薇拉·鲁宾访谈录（下）

阿兰·莱特曼

莱特曼：我想问您有关个体星系旋转的研究。您是怎么想到研究这个的？

鲁宾：那是20世纪70年代初的事。那时，肯特·福特建造了一台很特别的光谱仪，也许是最好的一台，别的地方没有。肯特和我每年都要去洛威尔天文台或基特峰两次，取得几个类星体的光谱。和别人一样，都是些不怎么样的光谱，搞到的东西都很难看出点儿什么。这时，我又结交了一些天文学家，有时候会接到朋友电话，比如说玛格丽特·伯比奇和马丁·施密特。他们跟我说：“你看到什么什么了没有？你有没有红移数据？如果没有，我去给你搞一份。”说到做到，很友好。可是问题又来啦：不是我想要的那种材料，因为他们这些人总体上比我享有多得多的使用望远镜的时间。如果我有光谱但不知道红移是什么，那就只好告诉他们我的看法或者放弃那个

光谱。这样折腾了一两年，我非常清醒地认识到这不是我想用的方法，所以决心挑选一个我可以亲自去观察的问题，全力以赴。我选择了研究M31的旋转，这才称得上真正开始了研究。

正面的原因就是我对星系动力长久以来的兴趣。在20世纪70年代以前，大型望远镜很少，可是到了20世纪70年代初，良好的显像管光谱仪能够让我们将小型望远镜当作大型望远镜使用。此前，天文学大体上得靠推断，在整个天文学历史上，天文学家都聪明得不得了，他们能够推断如果有了较大的望远镜就会看到什么。我真的认为天文学史就几乎是大型望远镜的历史。然后，你得到这台大型望远镜一看，发现你此前的猜测很正确；然后迈出另一步，又是一个推断。所以，人们一直在推断星系旋转是怎么个样子，但是谁也没有真正仔细地研究过它的样子。经过玛格丽特和杰夫·伯比奇的研究，内侧几个星系的情况已经相当清楚，可是外缘的星系不是这样。所以在一定程度上，是因为我以往对星系动力的兴趣。当然还有别的，比如说我意识到有了可供我使用的仪器，自己的确能做了。到了最近我才意识到，我这人就是喜欢干别人不干的事。

莱特曼：您当初开始找暗物质的证据，在时间上是不是稍迟一点？

鲁宾：是的，是在M31项目之后拓展的项目。我对暗物质的了解很缓慢。我跟肯特·福特每天晚上做4个光谱，两三个小时也只能做这么多，每张我都得冲洗，我们轮流操作望远镜。我冲洗底片，他搭建仪器，我们总是一起观察，因为我们两个都喜欢这样。我清楚地记得头两个晚上做出来的光谱都那么直，让我很困惑。我最先想到的是，可能有某种反馈机制在里面，如果恒星过快就放慢，如果太慢就加快，看起来不像是随机发生的事。这在今天看来是完全错误的。如果想到物质的分布，或许就能理解速度的分布，可是最初我真的没有想到这个念头。我真正在想的是观察到的事实，而不是物质的分布。

莱特曼：但是您后来认识到这与物质的分布和暗物质有关。您在跟人们谈论这个问题时，大家都是什么反应？

鲁宾：当时我之所以重新开始研究旋转曲线的问题，是为了逃避大尺度运动研究中的争论。我确实喜欢这个问题，因为旋转曲线是那么平缓。从观察角度来看，这个图很好看，所有应该做的事情就是向人们展示一对光谱，他们马上就知道是怎么回事了。在某种意义上，这就是一种极好的观察项目，无论谁看到这些曲线都会认为这些旋转曲线是平的，用不着给他们提供测量数字，也没有争论。你给他们看一张图就完事了。

莱特曼：有人怀疑数据吗？

鲁宾：没人怀疑。没多久数据就堆积起来了，很快就有20个旋转曲线，然后40个，然后60个，都是又平又缓。在我的记忆中，从来没有谁对数据产生过怀疑。旋转曲线又平又缓，谁都没有怀疑过，至少没有人当着我的面怀疑过。我觉得许多人最初希望没有暗物质，可是观测结果无法否认，所以大多数人只是不热情地接受而已。

莱特曼：所以不用宣传这项研究的意义？

鲁宾：用不着，因为理论基础已经存在。欧斯垂克、皮布尔斯、亚希勒，还有一些人已经想

出了很好的主意，他们认为无论你观察与否，暗物质都应当存在，它有它的用途，即稳定这个圆盘。这些观念已经流行了好一阵子了，而且观测结果那么合拍。因为已经有了一个框架，所以有些人对观测结果表示了非常热情的欢迎。

莱特曼：您是什么时候最先听说“视界”问题的？

鲁宾：我记得是在20世纪70年代中期，当时我在埃里斯参加一个夏季培训班，罗杰·彭罗斯也去授课，我听了他的几门课。

我是个观察者，倾向于将我了解的宇宙与观察到的东西联系起来。所以，我觉得宇宙学与其他许多人的研究相比可能要寬松得多、轻松得多。这也许与我早先与伽莫夫的交往有关，与我早期的研究有关。我认为很多模型都很精彩，其中有一些很可能有正确的成分在里面。可是，就我本人而言，我对许多此类理论的态度是，我们仍然处于探索真理的过程中，所以对于那些不合适的细节没有必要太担心，因为我们可以把它们运用于仍然需要了解的领域。我们这一代人很幸运，我们已经到了理解宇宙整体的边缘。如今望远镜越来越大，天文学者也越来越聪明，我们要发

现的东西最终肯定都会发现，我们的理论需要不断地更新。“视界” 问题与这类情况不是很合拍，可是我认为，科学在于不断改进过去对我们有用的东西，所以我认为可以将其置于某个需要关注的领域。

莱特曼：您怎么看所谓的“平面度”问题？

鲁宾：这真是个问题。我不明白为什么欧米伽应该是1，我实在不知道为什么宇宙应该非常平衡，就像观测到的那样。观测结果告诉我们欧米伽是0.2，但所有理论家会告诉我0.2离1特别近，所以就通过了平面度参数。我的确认为这是个问题，我是一点儿也不理解。我相信观测结果，而且我也相信这些观测结果在告诉我是0.2。如果认为“0.2太接近1”因此必须是1，我一点儿也不能信服。我心里常常嘀咕，再过500年宇宙学是个什么样子。或许他们会解决平面度问题，或者他们知道欧米伽的确是1，无论谁观察都会心满意足，如此等等。我认为如果没有问题，那就反倒没有意思了。

如果我们能够了解暗物质的分布或者有多少暗物质，那么就会得到良好的观测证据来证明欧米伽大于0.2。这样一来，这个问题的局部就会消失也说不准。

我还记得在大尺度运动问题的早期和中期，我最钦佩的一些人告诉我不可能得到大尺度运动的东西，因为早期宇宙的不规则现象在逐渐减弱后完全消失。他们把认为我不会得到大尺度运动的所有原因都告诉了我，这给我留下了深刻的印象，的确把我吓坏了。可是，如果事情发展到最终大家都相信有大尺度运动而且观测结果也证明了这一点，理论家就只得回去修改他们的理论。这挺好，这就是进步。

莱特曼：您怎么看膨胀宇宙模型？您认为这是个假说吗？有没有推测性质？

鲁宾：我把它看作一个假说，我认为推测程度不是很大，没有大爆炸的推測性大。我学的那点物理学还不够。就像许多物理学家那样，我向过去一步一步地推算，大家给你什么数字（比如说10-46或别的什么）都行，感觉蛮舒服的，但是我没有直觉。那就这样吧，就在那一点和大爆炸之间。我想我愿意看一看任何一种模型，因为我什么方法都不知道，所以也推翻不了任何人的模型。常规的那个简单的大爆炸是一个非常普通的框架，只描述几个东西，现在阿兰·古斯等人把细节填入那个时代。我把它视为一种工作模型。但我可以说，对一个观察者来说，目前没有太

大关系，因为那个时候可供观察的东西微乎其微，宇宙背景辐射也许可以除外。

莱特曼：所以，您说的没有关系指的是您的观测项目和您的工程不会取决于早期宇宙的物理？

鲁宾：我的意思不是说不取决于它，因为事实上如果有人很聪明，他能看出某些观测结果可能非常相关，那就可以直接确定了。可是，总体来说，我和许多人的观测结果时间更近、更新，我们观测的不是那个域。我猜想我们大家都希望了解相关的东西，能够说明那个时代的东西。

莱特曼：您在观察欧米伽时与那个时代相关，是因为精确预测欧米伽需要膨胀这样的先决条件。如果能够确证欧米伽不是1，那么就可以完全排除膨胀这个因素，对吗？

鲁宾：对。

莱特曼：您在第一次听说德拉伯朗、胡克拉和盖勒的研究时，是怎么样的反应？

鲁宾：我觉得很好。当时我唯一感觉烦恼的是，有那么多非常好的楔形图，竟然还有人不理解他们真的不是在看空间图，而是速度。

对，速度。因为我的确担心大尺度运动，所以我甚至试图思考如何将其变为空间图。但是我认为它们很可爱。

莱特曼：除了盖勒、德拉伯朗和胡克拉的研究，如果还参考别的大量的文献，比如说您关于大尺度运动的研究以及“七武士”等等，表明宇宙是不均一的，不像现在这些简单的模型。这些对您的想法有没有改变呢？

鲁宾：当然有了，我的确认为我们所在的宇宙不是一个均一的、各向同性的宇宙。我的意思是说，我内心真正有疑问的这些东西是不能公开讲的。我不知道罗伯特森·沃克的宇宙是否存在。我可以想出更多的问题，因为它们一直在向着非均一的方向挺进，而且我也请教过一些搞理论的朋友。我不关心大爆炸问题，也许是因为我不太感兴趣的缘故。如果有谁拿出一个能把这类大尺度非均一性问题纳入其中的模型，我倒很想看看，在这之前我可以容忍大爆炸模型。

事物都在变化，所以这些类型的观察需要一些搞理论的人来考虑如何把它们结合起来。我仍然相信宇宙中有许多相当基础的内容我们还不知道。我认为我们的无知很可能大于我们的知识。所以大爆炸模型正确到了什么程度，还用不着我来操心呢。

莱特曼：在过去的10年或15年里（指1974年到1989年），什么研究对您的思想有很大的影响？

鲁宾：戴维斯、亚希勒和施特劳斯从星系的分布预测其运动趋向的研究给我留下了深刻的印象。他们研究的尺度不大，只有几十万秒差距，但我还是很喜欢那种方法。在我看来，这似乎是研究邻近星系的基本方法。我们都是把星系当作引力场中的测试粒子，想看看它们的移动速度及其意义。用物质的分布来预测星系会怎样，这在我看来是令人满意的一种方法，给我的印象很深。

莱特曼：您觉得搞理论的和搞观测的在过去一二十年的宇宙学研究中合作得怎么样？是一种成功的工作关系，还是一方在前另一方跟随其后？您觉得这样子如何？

鲁宾：我不晓得。也许这个问题轮不到我来回答，因为我倾向于独自研究。我不常与搞理论的交流，而且觉得这样做没有什么不对的地方。也许你认为暗物质就是一个例子，当时却不是。

我不记得理论家站起来说：“星系有厚厚的光环，因为这些光环是平缓的，所以你们去找旋转曲线吧。”你晓得吧，对我来说，就是自己想，然后想到了什么。你问我对平缓旋转曲线的反应，我记得我观测到的第一组星系亮度很高。我们在《天体物理学报》上发表了一篇文章，很多人的反应是：“好吧，可是那是因为你们做的是高亮度的星系呀。”

莱特曼：即便是高亮度星系也很难解释。

鲁宾：你说得对。他们的意思是说，那些亮度较低或更低的星系就会有下落的旋转曲线。

我们生活在一个多样化的世界，有些人喜欢思考，有些人喜欢观察，在某些方面我们有交流。总体来说，我认为对观察者和思考者双方都有益。

莱特曼：您能不能说说宇宙学目前有些什么突出的问题。

鲁宾：当然有这么一些问题，比如说暗物质是什么、有多少暗物质、它的分布情况是怎样的，等等。有些问题有望向我们揭示很早期的宇宙是个什么样子，比如说暗物质是热的还是冷的，如果欧米伽只有0.2，会不会全是重子，等等。我认为这些都是基本问题，也许相互关联。也许不久后，我们最有可能要对付的问题就是暗物质的性质及其分布情况，是像星系这个样子呢，还是更均匀。至于怎样才能做到这些，很难想出好的观测项目。

莱特曼：也许数值模拟能做出一点儿来。如果您能按照自己的想法设计宇宙模型，您会怎样做？

鲁宾：我觉得自己没有聪明到能够设计宇宙的模型。宇宙这玩意儿我干不了，没那个天赋。

莱特曼：史蒂文·温伯格的《头三分钟》里说，在这个地方，宇宙看上去如果越能理解，那就越显得没有意思。您认为宇宙有没有这样一个点呢？

鲁宾：我同意他的观点。我觉得物理定律就是那样，星系、恒星、行星诞生，超新星诞生，然后人类诞生，进化了不起呀。但是，我认为这是一场游戏，一场有趣的游戏。我们有些人碰巧在场，我们碰巧有了孩子，他们碰巧成为他们现在这样。这一切我不觉得有什么特别重要的。但是，对于我们当中的有些人，试图解释这个宇宙很重要，那也是他们大半生都在努力着的事情。