فراتر از کهکشان

اهل میسوری

ادوین هابل مردی بود که آرمانهای بزرگی داشت و به میزان قابل ملاحظه ای هم به خواسته هایش رسید. او در رصد قلمروهای فراتر از کهکشان ما، پیشگام بود و همین او را سرآمد اخترشناسان زمانه ي خود و تمامی قرن بیستم کرد. رصدهای اخترشناسی او، اولین نگاه به کیهان شناسی نوین بر مبنای عالمی بود که فضای آن در حال گسترش ا ست. او با یک خانواده ي متموّل اهل کالیفرنیای جنوبی وصلت کرد و بسیاری از دوستان او، از نخبگان تحصیلکرده ي کالیفرنیا بودند.
ولی برای هر موفقیتی باید بهایی پرداخت. همان طور که هابل از نظر اجتماعی و اقتصادی ترقی می کرد، منش او به شکلی عوض می شد که گاهی تأمل برانگیز می نمود. بین هابل عادی اهل غرب میانه و هابل دیگری که انگلیس دوست بود و با بزرگان هالیوود گرم می گرفت، فاصله ي زیادی وجود داشت. در این راه هابل با بخشی از اعضای خانواده اش قطع رابطه کرد و به هیچ یک از آنها اجازه نداد که با همسر و خانواده اش ملاقات کنند. کوچکترین خواهر هابل، بتسی، در مصاحبه ای گفت: « من همیشه در فکرم که ادوین چطور از این همه بدرفتاری که با خانواده ي خود کرد، احساس گناه نمی کرد. ولی مردان بزرگ باید به راه خود بروند و احساسات عده ای هم در این مسیر جریحه دار می شود. ما زیاد به این موضوع اهمیت ندادیم». بعضی از همکارانش او را « مغرور و از خودراضی» می دانستند و مانع رسیدن او به یکی از مهمترین خواسته هایش یعنی مدیریت رصدخانه ي بزرگ مونت پالومار شدند.
هابل بی نهایت خوش تیپ، قد بلند و ورزشکار بود و معمولاً پیپ می کشید. یکی از همسایه هایش که خیلی او را تحسین می کرد، تیپ او را « خیلی، خیلی مردانه» توصیف می کند. آنیتا لوس (1) نویسنده ای که به خاطر رمان آقایان بلوندها را ترجیح می دهند که به صورت نمایشنامه ای با همین عنوان در برادوی درآمد، او را برای ایفای نقش یک اخترشناس مشهور استخدام نمی کرد زیرا « نمی شد او را به شکل یک کلارک گیبل شاداب در آورد».
ادوین در سال 1889 به دنیا آمد، در جایی دور از صحنه ي موفقیتهایش، یعنی در مارش فیلد (2) میسوری. او سومین فرزند از هفت فرزند خانواده ای متشکل از سه برادر و چهار خواهر بود. پدر آنها، جان، در کار حقوق تعلیم دیده بود ولی کار بیمه را با همه ي سفرهایی که به همراه داشت، ترجیح می داد. همسر او ویرجینیا لی («جنی») جیمز (3)، ظاهراً غیبتهای متعدد جان را با زندگی در نزدیکی والدینش در مارش فیلد، تحمل می کرد. گیل کریستیانسون (4)، زندگینامه نویس ادوین هابل، چهره ي ناخوشایندی از جان ترسیم می کند. او می نویسد: « جان هابل محصول یک نظام آموزشی خشک و پرورش خشکه مقدس بود. مردی کله شق و خشن که آمیزه ای از بزرگ منشی اخلاقی و جاه طلبی بی امان بود. آدم جدی و پرتوقعی که حسابی از دیگران کار می کشید و در مواقع حساس، همیشه تصمیم گیرنده ي نهایی بود. ادوین به پیروی از الگوی پدرش، از الکل دوری می جست و به ندرت ناسزا می گفت. تنها عادت بدی که از پدرش به ارث برد، عشق به توتون بود. جان هم پیپ و هم سیگارهای بزرگ می کشید».
در سوی دیگر، جنی همواره در اختیار فرزندانش بود. کریستیانسون درباره ي او می نویسد: « دخترانش او را از همه نظر زنی دوست داشتنی می دانستند». او مانند شوهرش عمیقاً مذهبی بود ولی « در تفکر او، باور به رستگاری جایگاهی والاتر از نفرین شدگی داشت».
ادوین ظاهراً به پدر بزرگهایش بیشتر نزدیک بود تا به پدرش، پدربزرگ پدریش برای او داستانهای قشنگی تعریف می کرد که بسیاری از آنها درباره ي تاریخچه ي واقعی خانواده اش بود. پدربزرگ مادریش که نسبت دوری با جسی جیمز (5) داشت، ادوات لازم برای ساخت یک تلسکوپ را فراهم کرد. ادوین در جشن تولد هشت سالگی اش اجازه پیدا کرد تا پاسی از شب گذشته، آسمان را با آن تلسکوپ نظاره کند.
وقتی ادوین به سن ده سالگی رسید، پدرش به عنوان بیمه گر در شرکت بیمه، اعتباری پیدا کرده و در پست مدیریتی خوبی در شیکاگو مشغول کار شده بود. همه ي خانواده به محله ي ویتون (6) در حومه ي شهر نقل مکان کردند و تقریباً برای یک دهه، در همان جا ماندگار شدند. ادوین در مدرسه ي مرکزی ویتون که همه ي مقاطع تحصیلی را داشت، دانش آموز خوبی بود ولی نابغه نبود. نمره های کارنامه ي او در ستون رفتاری، چندان رضایت بخش نبود. ولی بعد از چند گفتگوی جدی با پدرش، این مسئله حل شد. ادوین از همکلاسیهایش قدبلندتر بود و از این امتیاز استفاده می کرد تا در ورزشها از همه بهتر شود. او عملاً یک تیم دوی تک نفره بود. در فوتبال در پست تکل زن، ستاره بود و در بسکتبال در پست میانی بازی می کرد. مدیر مدرسه ي او در مراسم فارغ التحصیلی می خواست میزان جسارت و امیدواری او را بسنجد و به او گفت: « ادوین هابل، من چهار سال است که مراقب تو هستم و هیچ وقت ندیده ام که تو بیشتر از ده دقیقه درس بخوانی». و پس از یک مکث پرشور، لبخندی زد و گفت، « یک بورس تحصیلی از طرف دانشگاه شیکاگو به تو داده شده است».
از بدو ورود به دانشگاه در 1906، ادوین دو هدف داشت: یکی آنکه در رشته ي اخترشناسی تحصیل کند و دیگر آنکه یک بورس تحصیلی رودز (7) به دست آورد. از شبی که اجازه یافت تا با تلسکوپ پدربزرگش به آسمان نگاه کند، همواره رؤیای اخترشناسی را در سر داشت. جوایز رودز که به تازگی برقرار شده بود، به دانشجویان آمریکایی داده می شد که می خواستند در مقطع بالاتر از کارشناسی در یکی از کالج های آکسفورد تحصیل کنند. پدر ادوین فقط با یکی از اهداف او موافق بود. برای او باعث افتخار بود که پسرش در رقابت برای کسب بورس تحصیلی رودز برنده شود ولی اینکه در رشته ي اخترشناسی کار کند اصلاً قابل بحث نبود. از نظر او، ادوین به کار حقوق تعلق داشت.
مخالفت جان با اخترشناسی، درست نبود. تحصیل در رشته ي اخترشناسی در دانشگاه شیکاگو در اوایل دهه ي 1900، انتخابی عالی بود. خود دانشگاه، نهاد تازه تأسیسی بود ولی گروه فیزیک آن قوی بود. آلبرت مایکلسون (8)، یکی از دانشمندان معروف آنجا بود. او اندازه گیری پیچیده ای انجام داده بود که ثابت بودن سرعت نور را تأیید می کرد. رابرت میلیکان (9) نیز آنجا بود. چندی بعد میلیکان توانست بار الکترون را به وسیله ي آزمایش معروف قطره ي روغن در میدان الکتریکی، به دقت اندازه گیری کند. هر دوی آنها برنده ي جایزه ي نوبل شدند، مایکلسون در سال 1907، مقارن با سال دوم تحصیل ادوین و میلیکان در سال 1923. رصدخانه ي یرکز (10) که در ویلیامز بی (11) ویسکانسین قرار داشت نیز وابسته به گروه فیزیک دانشگاه شیکاگو بود. این رصدخانه، بی تردید یکی از دلایل مهم ادوین در انتخاب آن دانشگاه بود. این رصدخانه در اواخر دهه ي 1890 به وسیله ي جرج الری هیل (12) تأسیس شده بود و بعدها تأثیر زیادی بر زندگی ادوین گذاشت. تأسیسات یرکز محل استقرار یکی از بزرگترین تلسکوپهای آن زمان بود و یک آزمایشگاه بزرگ فیزیک را نیز تحت پوشش داشت.
بتسی، خواهر ادوین، به یاد می آورد که طی سالهای تحصیل ادوین در دانشگاه شیکاگو او « فقط یک فکر در سر داشت و به هیچ کس اجازه نمی داد که ذهنش را از آن فکر منحرف کند». آن فکر، اخترشناسی بود، ولی پدرش هنوز مانع او می شد. هلن، خواهر دیگر ادوین چنین به یاد می آورد: « اگر پدرمان می دانست که ادوین می خواست به چنین کار عجیب و غریبی مشغول شود، اصلاً نمی گذاشت به دانشگاه برود». به این ترتیب، اخترشناس مشتاق، همزمان دو مسیر را تعقیب کرد او درسهای لازم برای تحصیلات تکمیلی اخترشناسی را گرفت و همزمان به فراگیری دروس پیش نیاز برای پذیرش از مدرسه ي حقوق پرداخت.
شاید خواهران هابل به این نکته توجه نکرده بودند، ولی ادوین هدف دیگر خود یعنی بورس تحصیلی رودز را از یاد نبرده بود. او از دیگر شرکت کنندگان در رقابت، عاقلتر بود و انتظار آن را داشت که امتحانات ورودی شامل قسمتهایی نظیر زبان لاتین باشد. او به پدربزرگش چنین نوشت: « کلمه ي مطالعه به بخشی از نام من تبدیل شده، برای آمادگی امتحانات بورس تحصیلی رودز، تابستان امسال فقط مشغول مطالعه ي زبان لاتین بوده ام». ممتحنان رودز از شرکت کنندگان در آزمون چیزی بیش از معلومات دانشگاهی توقع داشتند. آنها توانایی رهبری متقاضی را ارزیابی می کردند و گوشه چشمی هم به قابلیتهای ورزشی داشتند. ادوین در دانشگاه، مانند مدرسه، یک ستاره ي ورزشی نبود ولی در تیم قهرمانی بسکتبال که غالباً به عنوان رزرو در آن بازی می کرد، عملکرد قابل قبولی داشت.
با این همه ادوین در عرصه ي امتحانات رودز، بهتر از همه ظاهر شد. او در 1910 به عنوان برنده ي بورس تحصیلی رودز از ایلینویز، اعلام شد که به او اجازه می داد تا در یک دوره ي سه ساله در یکی از کالجهای آکسفورد در رشته ای به انتخاب خودش و با مقرری سالانه ي هزار و پانصد دلار، به تحصیل بپردازد. وقتی یکی از خبرنگاران پردیس دانشگاه از او درباره ي سمت و سوی تحصیلاتش در آکسفورد سؤال کرد، او محتاطانه در جواب گفت: « هنگامی که در شیکاگو تحصیل می کردم، توجه خود را عمدتاً به علوم و به ویژه فیزیک، معطوف داشته بودم، معهذا تصمیم دارم در آکسفورد به تحصیل حقوق و حقوق بین الملل بپردازم، چون بسیاری از موارد درسی عالی در این دو رشته، در آن دانشگاه ارائه می شوند».

بورس تحصیلی رودز

در کوئینز کالج آکسفورد ( کالج ادموند هالی)، ادوین بلافاصله انگلیس دوست شد و همین گونه هم باقی ماند. به زودی نامه های او مملو از اصطلاحات محلی آکسفورد شد. او سعی می کرد تا لهجه ي آکسفوردی را هم تقلید کند که البته همیشه هم خوب از آب در نمی آمد. این کار او اسباب خنده ي همکلاسهایش شده بود. یکی از آنها چنین به یاد می آورد: « او سعی می کرد تا کلمات را با لهجه ي غلیظ انگلیسی ادا کند در حالی که همه ي ما سعی می کردیم تا لهجه ي بومی خودمان را حفظ کنیم. ما به این کار او می خندیدیم و معتقد بودیم که او در این کار موفق نخواهد شد».
ادوین که همیشه شیفته ي یادگیری یک ورزش جدید بود، قایقرانی با پارو را انتخاب کرد و مراحل سنتی مربوط به شاگردان نوآموز را تحمل کرد. او حالا قویتر شده بود، هنوز بدنی متناسب داشت و برای عضویت در تیم قایقرانی کوئینز کالج کاملاً مناسب بود ولی در رفتگی مچ پایش در زمان نامناسب، به عضویت او در این تیم پایان داد.
ادوین به قولش وفادار ماند و درس حقوق را دنبال کرد. او امید داشت تا دروسی که در شیکاگو گذرانده بود، برای معافیت او از امتحان مقدماتی حقوق کافی باشد. ولی دوره های درسی فیزیکی که او گذرانده بود، مورد پسند رئیس کوئینز قرار نگرفت و تقاضای ادوین را رد کرد. به این ترتیب او مجبور شد یک دوره ي آمادگی سه ماهه ي متمرکز همراه با نظم و انضباط را بگذراند. مثل همیشه وقتی با چالشی مواجه می شد، بر آن فایق می آمد. در آن امتحان موفق شد ولی این تجربه برایش سخت و فرساینده بود و به او درسی داد که هرگز فراموش نکرد. او درباره ي این تجربه در نامه ای به مادرش، جنی ( با تأکید بر هجای بریتانیایی کلمات)، چنین نوشت: « کار کردن فقط برای کار و نه برای هیچ چیز دیگر، بیزاری به همراه دارد.... برای آنکه کار لذت بخش شود، باید هدف بزرگی داشته باشد؛ هدفی آن قدر بزرگ که رؤیای آن و انتظار تحقق آن، بر بیزاری از کار غلبه کند. پس تا آن زمان که کسی هدفی نداشته باشد که تمام زندگی اش را با آن یکی بداند، کار کردن رضایتی به همراه نخواهد داشت». جنی می توانست حدس بزند که «هدف بزرگ» می تواند کلید ایجاد انگیزه در زندگی پسرش باشد.
این مرد اهل میسوری جهان دیده می شد. هر وقت می توانست به اروپا سفر می کرد و به طرف آلمان کشیده می شد. او تحت تأثیر قدرت نظامی و کارآیی آلمان قرار گرفته بود و می ترسید که اگر در اروپا جنگی در بگیرد، اوضاع چندان به سود انگلیس پیش نرود. او فعالیت ورزشی جدید در آلمان پیدا کرده بود و آن حل اختلافات ناموسی به کمک دوئل با شمشیر بود. او با تشریح پر احساس این «ورزش»، والدینش را وحشت زده کرد. مثلاً می گفت: « در طول مبارزه، شخص حتی نباید سرش را به اندازه ي تار مویی حرکت دهد، حتی یک مژه هم به ندرت زده می شود از ترس آنکه مبادا تمامی گونه اش شکافته، گوشش قطع یا بینی اش دو پاره شود». دیدن خون در هنگام تماشای دوئل ها، ادوین را ناراحت نمی کرد ولی گاهی به نظرش می رسید که بعضی آثار زخمها نابجا و بیخود هستند.
پدر و مادر ادوین درباره ي دوستی او با هربرت ترنر (13) که استاد اخترشناسی و مدیر رصدخانه ي آکسفورد بود، چیزی نمی دانستند. ترنر و همسرش، دیزی، چندین بار ادوین را به خانه شان دعوت کردند. در یک موقعیت، ادوین به آداب میسور یابی اش بازگشت و میزبانان را شیفته ي خود کرد. او در هنگام ترک مهمانی خطاب به دیزی گفت: « خانم محترم، این منتهای خوبی شما را می رساند که مرا برای چنین مهمانی نهاری پذیرفتند». پس از یک مهمانی شام که ادوین در آن حضوری شایان توجه داشت، یکی از مهمانان به دیزی گفت: « شما گفته بودید که از یک دانشجوی کارشناسی کوئینز برای شام دعوت کرده اید ولی نگفته بودید که او از خوش تیپی به آدونیس (14) می ماند».
هنگامی که ادوین در انگلستان و در اروپا در حال یافتن هویت جدیدی بود، سلامتی پدرش رو به افول گذاشت. جان از نوعی بیماری کلیه که بیماری برایت (15) یا نفریت نام داشت، رنج می برد. در تابستان سال 1912 معلوم شد که او در ظرف چند ماه دچار نارسایی کامل کلیوی خواهد شد. این خبر در پاییز همان سال به ادوین رسید و او از پدرش اجازه خواست تا به خانه بازگردد. جان در پاسخ، دستور داد که ادوین در انگلستان بماند و درسش را تمام کند. جان هابل در نیمه های ماه ژانویه ي سال 1913 در گذشت.
به طوری که گیل کریستیانسون می نویسد، « مرگ جان برای ادوین، واقعه ای رهابخش بود». ادوین همیشه تحت حاکمیت قوانین سخت گیرانه پدرش زندگی کرده بود و اکنون احساس می کرد که آن قیود برداشته شده اند. اکنون زمان آن رسیده بود که بتواند آزادانه درباره ي آن «هدف بزرگ» فکر کند که قبلاً درباره ي آن برای جنی در نامه نوشته بود. او تکالیفش در آکسفورد را به پایان رساند و آنجا را ترک کرد. در پایان، مدیر کوئینز کالج در برگه ي ارزشیابی او چنین نوشت: « توانایی او قابل توجه است. رفتار مردانه دارد. عملکرد او در اینجا خیلی خوب بوده. من به رفتار او اهمیتی نمی دهم- ولی خودش از رفتارش بهتر است. نمره ي او A خواهد بود».

سرگرد هابل

ادوین در میان شگفتی خواهران کوچکترش به خانه رسید. خانواده ي او اکنون در لوئیزویل (16) کنتاکی زندگی می کردند. ادوین شلوار سه ربعی به پا و یک ساعت مچی به دست داشت ( که آن موقع جزء ژست و اداهای اهالی غرب میانه محسوب می شد)، یک حلقه به انگشت کوچکش بود، یک شنل آکسفورد به تن و یک چوبدستی به دست داشت و طوری با لهجه ي انگلیسی حرف می زد که گاهی نامفهوم بود. جان دارایی محدودی برای آنها به ارث گذاشته بود. ادوین و برادر بزرگترش هنری، با ترغیب مادرشان به سرمایه گذاری در کاری که عاقبت به شکست انجامید کار را خرابتر کردند. در سالهای بعد، هابل به دوستانش گفت که در آزمون وکالت کنتاکی قبول شده و مدت کوتاهی در لوئیزویل به کار وکالت اشتغال داشت. وقتی بعدها در مصاحبه ای در این باره از هلن یکی از خواهران هابل سؤال شد، او با ناباوری گفت: « این اطلاعات را از کجا آورده اید؟ ادوین به کار وکالت اشتغال نداشت».
هابل به عنوان دبیر دبیرستان و مربی ورزش در شهر نیو آلبانی (17) در ایندیانا موفق بود. این شهر مقابل شهر لوئیزویل در آن طرف رود اوهایو قرار داشت. او علوم، ریاضیات و زبان اسپانیایی تدریس می کرد. شاگردان هابل، شیفته ي خلق و خوی غیرمعمول او شده بودند. آنچه آنها را بیشتر تحت تأثیر قرار می داد، عملکرد تیم بسکتبال او بود که در طول یک فصل شکست نخورده بود و در تورنمنت قهرمانی ایالت ایندیانا به مقام تحسین برانگیز سومی دست یافته بود. آنها کتاب سال 1914 خودشان را با علاقه به او اهدا کردند.
ولی نه تدریس و نه کار وکالت ( اگر هم به آن کار پرداخته بود) نمی توانست هابل را که هنوز آرمانهای پرشوری در سر داشت، راضی کند. هنوز «هدف بزرگی» در چشم انداز او دیده نمی شد. او امیدهایش را بر اخترشناسی متمرکز کرد و به استاد سابق اخترشناسیش فارست ری مولتون (18) نامه نوشت و از او درباره ي امکان تحصیل در این رشته سؤال کرد. مولتون توصیه نامه ای به ادوین فراست (19) مدیر رصدخانه ي یرکز در دانشگاه شیکاگو نوشت. این رصدخانه در هفتاد و پنج مایلی شمال شیکاگو قرار داشت. مولتون نوشت: « به خاطر من او از لحاظ شخصیتی یکی از بهترین افراد است. از نظر جسمانی نیز نمونه ای ممتاز است. روی هم رفته در کارش در اینجا و به ویژه در علوم، توانایی خارق العاده ای از خود نشان داده است». در آن هنگام، اخترشناسان با استعداد به رصدخانه ي جدیدالتأسیس مونت ویلسون در نزدیکی پاسادنا در کالیفرنیا جذب می شدند و فراست آنها را از دست می داد. به همین دلیل از این متقاضی جدید استقبال کرد.
در اوایل سال 1915 « اجازه ي رصد» با یکی از تلسکوپهای رصدخانه ي یرکز، به هابل اعطا شد و به این ترتیب او دوره ي چهل ساله ي کاوشهای خود در آسمان شب را آغاز کرد. او در ابتدا ( و سپس در بخش اعظم دوره ي کاریش)، کار خود را بر مطالعه ي عکسهای گرفته شده از اجرام کم نوری متمرکز کرد که آنها را « سحابیهای کم رنگ» می نامید. امروزه، سحابی به ابری از گاز در فضا گفته می شود که منشأ آن معمولاً ستاره ای در شرف نابودی است. اجرامی را که هابل مشاهده کرده بود، اکنون «کهکشان» نامیده می شوند؛ کهکشانها منظومه های ستاره ای هستند که از ما بسیار دور، کم و بیش مستقل از یکدیگر و هر یک شامل دهها یا صدها میلیارد ستاره اند. هابل هرگز نامگذاری خود را تغییر نداد، تا حدی به این دلیل که اصطلاح «کهکشان» مورد علاقه ي دشمن اصلی اش هارلو شپلی (20) بود.
هنگامی که هابل در رصدخانه ي یرکز مشغول جمع آوری داده ها برای نگارش پایان نامه اش بود، هر روز بیشتر متوجه رصدخانه ي رقیب یعنی مونت ویلسون در کالیفرنیا می شد. مونت ویلسون تحت مدیریت جرج الری هیل (21) ( که قبلاً مدیر یرکز بود) به سرعت در حال تبدیل شدن به بهترین رصدخانه ي دنیا بود. آنجا به زودی صاحب یک تلسکوپ بازتابی عظیم می شد که آینه ي آن یکصد اینچ قطر داشت، این مقدار دو برابر اندازه ي آینه ي بهترین تلسکوپ مستقر در یرکز بود. برای کار با این تجهیزات، به اخترشناسان بیشتری نیاز بود و هیل پستی در آنجا به هابل پیشنهاد کرد، به شرط آنکه پایان نامه اش را کامل کند.
این یک موقعیت عالی بود. اگر وضع دنیا عادی بود، هابل این پیشنهاد را می پذیرفت و بی درنگ راهی پاسادنا می شد. ولی سال 1916 بود و وضع دنیا عادی نبود. جنگ جهانی اول در گرفته و در تمام اروپا ویرانی به بار آورده بود. بسیاری از دوستان آکسفوردی هابل در خطوط مقدم جبهه ها بودند و تعدادی از آنها نیز کشته شده بودند. ایالات متحده به زودی وارد جنگ می شد. هابل، هیل را ترغیب کرد تا پست پیشنهادی را برایش نگه دارد. آنگاه پایان نامه اش را با عجله کامل کرد و امتحان نهایی شفاهی اش را نیز داد و ( با فارغ التحصیلی با درجه ي ممتاز) برای آموزش به عنوان افسر ذخیره، در ماه مه سال 1917 در ارتش ثبت نام کرد.
هابل و کارآموزان دیگر از جنگ سنگر به سنگری که در اروپا به درازا کشیده و هزاران سرباز را به مسلخ کشانده بود، آگاهی مختصری داشتند. هابل با شور و هیجان زیاد در نامه ای برای فراست ( که غلطهای املایی داشت) چنین نوشت: « گمان می کنم که به درد این بازیهای نظامی می خورم. من چهارمین نفری هستم که در اینجا فرمانده ي شاگردان می شود.... و همه جور کاری را آموزش می دهم، از نحوه ي مبارزه با سرنیزه گرفته تا دیده بانی. من انتخاب شده ام تا همین یکشنبه ي آینده به نمایندگی از طرف گروهان به همراه یک هیأت از تعدادی سنگرهای مدل، بازدید کنم». او سروان پیاده نظام شد و فرماندهی یک گردان را به عهده گرفت.
در سپتامبر سال 1918 سرگرد هابل ( که به تازگی ترفیع گرفته بود) و یگان تحت فرمان او سوار یک کشتی نفربر نظامی، رهسپار اروپا شدند. پس از یک سفر سخت دریایی، هابل در ماه اکتبر به فرانسه رسید و شاهد آخرین مراحل جنگ بود. او بعداً درباره ي جنگ در طول عقب نشینی آلمانها، برای همسرش تعریف کرد و گفت که بر اثر انفجار گلوله ي توپ مجروح و بر اثر ضربه ي حاصله بیهوش شده بود و پس از آنکه در یک بیمارستان صحرایی به هوش آمده، لباس پوشیده و بدون اینکه با کسی حتی یک کلمه صحبت کند، آنجا را ترک کرده است. این داستان شاید درست باشد؛ در آشوب ناشی از جنگ هر چیزی امکان پذیر است. ولی مدارک موجود در اوراق ترخیص هابل، این داستان را تأیید نمی کند. در این اوراق در ستونهای مربوط به « نبردها، عملیات و درگیریها» کلمه ي «ندارد» قید شده است.
پس از اعلام آتش بس، هابل تمام تابستان بعد را در انگلستان ماند. او هنوز به اخترشناسی فکر می کرد. آپارتمانی در کمبریج اجاره کرد و در همان شهر با اختر فیزیکدان برجسته، آرتور ادینگتون (22) و یک اخترشناس ثروتمند به نام اچ.اف.نیوئل (23) ملاقات کرد. نیوئل، هابل را برای عضویت در انجمن اخترشناسی سلطنتی پیشنهاد کرد. در ضیافت شامی به افتخار یک هیأت بازدید کننده که از رصدخانه ي مونت ویلسون آمده بودند، دیدن هابل سی ساله که در بین دو تن از برجسته ترین دانشمندان انگلستان نشسته بود، اخترشناسان آمریکایی را خیلی شگفت زده کرد. یکی از آن دو تن، آرتور شوستر(24) فیزیکدان و دیگری فرانک دایسون (25)، اخترشناس سلطنتی بود.
در همین هنگام، هیل با بی صبری منتظر هابل بود. او می خواست که اخترشناس جوان در پاسادنا و نه در کیمبریج، مشغول کار شود و در نامه ای برای هابل نوشت: « لطفاً هرچه زودتر برگرد. ما انتظار داریم که در آینده ي خیلی نزدیک، تلسکوپ صد اینچی را راه اندازی کنیم و وقتی که به اینجا برسی، کارهای زیادی برای انجام دادن خواهیم داشت». دستمزد سالانه ي هابل هزار و پانصد دلار تعیین شده بود و « به محض صدور مجوز استخدام و تأمین بودجه ي مورد نیاز» می توانست انتظار ترفیع داشته باشد. هابل به سرعت راه افتاد. در راه پاسادنا به مدت یک روز در شیکاگو توقف کرد تا مادر و خواهرهایش را ببیند ( آنها از خانه شان در مادیسون ویسکانسین به شیکاگو سفر کرده بودند). دیدار دوستانه ای نیز از رصدخانه ي لیک (26) در نزدیکی سن خوزه در کالیفرنیا به عمل آورد. او هنوز یونیفورم نظامی به تن داشت، در قالب نظامی ظاهر می شد و خودش را سرگرد هابل معرفی می کرد. این کار، اخترشناسان لیک را خیلی تحت تأثیر قرار داد و آنها از آن هنگام به بعد او را «سرگرد» نامیدند.

بر فراز کوه

در سپتامبر سال 1919، هابل به گروه برگزیده ي اخترشناسانی که کارکنان رصدخانه ي مونت ویلسون بودند، پیوست. دفاتر و قسمت اداری رصدخانه در پاسادنا و تلسکوپها و تجهیزات پشتیبانی آنها بر فراز قله ي 1741 متری مونت ویلسون در کوههای سن گابریل (27) قرار داشت. اولین «رصدها»ی هابل بر فراز کوه با تلسکوپهای ده و شصت اینچی انجام شد. در شب عید کریسمس سال 1919 او صفحات عکاسی خود را در تلسکوپ صد اینچی جدید هوکر (28) در معرض نور قرار داد.
زندگی بر فراز کوه برای اخترشناسان رهبانی بود. رسیدن به محل تلسکوپ، از طریق جاده ي کم عرض، پرشیب و پرپیچ و خم، خود ماجرایی بود. تلسکوپ نباید از محیط اطرافش گرمتر باشد، به همین دلیل، بیدار ماندن اخترشناس در طول شبی که مشغول رصد است نه فقط با تنهایی، بلکه گاه با تحمل سرمای شدید همراه بود. ولی در آن محل، امکانات رفاهی نیز فراهم بود. محل اقامت اخترشناسان که آن را «صومعه» می نامیدند، اتاقهای ساده ولی راحتی داشت. کتابخانه ي غنی و یک اتاق نشیمن با شومینه و صندلیهای راحتی و پنجره هایی که رو به چشم انداز تماشایی دره باز می شد، از جمله امکانات رفاهی رصدخانه بود. هیل مراسم تشریفاتی برای شام در آنجا برقرار کرده بود. اخترشناسان که همه کت و کراوات به تن داشتند، به ترتیب اهمیت وظیفه ي آنان برای رصد شبانه، سر میز شام قرار می گرفتند. اخترشناسی که بنا بود در آن شب با تلسکوپ صد اینچی کار کند و دستیارش، در بالای میز می نشستند. بعد از آنها کسانی که باید با تلسکوپ شصت اینچی کار کنند، قرار می گرفتند و به همین ترتیب الی آخر.
میلتون هوماسون (29) که تحصیلات رسمی چندانی نداشت، اغلب به عنوان دستیار هابل خدمت می کرد. او بعدها اخترشناس قابلی شد و در خاطراتش که بعد از مرگ هابل نوشت، هابل جوان را در هنگام کار این گونه به یاد می آورد:
او در حال عکسبرداری به کمک تلسکوپ 60 اینچی بود و در مدتی که هدایت کار را به عهده داشت، ایستاده بود. قامت خوش اندام و بلند او با پیپی که در دست داشت، به وضوح بر صفحه ي آسمان نقش بسته بود. باد شدیدی که می وزید، بارانی نظامی او را به دو تنش می پیچاند و هر از چندی، جرقه هایی که از پیپ او برمی خاست در تاریکی گنبد رصدخانه پخش می شد. آن شب «دید» تلسکوپ در مقایسه با معیارهای مونت ویلسون، بسیار کم بود ولی وقتی هابل با فیلمهای ظاهر شده از اتاق تاریک برمی گشت، غرق شادی بود. او گفت: « اگر دید کم، چیزی مثل شرایط امشب باشد، پس من همیشه خواهم توانست با دستگاههای مونت ویلسون عکسهای به درد بخور بگیرم». او همیشه به خودش، به کاری که می خواست انجام دهد و آن گونه که می خواست آن کار را انجام دهد، اطمینان داشت.
هابل بار دیگر مثل گذشته مشاهدات خود را متوجه « سحابی های» کم نور کرد. او می خواست فاصله ي آن اجرام تا زمین را اندازه بگیرد. او می دانست که این کار را چگونه انجام دهد و برای این منظور می خواست از نتایج کار دو تن از کسانی که قبلاً روی این موضوع کار کرده بودند، استفاده کند. یکی از آن دو نفر، هنری یتا لویت (30)، دستیار تحقیقاتی در رصدخانه ي کالج هاروارد و دیگری هارلو شپلی (31) بود که چند سال در مونت ویلسون همکار هابل بود و بعداً مدیر رصدخانه ي هاروارد شد.
در اوایل دهه ي 1900، لویت یک رشته مطالعات درباره ي « ستارگان متغیر قیفاووسی» (32) انجام داده بود. روشنایی این ستارگان در دوره های قابل پیش بینی تغییر می کند. کشف بزرگ لویت آن بود که دوره ي تغییر روشنایی یک متغیر قیفاووسی دقیقاً به میانگین درخشندگی آن بستگی دارد: هرچه روشنایی ستاره بیشتر باشد، دوره ي تغییر آن از روشنایی بیشینه به روشنایی کمینه، طولانیتر است. وقتی یک متغیر قیفاووسی رصد می شود، روشنایی ظاهری آن، یعنی تصویری که به وسیله ي تلسکوپ ثبت می شود به درخشندگی آن و به فاصله ي آن تا زمین بستگی دارد.
شپلی از این روابط برای به دست آوردن یک معیار کیهانی استفاده کرده بود. روش او این بود که روشنایی ظاهری یک متغیر قیفاووسی را رصد می کرد، سپس نتایج لویت را برای محاسبه ي درخشندگی آن به کار می برد. آنگاه از روشنایی ظاهری رصد شده، فاصله ي ستاره را محاسبه می کرد. در اواخر دهه ي 1910 شپلی معیارش را در مورد ستارگان کهکشان راه شیری به کار بست و قطر استوایی کهکشان را در حدود سیصد هزار سال نوری محاسبه کرد. ( سال نوری یکایی برای اندازه گیری فاصله ي نجومی است که عموماً اخترشناسان آن را به کار می برند و برابر مسافتی است که یک باریکه ي نور در فضای تهی در طول یک سال می پیماید یعنی معادل 88/5 تریلیون مایل). مقدار محاسبه شده به وسیله ي شپلی بیش از ده برابر تخمین های قبلی بود. رصدهای شپلی همنین خورشید را در فاصله ای در حدود شصت هزار سال نوری از مرکز کهکشان قرار می داد. این نیز یک تجدید نظر اساسی در نتایج قبلی بود که براساس آنها، خورشید در مرکز کهکشان قرار داشت.
رصدهای شپلی توانست تا لبه ي کهکشان برسد. هابل در نخستین کشف بزرگ خود، به فراتر از کهکشان نظر افکند. در طول پاییز سال 1923 او توجه خود را به سحابی مارپیچی در صورت فلکی زن به زنجیر بسته (آندرومدا) (33) معطوف داشت که اخترشناسان آن را 31M می نامیدند. او ستارگان 31M را به تفکیک مشاهده کرد و دریافت که بعضی از آنها متغیرهای قیفاووسی مفیدی هستند. با استفاده از روش لویت- شپلی، او فاصله ي این ستارگان و فاصله ي سحابی تا زمین را در حدود یک میلیون سال نوری محاسبه کرد که مطمئناً خارج از کهکشان ما قرار می گیرد.
مقاله ي سال 1924 هابل که « قیفاووسی ها در سحابی مارپیچی» نام داشت حاوی نخستین دلیل محکم درباره ي حدس و گمانهایی بود که مدتها اخترشناسان را به خود مشغول داشته بود. اینکه دورترین اجرامی که به وسیله ي تلسکوپ تفکیک می شوند « عالمهای جزیره ای» هستند، یعنی هر یک از آنها کهکشانهای مستقلی هستند که بعضی از آنها به بزرگی کهکشان راه شیری و بعضی بزرگتر از آنند. کار هابل تنها بر یکی از این اجرام خارجی متمرکز شده بود. او آن را « سحابی مارپیچی فرا کهکشانی» نامید ولی جرم این سحابی نه تنها از یک کهکشان کامل شبیه کهکشان ما کمتر نبود بلکه اندکی بزرگتر از آن بود.

جار و جنجالها

مقاله ي هابل با تأیید جامعه ي اخترشناسان مواجه شد. هنری نوریس راسل (34)، دانشمند برجسته ي پرینستون، کشف هابل را « یک کار زیبا» برشمرد و با پیگیری او، مقاله ي هابل برنده ي جایزه ي بزرگی از سوی انجمن آمریکایی پیشبرد علم شد. ولی مخالفتهایی هم وجود داشت که هابل را آزار می داد، به ویژه کار اخترشناس هلندی آدریان وان مانن (35) که در مونت ویلسون همکار او بود. وان مانن سالها کهکشانهای مارپیچی را ( که هابل آنها را سحابی می نامید) مورد مطالعه قرار داده بود و ادعا می کرد که رصدهایش نشان دهنده ي نوعی حرکت دورانی کهکشانی است. وقتی او آهنگ چرخشی را که رصد کرده بود با فواصل محاسبه شده به وسیله ي هابل ترکیب می کرد، محاسبات حاکی از آن بود که بعضی از ستارگان واقع در بخشهای خارجی کهکشانهای مارپیچی باید با سرعتی باور نکردنی یعنی بیش از سرعت نور، در حال حرکت باشند. او نتیجه گرفت که اندازه گیری های هابل غلط اند و سحابی هایی را که هابل مشاهده کرده نه در خارج از کهکشان، بلکه در داخل آن قرار گرفته اند. هابل که هیچ گاه با انتقاد شنیدن میانه ي خوبی نداشت با وان مانن تحقیرآمیز رفتار می کرد و وان مانن هم متقابلاً همین رفتار را با او داشت. در این میان، شپلی که دوست خوب وان مانن بود، از دوستش جانبداری می کرد و به همین ترتیب، مورد تحقیر هابل قرار می گرفت.
دشمنی هابل با وان مانن ادامه پیدا کرد. وان مانن از موضع خود عقب نمی نشست و هابل با سرسختی تمام به دنبال اشتباهی در تحلیل وان مانن می گشت. والتر آدامز (36) مدیر رصدخانه ي مونت ویلسون بیهوده می کوشید تا هابل و وان مانن را ترغیب کند که اختلافاتشان را مثل دانشمندان و افراد متشخص حل و فصل کنند. او اذعان داشت که این اختلاف « یکی از مشکل ترین مسائلی بود که رصدخانه با آن مواجه شده بود.... به دلیل طرز برخورد و احساساتی که هر دو طرف از خود نشان می دادند، نه تنها جو همکاری پدید نمی آمد بلکه بیشتر جوّ نفرت حاکم می شد». از جمله تعریف کرده اند که یک شب در رصدخانه، هابل آداب معمول را کنار گذاشت و سر میز شام برخلاف سنت معمول جای وان مانن را که نوبت کار او با تلسکوپ صد اینچی و بنابراین صدرنشینی در میز بود، گرفت. بالاخره هابل موردی را پیدا کرد که نشان می داد وان مانن قربانی خطاهای ظریف سیستماتیک شده است. آدامز پیشنهاد کرد که هابل و وان مانن مقاله ي مشترکی منتشر کنند تا به مشاجره ای که اکنون یک دهه به طول انجامیده بود، پایان دهند. وان مانن موافق بود ولی هابل مخالفت کرد و آدامز از کوره در رفت. او در گزارشی به مدیر مؤسسه ي کارنگی که منبع اصلی کمک مالی به رصدخانه ي مونت ویلسون بود نوشت، « احساس من آن است که نحوه ي برخورد هابل در این مورد، به هیچ وجه قابل توجیه نیست».
هابل و شپلی تا پایان عمر، دشمنان سرسخت یکدیگر باقی ماندند. این نبرد، منیّتها بود. هردوی آنها به شدت جاه طلب و رقیبانی به شدت کینه توز بودند. شپلی با تحقیر در مورد هابل گفت: « او بورسیه ي رودز بوده و این قضیه هیچ وقت فراموشش نمی شود». متقابلاً همکاران هابل هم مجبور بودند به انتقادات تند او از شپلی گوش کنند. مارتین شوارتس شیلد (37) که در پرینستون اخترشناس بود، در مصاحبه ای گفت، « هابل از همه بدتر بود. من دو بار وسط موعظه های او گیر افتادم که هر بار به غیر معقولترین شکلی علیه شپلی جار و جنجال به پا کرد» و سپس افزود، « البته شپلی هم فرشته نبود».

انتقالهای به سرخ

یک جنبه از نبوغ هابل آن بود که می توانست کار ناتمام دیگران را به کمک رصدهای به دقت برنامه ریزی شده و مفصل خودش، ادامه دهد و پیش ببرد. شپلی در یکی از تعریفهای نادرش از هابل ( بیش از یک دهه پس از مرگ هابل) گفت، « راستی، هابل مشاهده گری عالی و از من بهتر بود. او صبور بود». ما قبلاً با نحوه ي استفاده ي استادانه ي هابل از روش لویت- شپلی برای اندازه گیری فواصل کیهانی، آشنا شدیم. ولی بزرگترین دستاورد او، که شاید مهمترین دستاورد کاری یک اخترشناس در قرن بیستم باشد، از یک سری رصدهای انجام شده در سالهای 1910 الهام می گرفت. که اخترشناسی خود آموخته به نام وستو اسلایفر (38) در رصدخانه ي لوئل (39) در فلگستاف (40) آریزونا انجام داده بود.
او با یک تلسکوپ عظیم شکستی که به یک طیف نما مجهز بود، کار می کرد. طیف نما، وسیله ای است که نور را از طریق تجزیه ي آن به رنگهای سازنده ي یک رنگین کمان، مورد مطالعه و تحلیل قرار می دهد. اسلایفر کشف کرد که طول موج خطوط طیفی مشخصه ي نوری که از کهکشانها به ما می رسد، نسبت به طول موج همان خطوط طیفی که در یک آزمایشگاه زمینی به دست می آیند، اندکی جابه جا می شوند. مثلاً وقتی او کهکشان 31M را رصد می کرد، جابه جایی به طرف طول موج های کوتاه صورت می گرفت. این جابه جایی، « انتقال به آبی» نام گرفت چون رنگ آبی در طیف نور مرئی در انتهای بخش طول موج کوتاه قرار دارد. معهذا بیشتر کهکشانهایی که اسلایفر رصد کرد، « انتقال به سرخ» یعنی انتقال به سمت طول موجهای بلندتر نشان می دادند. در اینجا، واژه های «سرخ» و «آبی»، بر خود این رنگها دلالت ندارند. بلکه جهت جابه جایی خطوط طیفی به طرف طول موجهای بلندتر یا کوتاهتر را نشان می دهند. شکل 1 این اثر را نشان می دهد.
اسلایفر این انتقال طول موجها را با توجه به اثری که ابتدا یوهان دوپلر (41) در سال 1842 توصیف کرده بود، تفسیر کرد. اثر دوپلر چند نشانه ي مهم دارد که همه ي آنها به تغییرات رفتار موج در هنگامی که منبع و ناظر موج نسبت به هم در حال حرکت اند، مربوط می شوند. در کاربردهای جدید، انتقال به سرخ یک نور که با z نمایش داده می شود با رابطه ي زیر تعریف می شود.
[1]
که در آن، طول موج نوری است که منبع گسیل می کند و طول موج بلندتر نوری است که ناظر مشاهده می کند. طول موج عملاً به اندازه ي - تغییر می کند و z مقدار تغییر نسبی را نشان می دهد. در مورد انتقال به سرخ، طول موج از بزرگتر و z در معادله ي [1] مثبت است. معادله ي [1] در مورد انتقال به آبی نیز به کار می آید که در آن مورد وضعیت برعکس است: از کوچکتر و z منفی است.
اگر مقدار سرعت نسبی بین ناظر و منبع نور، زیاد نباشد، رابطه ي دوپلر بین انتقال به سرخ (یا آبی) z و سرعت نسبی به صورت زیر است.
[2]
که در آن، c سرعت نور است. اگر این معادله، برای انتقال به سرخ، مقدار مثبت را محاسبه کند، بدان معنی است که منبع نور که مثلاً ممکن است یک کهکشان باشد، در حال دور شدن از چشم اخترشناسی است که در روی زمین آن را رصد می کند. داده هایی که اسلایفر در سال 1914 و پس از آن گزارش کرد، حاکی از آنند که سرعت دور شدن کهکشانها از زمین تا مقدار شگفت انگیز 100,1 کیلومتر بر ثانیه نیز می رسد. انتقال به آبی که به معنی وجود مقدار منفی z است، در بین کهکشانها زیاد دیده نمی شود. وقتی انتقال به آبی وجود داشته باشد، برای سرعت نسبی مقدار منفی محاسبه می شود و این یعنی کهکشان موردنظر در حال نزدیک شدن به زمین است.
در اواخر دهه ي 1920، هابل کار بر روی انتقال به سرخ را آغاز کرد. در ابتدا او با استفاده از داده های اسلایفر، نموداری رسم کرد که سرعت دور شدن دوپلری کهکشانها را که با معادله ي [2] محاسبه شده بود، در برابر فواصلی که خودش برای کهشکانها اندازه گیری کرده بود، نشان می داد. نمودار نشان می داد که با افزایش فاصله ي کهکشانها سرعت دور شدن آنها افزایش می یابد: به نظر می رسید هر قدر کهکشانی دورتر باشد، سرعت دور شدن آن از زمین بیشتر است. از داده های غیرقطعی که در سال 1929 منتشر شد، هابل حدس زد که بین سرعت دور شدن محاسبه شده ي یک کهکشان، ، و فاصله ي بین زمین و کهکشان، l، رابطه ای خطی وجود دارد. بیان ریاضی این حدس، امروزه به صورت زیر نوشته می شود.
[3]
که در آن، H ثابتی است که اکنون «ثابت هابل» نامیده می شود. این معادله برحسب انتقال به سرخ z به صورت زیر نوشته می شود
[4]
در سال 1931، هابل داده های بهتری در اختیار داشت و به رابطه ي خطی که توسط معادله ي [3] بیان می شود نیز اطمینان بیشتری داشت ولی در مورد پذیرش سرعت دور شدن به عنوان یک واقعیت، محتاط بود. او ترجیح می داد که اصطلاح سرعت «ظاهری» را به کار ببرد و رابطه ي خطی را « رابطه ای تجربی بین داده های رصدی» بنامد. دیگران، پدیده ي انتقال به سرخ و سرعتهای دور شدن مرتبط با آن را شاهدی بر وجود نوعی کیهان شناسی می دانستند که مبتنی بر یک جهان در حال انبساط است، به این معنی که جهان پیوسته در حال انبساط است و متناسب با افزایش فاصله، آهنگ انبساط نیز افزایش می یابد.
انبساط، کهشکانها را همراه خود می برد و نتیجه ي این امر افزایش فاصله های بین کهکشانهاست ( که احتمالاً بی پایان است). شکل 2 برداشتی از انبساط جهان را ارائه می کند چنانکه گویی انبساط به جای فضای سه بعدی ما، در یک فضای دو بعدی خمیده صورت می گیرد. به این نکته توجه داشته باشید که همه ي نقاط از یکدیگر دور می شوند و نقطه ي مرکزی برای انبساط وجود ندارد. خطوط موج دار در بخش پایینی شکل، بخشی از یک موج نور و کش آمدن آن (انتقال به سرخ) در فضا زمان را با جهان در حال انبساط به طور اجمالی نشان می دهد.
اگر بتوان گفت که نیرویی عامل انبساط است، این نیرو در مقایسه با نیروی گرانشی موجود در محدوده ي منظومه ي شمسی یا کهکشان، نیروی ضعیفی ست. بنابراین، چنانکه در شکل دیده می شود، شکل کهکشانها که متأثر از نیروی گرانش است حفظ می شود و الزاماً انبساط نمی یابند.
معادله ي [2] یک نقص دارد. سرعت دور شدن ، مثل هر سرعت دیگری نمی توانداز سرعت نور c، بیشتر باشد. بنابراین، طبق این حکم، انتقال به سرخ z نمی تواند از یک بیشتر شود. اما انتقال به سرخهایی با مقدار هشت نیز گزارش می شوند. مشکل در آن است که معادله ي [2]، الزامات نظریه ي نسبیت خاص را نادیه می گیرد. شکل نسبیتی معادله ي دوپلر برای عالمی با خمیدگی صفر به شکل زیر است.
[5]
این معادله افزایش مقدار z تا بی نهایت را مجاز می شمارد. ( وقتی به c میل کند، مقدار در معادله ي [5] بسیار کوچک می شود و با تقسیم بر عددی کوچک، مقادیر بسیار بزرگی برای z حاصل خواهد شد).
اخترشناسان در فضا به دوردستها و در زمان به عقب می نگرند. چون نور با سرعت محدود حرکت می کند، مدت زمان محدود ولی بسیار طولانی لازم است تا نوار از یک کهکشان یا یک ستاره به زمین برسد. اگر فاصله ي یک کهکشان تا زمین، هشت میلیارد سال نوری باشد ( فاصله ای که بزرگترین تلسکوپهای امروزی می توانند پوشش دهند)، تصویری که اخترشناس از آن ثبت می کند، کهکشان را نه آن گونه که امروز هست بلکه آن گونه که هشت میلیارد سال پیش بوده، نشان می دهد. در طول مدتی که پرتو نور در سفر هشت میلیارد ساله ي خود بوده، جهان انبساط می یافته است. انتقال به سرخ مشاهده شده، معیار ساده ای از اندازه ي این انبساط به دست می دهد. معادله ي [1] را می توان به صورت زیر بازآرایی کرد.

یا
[6]
فرض کنید معلوم شود انتقال به سرخ نوری که درباره اش صحبت کردیم، 1=z است، آنگاه معادله ي [6] به صورت محاسبه می شود. این بدان معناست که طی سفر پرتو نور، طول موج آن، دو برابر شده است که نشان می دهد طی این مدت، جهان به اندازه ي دو برابر منبسط شده و بالاخره اینکه آن کهکشان با سرعت 000,180 کیلومتر بر ثانیه از ما دور می شود.
در پی تحلیلهای اولیه ي هابل از داده های اسلایفر، هابل و دستیار با استعدادش میلتون هوماسون، انتقال به سرخهای زیادی را رصد کردند. آنها محدوده ي اعتبار معادله ي خطی [3] را تا فاصله ي بیش از یکصد میلیون سال نوری گسترش دادند و در فهرست بنیادی ترین قوانین فیزیک، به این معادله جایگاه برجسته و همیشگی بخشیدند.

نجیب زاده

در ماه فوریه ي سال 1924، ادوین هابل و گریس برک لیب (42) در مراسمی ساده و خصوصی ازدواج کردند (هیچ یک از اعضای خانواده هابل در آن شرکت نداشتند). همسر هابل، دختر یک بانکدار ثروتمند و متنفذ اهل لوس آنجلس به نام جان برک (43) بود. او دوازده سال پیش از آن با ارل لیب (44) ازدواج کرده بود که عضو خانواده ای ثروتمند و سرشناس بود. لیب زمین شناس و متخصص ارزیابی ذخایر ذغال سنگ بود. در ماه ژوئن سال 1921 وقتی که به یک معدن ذغال سنگ رفته بود، بر اثر گاز گرفتگی جان سپرد. یک سال پس از آن تاریخ، هابل و گریس لیب مرتباً با هم دیدار می کردند.
آنها برای ماه عسل، نخست به انگلستان سفر کردند و در آکسفورد و کیمبریج مورد استقبال بسیار گرمی قرار گرفتند. سال 1924 بود و هابل به تازگی اندازه گیریهای خود از فاصله ي کهکشان 31M را اعلام کرده و با این کارش، اولین نمای روشن از قلمرو عظیم ماوراء کهکشانی را به اخترشناسان نمایانده بود. هابل و همسرش در کیمبریج در ملک بزرگ اچ.اف. نیوئل اقامت کردند و با آرتور ادینگتون که سرشناس ترین اختر فیزیکدان انگلستان بود. نهار صرف کردند. در لندن هابل مهمان ضیافت شامی بود که از سوی انجمن اخترشناسی سلطنتی برگزار شد و درباره ي اندازه گیریهایش از فواصل کیهانی و طرحش برای طبقه بندی کهکشان ها براساس شکل آنها، سخنرانی کرد. آنها از انگلستان به پاریس، سویس و ایتالیا رفتند. در فلورانس اتاقهای پالاتسو وکیو (45) را دیدند و به هم قول دادند که آن اتاقها الگویی برای خانه ي رؤیایی شان باشد.
به نظر می رسد هابل با ورود به دنیای ثروت و امتیازات اجتماعی همسرش، متوجه شد که آینده ي مطمئن و نویدبخشی که تا آن هنگام به عنوان یک اخترشناس در ذهن داشت، به اندازه کافی چشمگیر نیست. از این رو لازم می دید تا داستانهای کم و بیش ساختگی درباره ي خودش تعریف کند. به این ترتیب، سابقه اش در جنگ، دوران کاری اش به عنوان وکیل، توانایی هایش در ورزش و ماجراهایش در جنگلهای شمالی و در اروپا، همه و همه را بزرگتر از آنچه بودند، می نمایاند. گیل کریستیانسون می نویسد، « هابل دو هزار مایل از خانواده اش دور بود، کار طولانی بازآفرینی خود را به اتمام رساند. گریس تمام داستانهای او درباره ي قهرمانی هایش در جنگلهای ویسکانسین بوکس بازی با قهرمانان، نجات زنان جوان از غرق شدن، اشتغال به حرفه ي وکالت و رهبری افراد وحشت زده در میدان جنگ را مو به مو ]در دفتر خاطراتش[ ثبت می کرد و ظاهراً کوچکترین تردیدی هم درباره ي معتبر بودن این داستانها به خود راه نمی داد. این کار، نمایش چشمگیری بود که کمک می کرد تا هابل، نظر مساعد همسرش و والدین او را به خود جلب کند».
ستارگان هالیوود تقریباً به اندازه ي سحابی ها برای هابل جذابیت داشتند. بسیاری از دوستان، آشنایان و همسایگان هابل از نخبگان هالیوود و نیز از قشر تحصیلکرده ي کالیفرنیا بودند. هابل به عضویت هیأت امنای کتابخانه و گالری هنری هانتینگتون (46) منصوب شده بود که در آنها مجموعه ي عظیمی از کتابهای کمیاب و نقاشیهای قرن هجدهم نگهداری می شد و دارای حدود یکصد هکتار باغهای چمن کاری شده ي آراسته بود. قبلاً هم افتخارات زیاد دیگری نصیب هابل شده بود. وقتی که یک روزنامه نویس لوس آنجلس تایمز گزارشی از سرپرستی کتابخانه ي هانتینگتون تهیه می کرد، تردید داشت که هابل بتواند عنوان افتخاری دیگری را نیز بپذیرد چون « به استثنای یک یا دو مدال کم اهمیت» عنوان افتخاری دیگری نبود که به او بدهند.
شاید چون هابل خود را در تار حرفهای ساختگی اش گرفتار کرده بود، احساس می کرد که باید خودش را از خانواده و گذشته ي واقعی اش جدا کند. خواهرش بتسی به گیل کریستیانسون گفت که هابل کمک مالی مختصری برای مادرش، جنی می فرستاد و در طول ده سال آخر زندگی اش به دیدار او نیامد. گریس هیچ وقت جنی یا هیچ یک از خواهرها و برادرهای هابل را ندید. کریستیانسون می نویسد، « هر وقت یکی از آنها به غرب می آمد، مثل لوسی که پس از ازدواجش آمد، ادوین ملاقاتی در دفترش یا جای دیگری در پاسادنا ترتیب می داد تا مجبور نشود آنها را به خانه اش ببرد. خواهران هابل فکر می کردند که این تمایل شدید به حفظ حریم خصوصی، همان قدر که خواسته ي برادرشان است، خواسته ي گریس نیز هست».
در غیاب ادوین، برادر کوچکترش بیل، که گاوداری داشت، سرپرست خانواده شد. هلن، یکی از خواهران هابل، در نامه ای نوشت، « بیل به راستی ' قهرمان گمنام' ماست. من و بتسی احساس می کنیم که بیل به طور غیرمستقیم در موفقیتهای ادوین سهیم است. او رؤیاهای خودش را فدا کرد تا بتواند به امور پیش پا افتاده ای که ضرورت زندگی اند، برسد».

ثابت هابل

مهمترین میراث هابل قانونی است که با معادله ي [3] بیان می شود و «قانون هابل» نام دارد. مشخصه ي این معادله، ضریب H است که ثابت هابل نامیده می شود. این ضریب در کیهان شناسی نقش اساسی دارد چون آهنگ انبساط عالم را بیان می کند. اهمیت این ضریب را به ویژه می توان با نوشتن معادله ای برای انبساط برحسب فاصله ي l بین دو کهکشان دریافت. برای آنکه آثار گرانشی بین دو کهکشان ناچیز باشد، فرض می کنیم که فاصله ي آن دو مثلاً ده میلیون سال نوری باشد. آنگاه می توان نوشت،
[7]
که در آن فاصله ي کنونی بین دو کهکشان و نقش یک «عامل مقیاس بندی» کیهانی را ایفا می کند. در زمان حال 1= و فرض می شوند، در ین صورت برای زمانی در گذشته وقتی انبساط نصف میزان امروزی آن بوده می توان و 2/ در نظر گرفت و برای زمانی در آینده که انبساط دو برابر میزان فعلی خواهد شد، خواهیم داشت و .
آهنگ انبساط، یعنی سرعت آن، از مشتق نسبت به زمان یعنی محاسبه می شود. ثابت هابل H، مستقیماً به آهنگ انبساط مربوط است و ما را به قلب مسئله ي انبساط رهنمون می شود. این ارتباط به صورت زیر است.
[8]
(اثبات این معادله مشکل نیست. از دو طرف معادله ي [7] نسبت به زمان مشتق بگیرید؛ توجه کنید که معادل سرعت در قانون هابل یعنی معادله ي [3] است: حال به جای ، معادلش را از قانون هابل و به جای معادلش از معادله ي [7] را قرار دهید).
آن گونه که کیهان شناسان امروزی وقایع را بازسازی می کنند، می توان گفت که انبساط عالم از حجم بسیار کوچکی آغاز شده است. در آن هنگام عامل مقیاس بندی مساوی صفر یا مقداری نزدیک به صفر بوده است، چیزی شبیه مهبانگ، موجب آغاز انبساط جهان از حالت فشرده ي اولیه شده و آنچه ما امروز می بینیم آن است که کهکشانهای دور، بنابر قانون هابل، به سرعت از یکدیگر دور می شوند. این سناریو نشان می دهد که با استفاده از قانون هابل می توانیم محاسبه کنیم که چه مدت طول کشیده تا عالم به وضعیت امروزی انبساط خود برسد. اگر زمان با یک مهبانگ آغاز شده باشد، این محاسبه، سن عالم را به دست خواهد داد.
دو کهکشان را در نظر بگیرید که فاصله ي آنها از هم برابر است و با سرعت از یکدیگر دور می شوند. اگر سرعت ثابت باشد، زمان لازم برای دور شدن آن دو کهکشان به اندازه ي از یکدیگر، به سادگی برابر محاسبه می شود ( به عنوان مثالی آشنا فرض کنید دو خودرو با سرعت نسبی ثابت مایل بر ساعت از هم دور می شوند. اگر هر دو خودرو، حرکت خود را از یک نقطه شروع کرده باشند، زمانی که طول می کشد تا 100= مایل از هم فاصله بگیرند، ساعت خواهد بود). از قانون هابل، یعنی فرمول ، در می یابیم که در قلمرو کیهانی، کسر عکس ثابت هابل است، یعنی

زمانی که از این محاسبه به دست می آید، « زمان هابل» نامیده شده و با نشان داده می شود،
[9]
این زمان، برآوردی از سن عالم به دست می دهد. این محاسبه دقیق نیست چون عملاً سرعت دور شدن کهکشانها و ثابت هابل هیچ کدام چنانکه فرض کرده ایم، ثابت نیستند. اگر انبساط شتاب مثبت داشته باشد، یعنی اگر سرعت انبساط با گذشت زمان افزایش یابد، آنگاه مقدار ، برآوردی کمتر از واقع خواهد بود و اگر انبساط شتاب منفی داشته باشد، یعنی سرعت انبساط کاهش یابد، برآوردی بیش از واقع از سن عالم ارائه خواهد شد.
بیش از شصت سال است که اخترشناسان به سختی در تلاشند تا مقدار قابل اطمینانی برای ثابت هابل پیدا کنند. تاکنون فقط توفیق نسبی پیدا کرده اند و آن هم به دلیل وجود مشکلات ذاتی موجود در اندازه گیری فواصل کیهانی است. اولین اندازه گیری هابل از ثابت خودش تقریباً به اندازه ي یک مرتبه ي بزرگی (یک توان ده) خطا داشت چون او نمی دانست که بیش از یک نوع ستاره ي متغیر قیفاووسی وجود دارد. اندازه گیریهای مستقلی که امروزه از مقدار انجام شده، حدود 15 درصد با یکدیگر اختلاف دارند.
در مخلوط عجیب و غریبی از یکاهای مورد علاقه ي اخترشناسان، مقدار مورد اطمینان برای H ظاهراً باید در حدود 65 باشد. این عدد نیازمند به کارگیری دو یکای مختلف برای اندازه گیری فاصله است: عامل در قانون هابل برحسب یکای کیلومتر (بر ثانیه) و عامل برحسب مگاپارسک بیان می شود که یکای ویژه ي دیگری برای اندازه گیری فاصله در اخترشناسی ( معادل 26/3 میلیون سال نوری) است. طبق آموزه های فیزیک مقدماتی، یکاهای به کار رفته در محاسبات باید یکسان باشند. برای آنکه این قاعده نقض نشود، پس از یکدست سازی یکاها، مقدار H و از آنجا سن تقریبی عالم (مقدار اندکی زیاد)،
بیلیون سال
به دست می آید.

تلسکوپ هابل

آخرین افتخاری که هابل پس از مرگش به آن نائل شد تلسکوپ عظیمی بود که به اسم او نامگذاری شد. این تلسکوپ در فضا قرار دارد و با وضوح بی مانند و در گستره ي طول موجی بی سابقه ای، آسمان را رصد می کند. این تلسکوپ به دلیل داشتن موقعیت مکانی ممتاز در فضا، از واپیچیدگیهای تصویری ناشی از وجود جوّ زمین، در امان است. تلسکوپ فضایی هابل در سال 1990 به فضا پرتاب شد. قطر آینه ي اصلی این تلسکوپ 5/94 اینچ است. ساخت آن دو میلیارد دلار هزینه داشته و مخارج نگهداری آن به سالی دویست میلیون دلار می رسد.
در طول سه سال اول شروع به کار تلسکوپ هابل، به نظر می رسید که این طرح به طرز شگفت آوری شکست خورده است. در ساخت آینه ي تلسکوپ خطایی وجود داشت که به دلایلی نامعلوم هیچ کس قبل از پرتاب تلسکوپ به فضا، متوجه آن نشده بود. در نتیجه اولین تصاویر ارسالی آن، تارتر از حد مورد انتظار بودند. با انجام یک مأموریت ویژه به وسیله ي فضاپیمای شاتل در سال 1993، اصلاحات اپتیکی بر روی تلسکوپ انجام شد و تصاویر مطلوبی از آن ارسال شده که مانند خود او در پنجاه سال قبل، عملکرد درخشانی داشته است.
فهرستی از دستاوردهای تلسکوپ هابل از این قرار است: رصد کامل مراحل برخورد یک ستاره ي دنباله دار با سیاره ي مشتری، انجام رصدهایی در تأیید این فرض که سیاهچاله های عظیم غالباً در هسته ي کهکشانها قرار گرفته اند؛ تهیه نماهایی با «میدان دیدعمیق» از فضا که عمق نفوذ آنها تا 12 میلیارد سال نوری می رسید و در نتیجه به کمک برونیابی، 120 میلیارد کهکشان در عالم قابل رصد، شمارش شدند که هر یک از آنها شامل چندین میلیارد ستاره هستند؛ رصد برخورد کهکشانها؛ تهیه ي نما از کهکشانهایی که کمتر از یک میلیارد سال پس از رویداد مهبانگ متولد شده اند؛ درجه بندی فاصله های استانداردی که در محاسبه ي مقدار ثابت هابل به کار می روند؛ و رصد ابرنواخترها (ستارگان منفجر شونده) در فواصل بسیار دور که از شتاب گرفتن انبساط عالم حکایت دارد.
هیچ دانشمندی یادبودی بهتر از این نداشته است.

پي‌نوشت‌ها:

1. anita loos
2. Marshfield
3. Virginia lee james
4. gale Christianson
5. jesse james
6. wheaton
7. Rhodes scholarship
8. albert Michelson
9. Robert millikan
10. Yerkes
11. Williams bay
12. George Ellery hale
13. Herbert turner
14. Adonis: جوانی بسیار زیبا در اساطیر یونان باستان
15. bright's disease
16. Louisville
17. new Albany
18. forest ray moulton
19. Edwin frost
20. harlow shapley
21. George Ellery hale
22. Arthur eddington
23. h.f. newall
24. Arthur Schuster
25. frank dyson
26. lick observatory
27. san Gabriel
28. hooker
29. Milton humason
30. Henrietta Leavitt
31. harlow shapley
32. Cepheid variable stars
33. Andromeda
34. henry Norris Russell
35. adriaan van maanen
36. walter adams
37. martin Schwarzschild
38. vesto slipher
39. Lowell
40. flagstaff
41. johann Doppler
42. grace burke leib
43. john burke
44. earl leib
45. palazzo vecchio
46. Huntington library

منبع مقاله :
كروپر، ويليام هـ، (1389)، فيزيكدانان بزرگ از گاليله تا هاوكينگ، احمد خواجه نصير طوسي ـ سهيل خواجه نصير طوسي، تهران، مؤسسه ي فرهنگي فاطمي، چاپ اول 1389.