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图36 罗斯爵士的“帕森斯镇的巨兽”,它有1.8米的强大口径,当它建成时,是当时世界上最大的望远镜。“帕森斯镇”是望远镜选址所在地的旧称,现在这个镇叫比尔。
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几年后,罗斯爵士最终又回归到对恒星的测量。每当他要进行观察时,都得爬上围绕他的巨型望远镜搭起来的脚手架,晃晃悠悠地蹲在那里观测。与此同时,当5名工人摇动曲柄,操纵平衡块和滑轮,以使望远镜被抬高到正确的高度时,他还得保持自身的平衡。夜复一夜,罗斯爵士和他的团队就这样与这个怪物搏斗,这也就是为什么它被戏称为“帕森斯镇的巨兽”。
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罗斯观测夜空壮观景象的努力得到了回报。罗斯的助手,约翰斯通·斯托尼,将望远镜对准那些非常微弱的恒星进行观测后,这样评估了望远镜的质量:“这些恒星在大望远镜下非常明亮。它们通常看上去就像光球,像小豆豆,在大气扰动的背景下猛烈沸腾……测试表明望远镜确实非常接近理论上的完美。”
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唯一的问题是,这架“巨兽”坐落在爱尔兰中部,这里不具备清澈无云的良好天气条件。除了“浓浓的雾”外,据说这里就只有两种类型的天气:“下雨之前”和“下雨之中”。有一次,这位极富耐心的爵士写信给他的妻子,解释说:“这里的天气依然混沌不清。但不是绝对不可救药。”
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不知怎的,就是在这样的多云天气之间,罗斯居然能够对星云做非常详细的观察。星云在他的望远镜下不是表现为无形的一团污迹,而是开始展示自身独特的内部结构。屈从于“巨兽”的第一个星云是梅西耶星云表上的M51,罗斯为这个星云画出了惊人的详细结构图(如图37所示)。他可以轻易地辨别出M51具有螺旋结构。他特别注意到了在旋臂之一的尾端有一个小的漩涡,这就是为什么M51有时被称为罗斯爵士的问号星云。罗斯的草图很快传遍整个欧洲,人们甚至认为正是这幅画激发了文森特·梵高创作出画《星夜》,这幅画明显展示了一个螺旋星云和一个伴随的漩涡。
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这种与漩涡的相似性使M51获得了另一个绰号:旋涡星云。它还导致罗斯得出一个显而易见的结论:“这种系统的存在,如果没有内部运动,似乎是根本不可能的。”此外他还认为,旋臂的质量可能不仅仅是气态云:“因此我们认为,随着光学器件水平的连续不断地提高,结构会变得更复杂……但星云本身,无疑点缀着众多的星星。”
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图37 罗斯爵士画的旋涡星云(M51)的结构,右边用作对比的是拉帕尔马天文台拍摄的现代图像。由此可见罗斯的望远镜的水平和他观察的准确性。
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事情变得越来越清楚:至少有一些星云是恒星的集合,但这并不能证明康德的理论,即星云是等同且独立于我们银河系的星系。这些星云必定巨大、独特且相距遥远,但漩涡星云或许是处于我们银河系内或边缘的一个相对较小的恒星子群。关键的问题是距离。如果有人能以某种方式测得星云的距离,那么它们是处在银河系内,还是处在银河系附近,或远远超出银河系的范围,将很容易决定。但是视差方法——这种用于测量恒星距离的最佳技术——却不能用到星云上。如果说,这种测量方法用来测量最靠近的恒星的角位移还算勉强可行的话,那么要用来识别银河系边缘的——抑或更遥远的——
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模糊星云的角位移就根本无从谈起了。这样,星云的身份只有留在被忘却的场所了。
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随着每个10年的过去,天文学家在建造日益强大的望远镜方面投入了更多的资金。这些望远镜基本上都建在晴空无云的高海拔地区(不像爱尔兰)。虽然在他们的案头还有其他问题,但天文学家们特别迫切地想要搞清楚星云的真实身份,如果不能通过测量它们的距离来判断,那就得想办法寻找其他重要线索来揭示其性质。
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建造望远镜的下一位大师是古怪的百万富翁乔治·埃勒里·海耳。事实表明他比罗斯爵士更沉迷。海耳出生于1868年,当时家住芝加哥北拉萨尔街236号。1870年,全家搬到了海德公园的郊区,有幸避开了1871年的芝加哥大火。那场大火烧毁了18000座建筑物,包括他的老家。这座城市由此变成了建筑师手中的白板,接着,九层高的家庭保险大楼不仅成为当时世界上的第一高楼,而且在建筑设计上为芝加哥和美国其他许多城市的建筑开创了新趋势。海耳的父亲,威廉,早先是一位苦苦挣扎的推销员,但他足够聪明,搞到了贷款,并成立了一家为芝加哥摩天大楼提供必需的电梯的公司。最终,他甚至为艾菲尔铁塔修建了电梯。
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家庭变得富裕后,就有能力让小乔治在显微镜和望远镜的兴趣方面放纵一把了。他们不知道,他童年的迷恋会演变成成年后的痴迷。事实上,海耳长大后就成为一连串世界级望远镜的制造者。他的第一个大项目开始,他便从西海岸的天文学家那里翻捡拾取一些已不用的镜头,他们刚刚放弃了自己建造望远镜的计划。海耳的雄心是要把这些镜头组合成一架40英寸(1米)口径的折射望远镜,他还想围绕这架望远镜建立一座完整的多功能天文台。
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海耳为他的新望远镜和天文台向查尔斯·泰森·叶凯士寻求资金支持。叶凯士是一位交通领域的大亨,他通过建造芝加哥高架轨道交通系统挣了些钱,这套系统直到今天仍在服务于这座城市。叶凯士曾是个被定罪的骗子,所以海耳试图说服他,赞助天文台建设将有助于他洗刷污点并获得芝加哥上流社会的接纳。海耳还利用叶凯士嗜好胜人一筹的心理,向他指出富裕的土地投资家詹姆斯·利克已资助加州设立了利克天文台。他开始用口号“击败利克(Lick the Lick)”来游说叶凯士,因为他的新望远镜将让利克天文台相形见绌。
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图38 1910年,安德鲁·卡内基和乔治·埃勒里·海耳在威尔逊山上,圆顶房屋的外面是60英寸的望远镜。百万富翁卡内基(左)站在斜坡上端,看上去显得高一些——这是他与其他人一起照相时经常采用的一种策略。
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为海耳的不懈努力所折服,不久叶凯士便决定拿出50万美元赞助天文事业,从而使叶凯士天文台成为芝加哥大学的一部分。捐献仪式结束后,一家报纸发了一篇大标题为“叶凯士闯入社会”的文章来突出这个骗子的新建立的地位。但对叶凯士不幸的是,这个标题过于乐观了。他仍未能被芝加哥精英阶层所接受,于是他移居伦敦,致力于发展那里的地铁系统,尤其是皮卡迪利线。
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叶凯士天文台位于芝加哥北部120千米外的威廉姆斯湾社区附近。这个镇仍然依靠蜡烛和煤油灯照明,因此天文学家知道,天体微弱的光不会被明亮的电灯所污染。甚至离得最近的使用电灯的社区——度假胜地日内瓦湖——也在10千米外。这架望远镜,长20米,重6吨,于1897年完成。它由一台20吨重的机器导向,这台机器专门设计用来操纵望远镜的指向,并能够保持与地球自转同步。通过这种方式,被检查的恒星或星云就能够始终留在仪器的视场内。它曾是,现在仍然是,世界上同类望远镜中最大的望远镜。
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不过,海耳还是不满足。10年后,他从卡内基研究所筹集到资金,决心将望远镜建造工程的极限推向更远——他要在加州帕萨迪纳附近的威尔逊山上建立一台口径60英寸(1.5米)的望远镜。这一次他用一面镜子而不是一个透镜,因为一个60英寸的透镜因自身的重量而下垂。他将他对更宽、更长、更灵敏的望远镜的追求描述为“美国人”的症状,即贪得无厌的野心被看作是最好的。不幸的是,海耳渴求完美的强迫症和管理重大项目的责任心变成了自我毁灭。由于过度的紧张,他患上了间歇性抑郁症,这个病症最终迫使他去缅因州的一个疗养院待了几个月。
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在他开始实施他的第三个项目——威尔逊山的100英寸(2.5米)的望远镜——后,他的精神健康进一步恶化。作为他的反射镜的基础,海耳从法国定购了一件5吨重的玻璃盘,当时的报纸称其为横渡大西洋的一件最有价值的商品。但是,当它到达后,海耳团队最关心的是这件玻璃制品的强度和光学质量,结果他们发现,玻璃竟然含有微小的气泡。埃维莉娜·海耳目睹了这个最新项目给她丈夫带来的痛苦,并开始讨厌给他带来困扰的这个巨型镜头:“我真希望这块玻璃葬身海底。”
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这个项目似乎注定要失败。在精神极度紧张期间,海耳曾出现幻觉,受到一个绿色小精灵的造访,而这个小精灵很快便成为他倾诉他的望远镜计划的唯一的人。小精灵通常是报以同情,但偶尔也会嘲笑他。海耳对一位朋友感叹道:“如何逃离这种新的持续不断的折磨形式,我真的不知道。”
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在洛杉矶五金件巨头约翰·胡克的资助下,100英寸的胡克望远镜最终在1917年完工。11月1日那天晚上,海耳有幸成为通过目镜观测天空的第一人。他被所看到的景象惊呆了——木星上重叠有6个幽灵般的行星。人们立即想到的是这可能是玻璃中的气泡这一光学缺陷在捣鬼。但冷静下来后他们很快想出了一种替代的解释:完成全部安装那天,工人们一直让观测台的屋顶敞着,因此阳光一直在加热镜子,从而有可能使镜面变得扭曲。于是天文学家们停了下来,一直等到凌晨3点,他们希望这么长的冷却时间应该已经解决了这个问题。在夜晚的寒意中,海耳的第二次观天看到的要比历史上任何一次观察都更清晰。胡克望远镜能够展示出以前因为光线太微弱在任何其他望远镜上根本无法看清的星云。它是如此灵敏,甚至能检测到15000千米外的一支蜡烛。
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海耳仍不满足。他在“更高的集光本领”的指导思想的驱动下,又开始了建造200英寸(5米)的望远镜的工作。他的执着可谓众所皆知,后来这段故事被电视制作者拿来作为《X档案》里的一段情节——穆德对斯库利解释道,这其实是小精灵就筹款事宜给海耳的一个建议:“实际上,这个点子是一天晚上海耳在玩台球时小精灵向他提出的。小精灵爬上他家的窗口,告诉他可以找洛克菲勒基金会去要建造望远镜的钱。”斯库利评论说,穆德想必肯定知道,他不是看到绿色精灵的唯一的人,但是穆德回答道:“在我看来,有一群小绿人。”
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遗憾的是,海耳没能活着看到自己的200英寸的望远镜工程的竣工。但他能够亲眼看到他的40英寸、60英寸和100英寸的望远镜带来的影响,它们每一个都进一步揭示了,星云不仅数量众多而且种类纷繁。然而,这些天体的确切位置仍然是一个谜。它们到底是我们银河系的一部分,还是远离我们的自成一体的遥远星系?
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