,弗里茨·兹威基的许多同事都认为他是个令人讨厌的丑角。”《完美机器》,罗纳德·弗洛伦斯,1994年:再次提到“球形混蛋”的引语。《宇宙的全部》,蒂莫西·费里斯,1997年:“他提出的古怪想法多得让他的同事们无法忍受”;再次提到“球形混蛋”的引语。《奢华的宇宙》,哈佛天文学家罗伯特·柯什纳,2002年,凭记忆引用了兹威基和他在加州理工学院办公室隔着走廊时常说的话:“1933年,我告诉那些没用的球形混蛋,超新星会形成中子星。现在他们发现了这些该死的脉冲星,却没有人给我 credit(荣誉)。”

“我能抓住的就抓住,”芭芭丽娜说。“就像你遇到一只蟑螂一样。”她开始用手拍打她父亲的一叠文件。砰!砰!砰!她颓然坐下。“我不知道这些人晚上怎么能睡得着。他们毫无人性。”

嗯,并非如此。正如她后来所说,“我是他们的良心。”她一直投诉到华盛顿特区,让卡内基研究所将她父亲的肖像添加到帕萨迪纳在天文学史上的作用的当地展览中。当瓦萨学院宣传一场讲座,将20世纪70年代暗物质研究的先驱之一维拉·鲁宾称为暗物质的“发现者”时,芭芭丽娜给我发了一封电子邮件:“我周一一定会打电话给我的律师,让他给鲁宾女士写一封信,声明我将同样公开挑战她对父亲工作的任何和所有潜在的公开主张。”

当芭芭丽娜听说某位天文学家在讲座结束时重复了一些关于她父亲的故事时,她给那位天文学家留了一张便条。芭芭丽娜转述了她写的内容:“你不知道我长什么样。我将去听你的讲座,我会听你那些关于我父亲的精彩轶事和谎言,然后我会站起来和你对质。”她摇了摇头。“他们难道不认为这一切背后有一个家庭吗?”

今天早上她摆在桌上的物品中,有一叠她父亲写给她寄宿学校的信,那时她在瑞士。其中一封信问她生日想要什么。另一封信询问她的代数和几何学习情况。第三封信,在她受坚信礼时写的,语气哲学化,一位父亲向女儿传授他对人生重要事物的思考。这封信借鉴了形态学原理,即每个人都是独一无二、不可替代的,并建议芭芭丽娜不要被别人怎么想、怎么做、怎么说所困扰,要掌握日常生活的琐事,但不要忽视可能展现她真正天才的经历的重要性。他深情地签下这封信,就像他几乎总是对最小的女儿通信时所做的那样。

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芭芭丽娜说,她希望人们只专注于这类证据。然而,她自己却以侮辱回应侮辱——在我们三个小时的谈话中,她指名道姓地称她父亲的批评者为“一个失败者”、“一个混蛋”、“一个令人作呕的小偷”、“一个大宝宝”。她还以道听途说反驳道听途说。芭芭丽娜说,弗里茨·兹威基“非常正派、善良”,是一位溺爱女儿的父亲,在她的母亲和两个姐姐去购物时,他会带她去喝茶,而且他只用过两次“球形”这个贬义词,而且即便如此也只是针对瑞士政客。

“很多人不知道我爸爸很有趣,”她说。“我们在一起的时候总是开怀大笑。”有时他会带她去工作。“我记得,当爸爸和我走在天文学大楼的走廊里时,加州理工学院的每个人都会散开,”她说。“这些人会散开。”是出于恐惧?尊敬?不,她说,是出于羞耻、嫉妒、敬畏。“平庸的人在他身边感到非常不舒服,因为他们知道自己无法达到那个标准。这就像在上帝的光下一样——人几乎无法站在上帝的光下。不完全是这样,”她迅速补充道。“显然他不是一个神一样的存在。”不过,她认为他最伟大的发现之一是:芭芭丽娜,一个重生基督徒,谈到暗物质时说:“我认为那是主。”

如果说我与芭芭丽娜的上午之行让我确信了什么,那就是女儿对父亲的理想化可能并不比其他人对父亲的妖魔化更客观。尽管如此,她有她的道理。她的行动提出了一个学者们经常面对但流行科学读者很少有机会思考的问题:个人声誉对科学家进行科学研究的能力有何影响?

“他远远超前于他的时代,”芝加哥大学的理论家迈克尔·特纳说,“如果你远远超前于你的时代,你就是一个怪人。”但对他的同事来说,兹威基不仅仅是一个怪人;他是一个声名狼藉的怪人。就连兹威基本人,在一次口述历史中也谈到了他的“粗鲁”,回忆起一位同事曾告诉他,他“对待人太突然,太粗鲁,最好不要那么粗鲁”。

“他会和他们当面对质,”芭芭丽娜自己主动谈到她父亲对同事的行为。“‘嗯,这个理论是错的。这简直是一派胡言。’他们受不了这个。”

索尔·珀尔穆特,加州大学伯克利分校的天体物理学家,十年前他发现暗物质的更令人费解的伙伴——暗能量,他认为兹威基今天的声誉可能缺乏历史背景。“很多英雄都是脾气暴躁的人物,”他说。“这确实有原因。有一个强大的传统,那就是很难判断人们何时在伪造结果,有很多方法无法得到正确的答案,你真的必须强硬。你必须让人们不好过。”

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但是,兹威基是否比同时代的人更能让人们难堪呢?在我拜访芭芭丽娜的下午,我去了加州理工学院的档案室,阅读或听取了兹威基同时代人的口述历史,你会发现许多追随兹威基死后故事和引文的来源,以及关于他生前工作时,他的声誉可能如何损害他的科学研究的暗示。“毫无疑问,他拥有非凡的头脑,”杰西·格林斯坦说,他是兹威基在加州理工学院任职期间已故的长期天文学系主任(也是芭芭丽娜经常嘲讽的对象),在他的口述历史中说道。“但他也是——尽管他没有承认——未受过教育且缺乏自制力。”据芭芭丽娜说,格林斯坦当时与兹威基一家很亲近;尽管如此,他报告说“我每年大概和他吵架10次。”格林斯坦说,由于兹威基的个性,威尔逊山和帕洛马天文台主任艾拉·鲍恩“与兹威基有过麻烦”,“并试图对兹威基进行审查”。

六十年后,谁又能真正知道在南加州山腰的餐桌旁发生了什么,更不用说那些聚集在那里的人脆弱的自尊心了?如果像芭芭丽娜所说,我们只关注纯粹的事实:她父亲在加州理工学院近半个世纪的科学工作呢?加州大学欧文分校的天文学史学家兼天体物理学家维吉尼亚·特林布尔说,这些贡献足以确保弗里茨·兹威基在历史记录中的地位。“科学是一个自我修正的过程,”她指出。“如果你活得足够长,并且做了一些具有长期价值的事情,你最终会得到应有的认可。”但她补充说,“有时很多认可来得太晚,原创者无法体会。”

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个人声誉对科学家进行科学研究的能力有何影响?

对于兹威基来说,他在世时获得的认可主要来自于他的观测——他的超新星和星系调查。然而,他的理论,那些最终需要经验验证的虚幻构想,却未能获得认可。有时是因为,据我们所知,他是错误的:他认为“疲惫光”而非宇宙膨胀可能是遥远星系波长延长的原因,或者他坚持星系团不属于超星系团的观点。有时则是因为支持他理论的证据需要数十年才能出现:引力透镜、暗物质和中子星(其发现者在兹威基去世的那一年获得了诺贝尔物理学奖)。

但现在,荣誉正纷至沓来。“他在天文学界备受推崇,”特纳说。暗物质研究的权威鲁宾,经常在讲座和著作中提及兹威基的先见之明,她表示这样做是为了建立准确的科学记录。正如一位科学家最近在天文网站上发布的帖子所言:“有时我想,天文学中无论什么东西,我们都应该直接称之为兹威基某某,一劳永逸。”

“这当然是应该的,”特林布尔说,她在20世纪60年代末作为加州理工学院的研究生时认识并喜欢兹威基,“我们应该记住英雄们最好的一面,而不是最坏的一面。”从历史学家的角度看,弗里茨·兹威基的恶名比他的科学更容易从历史记录中消失。也许在芭芭丽娜有生之年不会。也许甚至在她儿子克里斯蒂安·亚历山大·弗里茨·兹威基(她希望将她的事业托付给这位青少年)有生之年也不会。在接受采访的晚上,她在餐桌旁向他点头说(他 eagerly 地回点点头)。但总有一天会消失。

而这是一个事实,某种程度上。

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