Astronomy 版 (精华区)

位于索诺兰沙漠中霍普金斯山上的望远镜虽不是世界上口径最大和最先进的，但在
哈佛—施密松天体物理中心（Harvard—Smithsonian  Center  forAstrophysics
，以下简称CfA）工作的我的同事们，却用它对了解宇宙的性质和历史做出了重要
的贡献。他们的工作为天文学家们了解宇宙的结构开辟了一条捷径。自从我们的祖
先第一次仰观夜空以来，宇宙结构这一千古之谜一直困扰着人们。

赫克拉（John Huchra）是搜寻星系的杰出天文学家之一。赫克拉观测到的大多数
星系只不过是些小光斑，但他仍在设法求出这些星系之间的关系：将所观测到的每
个星系画在一张图上，慢慢地就揭示出了在邻近我们的宇宙中可见物质分布的情况。

赫克拉和他的合作者盖勒女士（Margaret Geller）是不同性格的两个人，但他们
合作得很好。赫克拉热衷于观测，而盖勒则在计划安排和数据分析方面见长。他们
的工作对于了解宇宙大尺度结构有着本质上的影响。在盖勒未参加赫克拉的工作以
前，所获得的一些星系在空间的分布图都未能提供可信的结果。盖勒建议用一种新
的方式来绘制宇宙结构图——巡查一个几度宽但长度超过全天球1/4的狭长天区。
她相信这种巡天方式将能以最快的速度揭示出在近邻宇宙中星系分布的情况。

赫克拉和盖勒指定研究生拉普兰特（Valerie deLapperant）绘制每个新观测结果
，将此工作做为她博士论文的一部分。赫克拉主要致力于完成观测任务，但盖勒为
什么对赫克拉收集到的数据没有足够的兴趣亲自处理呢？

据我所知，情况是这样的：前苏联科学家泽多维奇（Я.Б.ZeΛъдoBИЧ）曾提
出过一幅星系形成的画卷：物质首先坍缩成一个巨大的“薄饼”，然后薄饼碎裂成
我们今天观测到的星系。所观测到的星系在空间分布的情形应当提供那些原始薄饼
存在的证据。但盖勒的导师、普林斯顿大学的皮伯斯（JimPeebles）则提出另一幅
图像：星系首先形成，然后集聚成为较大的集团。盖勒对于星系的统计研究使她相
信导师的学说是正确的。她认为CfA巡天的结果一定会用证明宇宙确实没有大尺度
结构来“炸毁”巨大薄饼学说的“气泡”。因此，从赫克拉经常拜访霍普金斯山的
6个月内所收集到的数据中看到CfA巡天所揭示出的宇宙结构的第一个人是拉普兰特
而不是盖勒。当拉普兰特向赫克拉报告所得结果时，赫克拉回忆起他当时的第一个
反应就是惊疑地认为他和他的同事们所做的事错了。

CfA巡天发现了较暗淡的其中有些是更远的星系（因为显得暗淡的星系不是星系本
身不太明亮就是它离我们较远）。由于所观测的星系局限在跨越天空的一个小狭长
区域内，故这次巡天比以前的CfA巡天所得星系的数目要少一多半。但却得出了一
个“炮弹壳”，这就是说，巡天结果显示该狭长天区内存在着空洞，星系大都分布
在这些巨洞的薄壳上。最大空洞的轮廓显得很清晰。无疑，这一观测事实与皮伯斯
学说所预期的由于引力作用而产生的星系成团现象一致。

当拉普兰特、盖勒和赫克拉在1986年发表他们的发现时，①“气泡结构”引起了一
些轰动。早期研究已有过星系的分布形成大薄片和空洞的征兆，第二次CfA巡天无
误地证实了这一宇宙结构。这些巨大气泡是如何产生的呢？关于宇宙的历史和命运
，人们又能从中获得哪些启示呢？

在保罗·哈尔彭（Paul Halpern）写的这本情节动人且易读易懂的书中，宇宙的气
泡结构只是现代天文学诸多发现中的一项。在他的引导下，你还将读到有关宇宙的
许多发现，这些发现形成了我们对于宇宙的内涵、大小和历史的概念，还讨论了宇
宙的最终命运问题。哈尔彭叙述的一些发现可和那些在15和16世纪航海家们发现有
关地球的新知识相比拟。例如，宇宙的年龄、其诞生方式和最终命运，如同南、北
美洲的大陆一样只能被发现一次。②睿智的天文学家们今天正在描绘一幅宇宙（那
是我们的家园）的引人入胜的画卷。我们确实生活在一个无与伦比的时代，可以预
期，几百年后的儿孙们在回顾我们这个时代时，一定会认为这是人类发展史上未曾
有过的发现最多的年代。诸位读者，你们有幸获得关于宇宙结构的知识并有像哈尔
彭这样一位好向导帮助大家了解各个激动人心的时期科学家们所做的研究工作。

 

布鲁斯·格雷戈里（Bruce Gregory）

哈佛—施密松天体物理中心