هل كتبنا المدرسية خاطئة؟ تصادم علماء الفلك حول إرث هابل

'لم يتم تسمية أي اكتشاف علمي باسم مكتشفه' - Stigler / Merton.

أكسبته مساهمات إدوين هابل في علم الفلك شرف منح اسمه لأشهر تلسكوب فضائي ( تلسكوب هابل الفضائي ، HST). المساهمات التي غالبًا ما تُنسب إليه تشمل اكتشاف المقياس خارج المجرة (هناك عدد لا يحصى من المجرات الأخرى خارج درب التبانة ) ، الكون المتوسع (ثابت هابل) ، ونظام تصنيف المجرات ( شوكة ضبط هابل ). ومع ذلك ، فإن بعض علماء الفلك يشككون في تفوق هابل في تلك الموضوعات ، وإذا كان كل الفضل له ما يبرره.

'الاكتشافات [المذكورة أعلاه] ... معروفة ... ومعظم علماء الفلك يربطونها فقط بإدوين هابل ؛ ومع ذلك ، فإن هذا هو تبسيط إجمالي مفرط. بدأ علماء الفلك والمؤرخون في مراجعة تلك القصة القياسية وجلب نسخة أكثر دقة إلى انتباه الجمهور '، هكذا قال عالم ناسا مايكل جيه واي ، الذي نشر للتو دراسة جديدة بعنوان' تفكيك إرث هابل؟ '

هل خيم التاريخ على نظرتنا إلى هابل الرجل؟ أم أن مساهماته أساسية لما نحن عليه اليوم في علم الفلك؟

إن إسناد الفضل لاكتشاف ما ليس دائمًا أمرًا سهلاً ، و طريقة 2013 يلاحظ ، 'غالبًا ما تكون كيفية منح الائتمان لاكتشاف مشكلة معقدة ولا ينبغي المبالغة في تبسيطها - ومع ذلك يحدث هذا مرارًا وتكرارًا. مثال آخر معروف في هذا المجال هو اكتشاف الخلفية الكونية الميكروية '. في الواقع، الجدل حول اكتشاف التوسع المتسارع للكون ، والتي حدثت فقط في أواخر التسعينيات . على العكس من ذلك ، فإن الاكتشافات المنسوبة إلى هابل ظهرت خلال عشرينيات القرن الماضي.

تلسكوب هابل الفضائي.

قبل بدء هذه المناقشة ، تم التأكيد على أن هابل لا يمكنه الدفاع عن مساهمته منذ وفاته منذ فترة طويلة (1889-1953). علاوة على ذلك ، يمكننا بالتأكيد تسليط الضوء على جهود الأفراد الآخرين الذين تم التغاضي عن مساهماتهم الأساسية دون التخفيف من صلة هابل بالموضوع. الموضوع الأول الذي تمت مناقشته هنا هو اكتشاف المقياس خارج المجرة. قبل عشرينيات القرن الماضي ، لم يكن من الواضح ما إذا كانت مجرة ​​درب التبانة والكون مترادفين. بمعنى آخر ، هل كانت مجرة ​​درب التبانة مجرد واحدة من بين عدد لا يحصى من المجرات الأخرى؟

جادل عالما الفلك H. Shapley و H. Curtis بالموضوع في كتابه الشهير مناقشة جزيرة الكون (1920). يؤمن كورتيس بالكون خارج المجرة ، بينما اتخذ شابلي وجهة نظر معارضة (انظر أيضًا تريمبل 1995 للمراجعة). في رأي المؤلف الحالي ، ساعدت مساهمات هابل في إنهاء هذا النقاش بعد سنوات قليلة وغيرت مسار علم الفلك ، أي لأنه قدم دليلاً على وجود كون خارج المجرة باستخدام مؤشر المسافة الذي تم الاعتراف بأنه موثوق. استخدم هابل نجوم تسمى متغيرات سيفيد للمساعدة في التأكد من أن مجرتين M31 و NGC 6822 كانتا أبعد من الحجم المقدر لمجرة درب التبانة ، والتي تعني بالتوافق مع حجمها المستنتج أنها مجرات. بالمناسبة ، لم تكن مسافات هابل ومسافات الآخرين موثوقة كما يعتقد (على سبيل المثال ، فيرني 1969 و الطاووس 2013 ). الطاووس 2013 يقدم مقارنة مثيرة للاهتمام بين تقديرات المسافة التي استشهد بها هابل ولوندمارك مع القيم الحالية ، والتي تكشف أن كلا المؤلفين نشروا مسافات كانت معيبة بطريقة ما. بعد قولي هذا ، فإن التقديرات الحالية هي نفسها موضع نقاش.

ساعدت أدلة هابليقنعحتى بعض المعارضين المخلصين للتفسير خارج المجرة مثل شابلي ، الذي تلقى أخبارًا من هابل بخصوص اكتشافاته الجديدة لاحظ (1924) ، 'هذه هي الرسالة التي دمرت كوني.' طريقة 2013 يشير أيضًا إلى أن 'المسألة [المتعلقة بالمقياس خارج المجرة] تمت تسويتها بشكل فعال من خلال ورقتين من هابل في عام 1925 حيث اشتق مسافات من متغيرات Cepheid الموجودة في M31 و M33 (Hubble 1925a) من 930.000 سنة ضوئية وفي NGC 6822 (Hubble). 1925c) من 700000 سنة ضوئية '.

هابل 1925 استخدم Cepheids لتحديد المسافة إلى M31 ، كما هو موضح أعلاه (رصيد الصورة: نويل كاربوني و جريج باركر ).

ومع ذلك ، كما في الجدول 1 من طريقة 2013 يشير (كما هو موضح أدناه) ، كان هناك العديد من علماء الفلك الذين نشروا مسافات تشير إلى وجود مجرات خارج مجرة ​​درب التبانة. عالم الفلك إيان ستير ، الذي يساعد في الحفاظ على قاعدة بيانات NASA / IPAC خارج المجرة لمسافات الانزياح الأحمر المستقلة (NED-D) ، قام أيضًا بتجميع قائمة تم نشر 290 مسافة للمجرات قبل عام 1930 . طريقة 2013 أضاف أن 'العديد من المساهمات المهمة في هذه القصة قد تم نسيانها ومعظم الكتب المدرسية في علم الفلك اليوم ، إذا ناقشوا تأكيد' Island Universe 'على الإطلاق ، يمنحون هابل 100٪ من الفضل مع القليل من الاهتمام للملاحظات السابقة التي دعمت بوضوح قياساته '.

وهكذا لم يكتشف هابل المقياس خارج المجرة ، لكن عمله ساعد في إقناع مجموعة واسعة من علماء الفلك بضخامة الكون. ومع ذلك ، بالمقارنة مع التقديرات الحالية ، فإن مسافات هابل قصيرة جدًا ويرجع ذلك جزئيًا إلى معايرة Cepheid الحالية التي استخدمها ( فيرني 1969 و الطاووس 2013 يلاحظ أيضًا أن مسافات هابل كانت معيبة لأسباب أخرى). تخلل هذا الإزاحة في تحديدات معينة لمعدل تمدد الكون (ثابت هابل) ، مما يجعل التقدير تقريبًا بترتيب من حيث الحجم كبيرًا جدًا ، والعمر الضمني للكون صغير جدًا.

طريقة 2013 يلاحظ ، 'يسرد الجدول 1 جميع تقديرات المسافة الرئيسية للسدم الحلزونية (المعروفة لهذا المؤلف) من أواخر القرن التاسع عشر حتى عام 1930 عندما بدأ العثور على الشموع القياسية في السدم الحلزونية [المجرات].' (رصيد الصورة: طريقة 2013 / arXiv ).

أثار اعتماد هابل كمكتشف للكون المتوسع (ثابت هابل) نقاشًا كبيرًا ، والذي يرتبط في النهاية باكتشاف العلاقة بين سرعة المجرة وبعدها. حتى ظهر اتهام بأن هابل ربما يكون قد فرض رقابة على نشر عالم آخر ليحتفظ بأهميته. كان هذا الاتهام منذ ذلك الحين دحض ، ولكنها توفر للقارئ إشارة إلى نبرة النقاش (انظر ليفيو 2012 ( طبيعة سجية ) والمراجع فيه).

نشر هابل نتائجه حول العلاقة بين السرعة والمسافة في 1929 ، تحت عنوان لا لبس فيه ، 'العلاقة بين المسافة والسرعة الشعاعية بين السدم خارج المجرة'. هابل 1929 تنص في البداية على أن التحقيقات الأخرى قد سعت إلى 'وجود علاقة متبادلة بين السرعات الشعاعية الظاهرة والمسافات ، ولكن حتى الآن لم تكن النتائجمقنع. ' الكلمة الأساسيةمقنع، من الواضح أنه مصطلح ذاتي ، ولكن يعتقد هابل أنه الدافع الرئيسي وراء جهوده الجديدة. في لوندمارك 1924 ، حيث يتم رسم مخطط السرعة مقابل المسافة للمجرات (انظر أدناه) ، يلاحظ ذلك المؤلف ، 'برسم السرعات الشعاعية مقابل هذه المسافات النسبية ، نجد أنه قد تكون هناك علاقة بين الكميتين ،على الرغم من أنه ليس محددًا جدًا. ' لكن، هابل 1929 يشير أيضًا إلى دراسة أجراها لوندمارك 1925 ، حيث يؤكد Lundmark أن ، 'ارتباط محدد نوعًا مايظهر بين الأبعاد الظاهرة والسرعة الشعاعية ، بمعنى أن الحلزونات الأصغر والأبعد على الأرجح لها سرعة أكبر في الفضاء. '

هابل 1929 يوفر مخططًا بين السرعة والمسافة (موضح أدناه) ويلاحظ أيضًا أن 'البيانات تشير إلى ارتباط خطي بين المسافات والسرعات'. لكن، هابل 1929 حذر صراحةً من أن 'البيانات الجديدة المتوقعة في المستقبل القريب قد تعدل من أهمية التحقيق الحالي ، أو ، إذا كانت مؤكدة ، ستؤدي إلى حل له وزن عدة مرات. لهذا السبب ، يُعتقد أنه من السابق لأوانه مناقشة بالتفصيل النتائج الواضحة للنتائج الحالية ... العلاقة الخطية الموجودة في المناقشة الحالية هي تقريب أولي يمثل نطاقًا محدودًا في المسافة. ' أشار هابل إلى ضرورة بذل جهد إضافي للحصول على بيانات المراقبة ووضع العلاقة على أساس ثابت (مقنع) ، والذي سيظهر في هابل وهيوماسون 1931 . ربما يفسر ذلك جزئيًا ، بالتنسيق مع الميل الطبيعي لمعظم البشر للرغبة في الاعتراف والشهرة ، لماذا حاول هابل لاحقًا الاحتفاظ بالفضل في إنشاء علاقة السرعة والمسافة.

هابل 1929 نقل أنه كان على علم بالتحقيقات السابقة (ولكنها غير مقنعة له) حول موضوع علاقة السرعة والمسافة. هذا ما أكده كذلك فان دن بيرغ 2011 ، الذي يستشهد بالاقتباس التالي ذي الصلة الذي رواه مساعد هابل (Humason) لمشروع التاريخ الشفوي ، 'بدأت العلاقة بين السرعة والمسافة بعد أحد اجتماعات IAU ، أعتقد أنها كانت في هولندا [1928]. وعاد الدكتور هابل إلى المنزل متحمسًا إلى حد ما بشأن حقيقة أن اثنين أو ثلاثة علماء هناك ، علماء الفلك ، قد اقترحوا أنه كلما كانت السدم خافتة ، كلما كانت بعيدة ، وكلما كانت التحولات الحمراء أكبر. وتحدث إلي وسألني عما إذا كنت سأحاول التحقق من ذلك '.

تم رسم سرعات المجرات كدالة على بعدها ، من لوندمارك 1924 (يسار) و هابل 1929 (حق). لاحظ المقاييس المنفصلة على المحور السيني. الطاووس 2013 يوضح أن المسافات التي ذكرها كلا المؤلفين كانت معيبة في النهاية ، وأن المشاكل (وإن كانت أقل حدة) موجودة بالمثل مع المسافات الحديثة (الصورة: Lundmark / MNRAS / Hubble / PNAS ، تم تجميعها بواسطة D. Majaess).

هابل 1929 أوضح أن 'السمة البارزة ، مع ذلك ، هي احتمال أن تمثل العلاقة بين السرعة والمسافة تأثير دي سيتر ، وبالتالي يمكن إدخال البيانات الرقمية في مناقشات الانحناء العام للفضاء.' اقترح دي سيتر نموذجًا للكون يتم بموجبه انزياح الضوء نحو الأحمر أثناء انتقاله بعيدًا عن المصدر الباعث. شك هابل في أن نتائجه ربما تمثل تأثير دي سيتر ، طريقة 2013 يلاحظ أن 'المؤرخين حتى الآن لم يكتشفوا أي دليل على أن هابل كان يبحث عن أدلة على الكون المتوسع عندما نشر ورقته البحثية عام 1929 (هابل 1929 ب)'. في الواقع ، بعد ما يقرب من عقدين من نشر عام 1929 ، هابل 1947 تشير الملاحظات إلى أن البيانات الأفضل قد تشير إلى أن 'الانزياح الأحمر قد لا يكون بسبب توسع الكون ، وكثير من التكهنات الحالية حول بنية الكون قد تتطلب إعادة فحص.' وبالتالي ، فإن التناقض إلى حد ما هو أنه ، جنبًا إلى جنب مع الأسباب الأخرى الموضحة ، يُنسب إلى هابل اكتشاف أن الكون يتوسع.

ينبع مصطلح الانزياح الأحمر من حقيقة أنه عند علماء الفلك (على سبيل المثال ، في سليفر ) قاموا بفحص أطياف مجرات معينة ، إلا أنهم لاحظوا أنه على الرغم من أن خطًا طيفيًا معينًا كان يجب أن يظهر في المنطقة الزرقاء من الطيف (كما تم قياسه في المختبر): فقد تم تحويل الخط بالفعل إلى الأحمر. هابل 1947 أوضح أن 'الموجات الضوئية من السدم البعيدة [المجرات] يبدو أنها تنمو أطول بما يتناسب مع المسافة التي قطعتها كما لو أن المحطات الموجودة على الاتصال الهاتفي اللاسلكي قد تحولت جميعها نحو الأطوال الموجية الأطول بما يتناسب مع مسافات المحطات . في أطياف [المجرة] السدمية ، تتجه المحطات (أو الخطوط) نحو الأحمر ، وتختلف هذه الانزياح إلى الأحمر بشكل مباشر مع المسافة - وهي علاقة خطية تقريبًا. هذا التفسير يفسح المجال مباشرة لنظريات الكون الآخذ في الاتساع. التفسير غير مقبول عالميًا ، ولكن حتى أكثرنا حذرًا يعترفون بأن الانزياح الأحمر دليل على إما توسيع الكونأو من بعض مبادئ الطبيعة غير المعروفة حتى الآن. '

في الأعلى ، أطياف المجرات التي تم انزياحها نحو الأحمر (الصورة من: مختبر الدفع النفاث / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / بلانك ).

كما لوحظ أعلاه ، لم يكن هابل أول من استنتج علاقة بين السرعة والمسافة للمجرات ، و طريقة 2013 يلاحظ أن 'Lundmark (1924b): مخطط المسافة الأولى مقابل السرعة للسدم الحلزونية [المجرات] ... جورج Lemaitre (1927): اشتق حلًا غير ثابت لمعادلات أينشتاين وربطه بالملاحظات للكشف عن مسافة خطية مقابل الانزياح الأحمر علاقة بمنحدر يبلغ 670 أو 575 كم / ثانية / Mpc (اعتمادًا على كيفية تجميع البيانات) ... 'على الرغم من أن هابل كان على دراية بأبحاث Lundmark ، فمن المحتمل أنه والعديد من علماء الفلك الآخرين لم يكونوا على دراية بدراسة Lemaitre الشهيرة عام 1927 ، والتي كانت نشرت في مجلة غامضة (انظر ليفيو 2012 ( طبيعة سجية ) والمناقشة فيه). ستير 2013 يلاحظ أن 'تقديرات المسافة في Lundmark [1924] كانت متسقة مع ثابت هابل البالغ 75 كم / ثانية / Mpc [وهو قريب من التقديرات الأخيرة].' (انظر أيضا تفسير الطاووس 2013 ). تظهر مسافات معينة حددتها Lundmark قريبة من التحديدات الحالية (على سبيل المثال ، M31 ، انظر الجدول أعلاه).

فلماذا يُنسب الفضل إلى هابل في اكتشاف الكون المتوسع؟ طريقة 2013 يقترح أن 'نجاح هابل في اكتساب الفضل في ... علاقة السرعة بالمسافة الخطية قد يكون مرتبطًا بالتحقق من فرضية الكون الجزيرة - بعد الأخيرة ، تم تأكيد بروزه كلاعب رئيسي في علم الفلك. كما أشار ميرتون (1968) ، يُمنح الفضل في الاكتشافات المتزامنة (أو تقريبًا) للعلماء البارزين على الأقل شهرة '. قال ستير لـ Universe Today أن 'Lundmark بكلماته الخاصة لم يجد علاقة محددة بين الانزياح الأحمر والمسافة ، ولا توجد علاقة خطية مبالغة في الرسم البياني لمسافة الانزياح الأحمر. حيث استخدم Lundmark مؤشر مسافة واحد غير مثبت (أقطار المجرة) ، تم التحقق منه من خلال مسافة واحدة غير مثبتة إلى مجرة ​​أندروميدا ، استخدم هابل مؤشرات متعددة بما في ذلك مؤشر واحد لا يزال قيد الاستخدام (النجوم الأكثر سطوعًا) ، تم التحقق منه عبر المسافات إلى مجرات متعددة بناءً على متغيرات Cepheids النجوم. '

فيما يتعلق بمنح الفضل لاكتشاف توسع الكون ، طريقة 2013 يخلص إلى أن ، 'بشكل عام وجدنا أن Lemaitre كان أول من سعى ووجد علاقة خطية بين المسافة والسرعة في سياق الكون المتوسع ، لكن عددًا من الممثلين الآخرين (مثل Carl Wirtz و Ludwik Silberstein و Knut Lundmark و Edwin هابل ، ويليم دي سيتر) كانا يبحثان عن علاقة تتناسب مع سياق عالم دي سيتر [الكون] النموذجي B بسرعاته الشعاعية الزائفة [الانزياح الأحمر]. ' قائمة جزئية بالمساهمين المختلفين التي أبرزها فان دن بيرغ 2011 يرد أدناه.

'يمكن تلخيص تاريخ اكتشاف توسع الكون [أعلاه] ،' فان دن بيرغ 2011 (رصيد الصورة: فان دن بيرغ / JRASC / arXiv ).

واي ونوسبومر 2011 يؤكدون أنه 'لا يزال هناك اعتقاد واسع النطاق أن إدوين هابل اكتشف في عام 1929 الكون المتوسع ... وهذا غير صحيح. لا يوجد عذر لذلك ، نظرًا لوجود أدلة كافية مدعومة جيدًا حول ظروف الاكتشاف '.

باختصار ، المؤلفشخصيالرأي هو أن مساهمات هابل في علم الفلك كانت أساسية. ساعد هابل في إقناع علماء الفلك بمقياس المسافة خارج المجرة وأن هناك علاقة بين المسافة إلى المجرة وسرعتها ، وبالتالي دفع المجال والعلم إلى الأمام. تم أيضًا استخدام مسافاته خارج المجرة ، وإن كانت معيبة ، لاستخلاص استنتاجات مهمة (على سبيل المثال ، بواسطة Lemaitre 1927). ومع ذلك ، فمن الواضح أيضًا أن الأفراد الآخرين يستحقون الثناء ويستحقون الثناء. يجب تسليط الضوء على مساهمات هؤلاء العلماء بالتوازي مع بحث هابل ، ويجب مراجعة الكتب المدرسية لعلم الفلك للتأكيد على تلك الإنجازات.

هناك مجموعة متنوعة من الآراء حول الموضوعات التي تمت مناقشتها ، ويجب أن يظل القارئ متشككًا (من المقالة الحالية والتفسيرات الأخرى) ، خاصة وأن المعرفة بالموضوع تتطور وأن المزيد لم يظهر بعد. محادثتان من ' أصول الكون المتوسع: 1912-1932 'تم نشر المؤتمر أدناه (بواسطة H. Nussbaumer و M. Way) ، بالإضافة إلى حديث من قبل I. Steer من حدث منفصل.

ال طريقة 2013 النتائج سوف تظهر في ' أصول الكون المتوسع: 1912-1932 '، وطباعة ما قبل الطباعة متوفرة على arXiv . تم حذف الموضوع المتعلق باكتشاف نظام تصنيف المجرات (أي مخطط Hubble Tuning Fork) من المناقشة الحالية ، ولكن تمت مناقشته بواسطة طريقة 2013 . سيجد القارئ المهتم الذي يرغب في الحصول على مزيد من المعلومات الأعمال التالية ذات صلة ، وكان هناك العديد من علماء الفلك المهمين الذين تم حذفهم من المناقشة الحالية (على سبيل المثال ، A. Friedmann): واي ونوسبومر 2011 و فان دن بيرغ 2011 و ليفيو 2012 و ستير 2011 و ستير 2012 و الطاووس 2013 و لوندمارك 1924 و لوندمارك 1925 و هابل 1925 و هابل 1929 و هابل وهيوماسون 1931 و هابل 1947 ؛ للمناقشة على المشاهير مناقشة جزيرة الكون أنظر أيضا تريمبل 1995 ؛ ستير تم نشر 290 مسافة للمجرات قبل عام 1930 متوفرة من خلال قاعدة بيانات NASA / IPAC خارج المجرة لمسافات الانزياح الأحمر المستقلة (NED-D) ؛ للحصول على معلومات بشأن الاتهامات الموجهة إلى هابل انظر ليفيو 2012 ( طبيعة سجية ) ؛ للمناقشة بخصوص Cepheids والمشاكل التي ابتليت باستخدامها كمؤشرات المسافة انظر فيرني 1969 ؛ أخيرًا ، يتم تشجيع القارئ على الاطلاع على مقالات هابل المتوفرة عبر ناسا / ADS .