为什么有人说哈勃定律（著名的哈勃定律）

前几天，在维也纳举行的国际天文学联合会（IAU）第三十界会议上，天文学家进行了一场激烈的辩论。其辩论的主题是，是否要重新命名一个重要的物理学定律——哈勃定律。该定律是近100年来，天文学发展的一个重要里程碑，也是现代宇宙学的基石之一。

为了纪念另一位比利时天文学家乔治·勒梅特（Georges Lemaître）所做出的贡献，IAU大会成员提出了一项决议，将“哈勃定律”的名称修改为“哈勃-勒梅特定律”。

会议上的多数（但并非全部）成员赞成该决议，但随后，投票被降级为非正式投票，这项决议将在晚些时候以电子投票的形式正式付诸表决。通过电子投票给所有成员以发言权是从2006年IAU大会受到批评之后引入的，那次大会通过了一项定义行星的决议——将冥王星降级为矮行星。

但是更改哈勃定律的名字产生了如下的问题：谁应该被获得命名物理学定律的荣誉？IAU是否应该参与任何决定？

1. 膨胀的宇宙

○ 我们可以把膨胀的宇宙想象成一块膨胀的面包。在烘烤过程中，面包会不断膨胀，因此面包中的葡萄干之间的距离也会彼此远离，就好比宇宙中的星系彼此远离一样。| 图片来源：Hyperphysics

1929年，爱德温·哈勃发表了一篇划时代的论文。在这篇只有短短几页的论文中，哈勃给出了一个颠覆性的发现：宇宙并不是静止不变的，而是正在膨胀！这里的膨胀意味着，星系之间的距离会随时间增加，并且这种增加是均匀的。无论你身在何处，或者朝哪个方向看，都会看到一个膨胀的宇宙。

○ 哈勃得到的速度-距离关系。| 图片来源：[1]

在上图中，我们可以看到哈勃得到的重要结果。图中的点代表了银河系之外的星系，纵轴代表了 星系远离地球的速度（v），横轴则表示了星系的距离（D）。我们可以清楚地看到，这些星系远离地球的速度正比于星系的距离，这边是哈勃发现的速度-距离关系。为了纪念哈勃的贡献，人们将这个关系称作”哈勃定律“，数学表达式为：v=H₀D，其中H₀是比例系数，即描述宇宙膨胀速率的哈勃常数。

2. 哈勃并非第一个

但哈勃真的是第一个发现宇宙膨胀的科学家吗？事实上，在1927年的时候，勒梅特就已经在比利时的一个期刊上发表了一篇关于宇宙膨胀的文章，论文标题是“Un Univers homog`ene de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des n ́ebuleuses extra-galactiques” 。显然，文章是用法文写的。

勒梅特为宇宙膨胀提供了一个理论基础，他利用天文学数据（与哈勃在1929年的文章中使用的相同数据）来推测宇宙膨胀的速率。

1928年，美国数学家和物理学家霍华德·罗伯逊（Howard Robertson）在期刊上发表了一篇文章，推导出了宇宙膨胀的公式，并从与勒梅特一年前使用、哈勃在一年后使用的相同数据推断出了宇宙膨胀的速率。

罗伯逊并不知道勒梅特的工作。鉴于发表勒梅特论文的比利时期刊有限的流通量，以及他使用的是法语，人们认为他的非凡发现在当时很大程度上不为天文学界知晓。

但是哈勃在1929年发表的发现很可能受到了勒梅特的影响。1928年7月，勒梅特和哈勃在莱顿举办的IAU第三界会议上会面，会议期间，他们讨论了表明宇宙膨胀的天文学证据。

○ 勒梅特和哈勃发现了宇宙膨胀。| 图片来源：NASA / ESA / A. Feild (STScI)

3. 遗失在翻译中的宇宙膨胀速率

1930年1月，在伦敦皇家天文学学会的会议上，英国天文学家、物理学家和数学家爱丁顿（Arthur Eddington）提出了宇宙膨胀的问题，并且强调了目前并没有满意的理论能够解释这一现象。

当勒梅特发现这一点时，他即刻写信提醒爱丁顿，在1927年的时候，他就已经发表了奠定宇宙膨胀的理论基础的论文。爱丁顿邀请勒梅特将这篇论文的翻译重新发表在皇家天文学会月刊中。

与此同时，哈勃和美国天文学家Milton Humason在ApJ上发表了关于宇宙膨胀的新结果。这一次样本更大了，并且被广泛传播。

这些新的测量结果使得之前关于宇宙膨胀的测量都变得过时了。因此，勒梅特在翻译过程中删除了文章中他估算宇宙膨胀速度的段落。由于这一变化，对于那些不熟悉勒梅特或罗伯逊之前论文的人来说，一切看起来就像是哈勃是发现宇宙膨胀的第一人。

勒梅特显然不关心为他最初的发现确立优先权。因此，现在描述宇宙膨胀速率的公式以哈勃的名字命名。为了表彰勒梅特的贡献，IAU执行委员会的决议想把名字改成哈勃-勒梅特定律，并承认他在这一发现中的角色。

○ 乔治·勒梅特（1894-1966）在比利时的纪念雕像。勒梅特认为宇宙始于一个原初的“超级原子”或者说“宇宙蛋”的灾难性爆炸，这个理论经过乔治·伽莫夫的修改而成为现代的大爆炸理论。除了宇宙膨胀的工作，勒梅特还研究过宇宙射线和三体问题。| 图片来源：Wikimedia/EmDee

4. 能否改变游戏规则？

IAU成立于1919年，其活动之一是标准化天体的命名及其定义：从小行星到行星再到星座。IAU由个别成员（来自101个国家的1.2万多人）和国家成员（79 个不同的科学研究机构或国家天文学协会）组成。有理由期待，如果决议通过，那么随着时间的推移，新的名称将更加广泛地使用。

这项决议具有重要的影响。它寻求认可勒梅特的贡献，因为他参与了关于宇宙行为的最基本发现之一。同时，该决议可能为今后的行动开创先例。

这项倡议会否产生更深远的影响？其他学科会遵循天文学家设定的例子吗？

科学充满了定律、效应、方程和常量，在许多情况下，它们并不以其合法发现者的名字命名。一些人担心，对于所有这样的情况都给予应得的荣誉会花费大量的时间和精力。另一些人欢迎这个先例，并热切盼望，比如说，什么时候勒维特（Henrietta Swan Leavitt ）最终会因为发现周期-光度关系而获得适当的承认。

编译：Zwicky

参考来源：

[1] http://www.pnas.org/content/15/3/168

[2] https://theconversation.com/game-changing-resolution-whose-name-on-the-laws-of-physics-for-an-expanding-universe-102099

[3] https://www.iau.org/static/archives/announcements/pdf/ann18029e.pdf

[4] http://astronomy2018.cosmoquest.org/newspaper/should-hubbles-law-be-renamed-your-vote-counts/