埃德温·鲍威尔·哈勃
埃德温·鲍威尔·哈勃（英语：Edwin Powell Hubble，1889年11月20日-1953年9月28日）是一位美国天文学家，研究现代宇宙理论的人物之一、河外天文学的奠基人、提供宇宙膨胀实例证据的第一人、星系天文学的创始人和现代观测宇宙学的开拓者，哈勃因此被称为“星系天文学之父”。
1906年10月，哈勃前往芝加哥大学读书。1910年，哈勃从芝加哥大学天文系毕业，并获得理学学士，后又前往英国牛津大学女王学院就读法律硕士。1912年，哈勃获得文学学士学位。1913年，哈勃获得法律硕士学位。1914年，哈勃在叶凯士天文台研究星云的本质。1917年，哈勃获得芝加哥博士学位。1919年，哈勃使用世界上最大的150厘米和254厘米望远镜观测旋涡星云。同年10月，哈勃前往威尔逊山天文台工作。1924年，美国天文学会公布哈勃发现“河外星系”的成果。同年2月26日，哈勃与格雷斯·伯克·莱布（Grace Burke Leib）结婚。1925年，哈勃空间望远镜揭开旋涡星云本质。1926年，哈勃发表哈勃分类法。1929年，哈勃建立“哈勃定律”。1948年2月9日，哈勃成为美国《时代》周刊的封面人物。1953年9月28日上午，哈勃因脑血栓猝死于加利福尼亚州的圣马利诺。
哈勃为20世纪的天文系做出了许多贡献，其中最主要的贡献有两个：第一是哈勃确认星系是与银河系相等的恒星系统。他开创了星系天文学，建立了大尺度的宇宙新概念；第二是哈勃发现了星系的红移-距离关系，从而促进现代宇宙学的诞生。为纪念哈勃的贡献，小行星2079、月球上的哈勃环形山及哈勃太空望远镜均以他的名字命名。美国天文学家伯特兰·阿瑟·威廉·罗素（H.N.Russell）认为，“哈勃的工作打开了前所未有的空间深度，为最近的将来取得更大的进展提供了可能性。”
人物生平
早年经历
1889年11月20日，哈勃出生于美国密苏里州的马什菲尔德。哈勃的父亲约翰·鲍威尔·哈勃（John Powell Hubble）是一名保险推销员，哈勃的母亲名为弗吉尼亚·李·詹姆斯（Virginia Lee James）。夫妻俩育有八个孩子，哈勃排行第三。1898年，哈勃一家从马什菲尔德搬至伊利诺伊州的埃文斯顿。1900年，他们又搬至芝加哥西部的惠顿。高中的哈勃擅长跳高，是一位优秀的田径运动员。1906年，哈勃在一次田径运动会上创造了一项全国纪录。同年，哈勃荣获即将就读的芝加哥大学奖学金。
哈勃是一个孝顺的儿子，尽管他从小热爱天文学，但为了安抚父亲，他顺从了父亲的要求。哈勃先后在芝加哥大学和牛津大学攻读法律专业，但他没有放弃成为天文学家的梦想。
1906年10月，哈勃前往芝加哥大学读书，他主修天文和数学，并选修美国实验物理学家罗伯特·密立根（Robert Andrews Millikan）的课程，哈勃深受密立根和美国天文学家乔治·埃勒里·海尔（George Ellery Hale）的影响。课余时间，哈勃在校田径和中国男子篮球职业联赛中多次荣获芝加哥大学校名的首字母标志荣誉。1909年，哈勃替芝加哥大学拿下篮球冠军头衔。1909年，因工作需要，哈勃的父亲约翰带着家人从芝加哥搬到肯塔基州的谢尔比维尔，后来定居路易斯维尔。读本科期间，哈勃担任了罗伯特·米利坎（Robert Millikan，美国第二位诺贝尔物理学奖得主）的实验室助理。1910年，哈勃从芝加哥大学天文系毕业，并获得理学学士和到英国牛津大学深造的罗兹奖学金。
哈勃在牛津大学女王学院读了三年的法律硕士，他主修法学和西班牙语。同时，哈勃被选为该校径赛队员。哈勃自称是划船队的桨手、赛跑的运动员及拳击手，他曾在一场表演赛中与法国拳王乔治·卡尔庞捷（G.Carpentier）交手。此外，哈勃在篮球、网球、棒球、橄榄球、跳高、撑竿跳、铅球、链球、铁饼及射击等众多体育项目上也有不错的成绩。1912年，哈勃获得文学学士学位。1913年，哈勃获得法律硕士学位。
工作经历
1913年，哈勃在美国取得律师资格证，并在肯塔基州的路易斯维尔开办了一家法律事务所。同年1月，哈勃的父亲病逝，他立即从英国回家。由于父亲去世前遭遇投资失败，使家庭陷入危机，哈勃便承担起照顾母亲和四个兄弟姐妹生计的责任。哈勃在印第安纳州新奥尔巴尼找到了一份高中教职，主要教授物理和西班牙语及担任篮球教练。后来，哈勃找到了一些有关法律的兼职，再加上他的法律执业资格证，使一家的经济水平趋于稳定。1914年，哈勃在芝加哥大学叶凯士天文台研究星云的本质，并成为该天文台埃德温·布兰特·弗罗斯特（Edwin Brant Frost）的助手和研究生。1917年，哈勃发表学位论文“暗星云的照相研究”（Photographic study of the dark nebula），并获得博士学位。
美国天文学家乔治·埃勒里·海尔（George Ellery Hale）发现了哈勃的观测才能，便建议哈勃前往威尔逊山天文台工作。当时，威尔逊山天文台口径为1.52m的反射望远镜正在运转，口径为2.54m的反射望远镜也正在建造中。1917年4月6日，美国向德国宣战，哈勃因第一次世界大战应征成为美国陆军士兵。于是，哈勃向海尔承诺一退伍就前往威尔逊山天文台工作。然后，哈勃随美国军队赴法国服役，并被升为少校军衔。一战后，哈勃又随美军留驻德国。
1919年，哈勃空间望远镜使用世界上最大的1.52m和2.54m反射望远镜拍照观测旋涡星云。同年10月，30岁的哈勃前往威尔逊山天文台与海尔一起工作，并开始安心于科学研究。后来，哈勃除了在第二次世界大战期间加入美军（领导弹道学研究）和在马里兰州阿伯丁试验场的美国陆军弹道研究室担任领导外，他一直在威尔逊山天文台工作。
1923年至1924年，哈勃使用2.54m反射望远镜拍摄到仙女座大星云M31和三角座旋涡星云M33中的一批造父变星。他将照片的边缘部分分解为恒星。1924年，美国天文学会在学术会议上公布了哈勃发现“河外星系”的研究成果。同年2月26日，哈勃与格雷斯·伯克·莱布（Grace Burke Leib）结婚，他俩一生无子女。1925年，哈勃空间望远镜再次使用2.54m反射望远镜拍摄到一组旋涡星云的照片，并由此揭开旋涡星云的本质。1926年，哈勃发表哈勃分类法（对河外星系的形态分类）；1929年，哈勃通过统计和分析20多个已测好距离的星系，发现星系退行的速率与星系距离的比值是一常数，且存在线性关系，后被称为“哈勃定律”。1936年，哈勃出版著作《星云世界》。
晚年经历
第二次世界大战期间，哈勃担任马里兰州阿伯丁试验场的美国陆军弹道研究室的负责人，主要计算炮弹的飞行轨迹。1948年2月9日，哈勃成为美国《时代》周刊的封面人物。1949年7月，在一次长途旅行中，哈勃突然心脏病发作，有一部分心肌梗死。虽然医生说毫无希望，但哈勃挺了过来，他也未将自己生病的事情告知外界。1949年末，哈勃成为帕洛玛山天文台5.08m望远镜的第一位使用者。同时，哈勃担任威尔逊山和帕洛玛山天文台研究委员会主席，主要负责制定帕洛玛山1.22m施密特望远镜的中国空间站工程巡天望远镜计划。1953年5月8日，哈勃在英国“乔治·达尔文讲座”中以“红移定律”为文总结工作，并发表该论文。
1953年9月28日上午，哈勃因脑血栓猝死于加利福尼亚州的圣马利诺。哈勃去世后，其家人没有举办葬礼和追悼会，哈勃的铜骨灰匣也埋葬在秘密的地方，其遗嘱是将他的科学史古籍珍本送给威尔逊山天文台。
哈勃的妻子格雷斯曾听说诺贝尔奖委员会委员恩里科·费米（Enrico Fermi）和苏布拉马尼扬·苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）已和同事选举哈勃为诺贝尔物理学奖得主。后来，天文学家夫妇杰弗里·伯比奇（Geoffrey Burbidge）和玛格丽特·伯比奇（Margaret Burbidge）证实了该传闻。但诺贝尔奖不授予已故者，因此哈勃失去了这份该得的荣誉。
1981年初春，格雷斯也死于脑血栓。
主要成果
揭秘旋涡星云本质
在哈勃的时代，银河系以外的恒星集团被称为“河外星云”。哈勃开辟了“观测宇宙学”，他在研究个别星系的组成、结构、星系在空间的分布及运动方面是一位先驱者。
1925年元旦，美国天文学会和美国科学促进会在华盛顿哥伦比亚特区召开会议，该会宣布哈勃发现仙女座大星云M31和三角座旋涡星云M33中存在一批造父变星。哈勃利用“周光关系”推导出这些星云与地球的距离均大概为90万光年，而银河系的直径约为10万光年，该结果表明M31和M33处在银河系以外。美国天文学会认为，关于旋涡星云本质的辩论就此结束，空间中物质分布的岛宇宙观念也已确立，宇宙学即将开启一个启蒙时代。
哈勃虽未到会，却获得了美国科学促进会为该会设立的最佳论文奖，其论文《旋涡星云中的造父变星》也于1925年发表。该论文对导致这些结果的三个主要假设进行了说明：第一，这些变星与旋涡星云存在联系；第二，不存在由旋涡星云中的无定形星云状物质引起的严重吸收；第三，造父变星的性质在整个宇宙的可观测范围中具有一致性。
后来，哈勃撰写了三篇学术论文，其不仅阐释了旋涡星云的本质是岛宇宙，而且证明“旋涡星云中的造父变星”的结论具有普遍意义。第一篇是“NGC6822,一个遥远的恒星系统”（1925年）；第二篇是“作为一个恒星系统的旋涡星云M33”（1926年）；第三篇是“作为一个恒星系统的旋涡星云M31”（1929年）。
提出哈勃分类和建立哈勃序列
1922年，哈勃空间望远镜在其论文“弥漫银河星云的一般研究”中指出，银河星云和非银河星云间存在差异；1925年，国际天文学联合会在英国剑桥举行会议，哈勃在会上提出新的河外星系形态分类法；1926年，哈勃发表论文“河外星云”。他发现多数河外星云都有一个球状核心在星云中占据主导地位，整个星云对它表现出某种旋转对称性，而不具备中心核和对称性的星云不及总数的百分之三。哈勃将这两种星云分为“规则”和“不规则”。规则的河外星云分为“椭圆（状）的”和“旋涡（状）的”，每个类别各有一个有规律的形态序列，而“椭圆”序列之末与“旋涡”序列之首形态相近且可衔接；旋涡星云又分为“正常旋涡星云”和“棒旋星云”两个平行的子序列。
1936年，哈勃在他出版的著作《星云王国》（又称《星云世界》）中详细描述了河外星系的形态分类体系。《星云王国》首次给出哈勃形态序列图-“音叉图”，并作相应说明。哈勃空间望远镜的“哈勃星系形态序列”又称为“星系形态的哈勃序列”，一直被众人沿用至今。
建立哈勃定律
1929年，哈勃发表论文“河外星云距离与视向速度的关系”。该论文提出星云距离D与视向速度V的线性关系，即“哈勃定律”：，其中 为“哈勃常数”。同时，美国天文学家米尔顿·赫马森（Milton La Salle Humason）报道的内容“NGC7619具有更大的视向速度值：3779km/s”证明哈勃发现了该现象。
1930年，哈勃定律为英国天文学家亚瑟·埃丁顿（Arthur Stanley Eddington）的观点“把星系光谱线的普遍红移看作非静态宇宙的膨胀效应”提供了首要的观测证据。之后，哈勃和赫马森发表了“河外星系的速度-距离关系”等一系列论文。这些论文不仅证明河外星云存在线性的速度-距离效应，也证明星系团的最亮成员通过椭圆星系占据压倒优势，这是一项对星系和星系团形成的重要发现。
1953年5月8日，哈勃在英国“乔治·达尔文讲座”中以“红移定律”为文总结工作，并正式发表该论文。
研究星系空间分布
20世纪30年代初，哈勃建立哈勃定律并研究星系空间分布，其计数工作的早期目标是确定星等项的系数数值。
1926年，哈勃的长文“河外星系”表明，当时的资料与表征均匀性的系数值0.6相符。接着，哈勃空间望远镜利用威尔逊山2.54m望远镜观测河外星云，并通过一系列论文给出观测结果。比如，1931年，该系列的第一篇论文通过摘要给出这项新的星系计数中国空间站工程巡天望远镜的初步结果；1934年，哈勃发表长文“河外星云的分布”，该文是天文学的经典著作。“河外星云的分布”及1934年出版的著作《星云光谱中的红移》未提的空间曲率问题成为重要课题。
1935年，哈勃、德国大数学家约翰·卡尔·弗里德里希·高斯（德语：Johann Carl Friedrich Gauß）及德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）联名发表论文“研究星云红移本质的两种方法”，明确星系计数法可以直接测量出空间的曲率。1936年，整个工作在测量空间曲率的尝试中达到高潮。同年，哈勃首次发表讨论N（m）计数与空间曲率测量关系的论文，该文分析了红移对N（m）分布的影响和需要做出的改正，并得出相关结论。
哈勃一生中最后发表的一篇文章，依旧倾向于不存在真实膨胀的模型。哈勃认为，“红移“代表了某种至今未被认识的自然原理，他通过一些著作来强调该观点：第一个是著作《星云王国》（1936年）；第二个是刊载在英国《皇家天文学会月刊》的论文“红移和星云的分布”（1937年），该文答复了英国天文学家亚瑟·埃丁顿（Arthur Stanley Eddington）和英国天文学家麦克维蒂（G.C.McVittie）的批评意见；第三个是著作《宇宙学的观测方法》（1937年）。该书依据1936年哈勃在英国牛津大学关于“罗兹讲座”的讲演撰写而成；第四个是论文“红移定律”（1953年）。
其他学术成就
1922年，哈勃空间望远镜解决了弥漫星云的辐射来源及光谱的性质，明确了发射星云和反射星云的差别，证明了反射星云的辐射来源是某个与它成协的恒星；1928年，哈勃发表文章“新星或暂现星”，他首先将蟹状星云证认为中国古代天文学家记载的1054年金牛座（超）新星的遗迹。
1930年，哈勃首次精确测量椭圆星系的面亮度轮廓，并提供面亮度的轮廓模型；哈勃开创了研究近邻星系的恒星成分。除了在本星系群成员星系中证认与测量造父变星和不规则变星外，哈勃还于1932年在M31中证认一些球状星团；哈勃通过研究星系中尘埃带的不对称性，以辨别星系像的哪一侧较接近人们，从而确定单个星系中旋臂的旋向；1938年左右，西方天文学家通过搜索东方文献和讨论，使哈勃对于蟹状星云和1054年超新星的证认受到重视；1939年，哈勃与德国天文学家沃尔特·巴德（Wilhelm H-einrich Walter Baade）撰文阐述玉夫座和天炉座球状星云的本质是矮椭圆星系。此外，他俩还发现了天琴RR型变星；1939年至1942年前后，哈勃提出的膨胀速率被人们广泛证实。
晚年的哈勃空间望远镜主要研究帕洛玛山天文台的5.08m望远镜。1949年末，哈勃成为这架望远镜的第一位使用者。该镜的第一项重大成果是艾伦·J·巴德的发现-“所有河外天体的距离先前均被低估了大约一半”。该结论源自哈勃在1932年做出的发现（M31中的球状星团平均说来似乎要比银河系中的球状星团暗4倍）。同时，哈勃还担任威尔逊山和帕洛玛山天文台研究委员会主席，主要制定帕洛玛山1.22m施密特望远镜的中国空间站工程巡天望远镜计划。
主要论文与著作
社会职务
人才培养
美国天文学家艾伦·桑德奇（Alan Rex Sandage）是加州理工学院天文系的第一届学生，他在读本科时被哈勃的研究所吸引。桑德奇曾在威尔逊山天文台拜师沃尔特·巴德（Wilhelm Heinrich Walter Baade，德国天文学家），向其学习望远镜的观测技巧。在哈勃空间望远镜患病期间，桑德奇担任了哈勃的助手。哈勃去世后，桑德奇成为哈勃常数校准计划的执行者。
20世纪70年代中期，对于类星体红移的宇宙学起源的怀疑，哈勃的学生戚普·阿普（Chip Arp，天文学家）找到了违背哈勃定律的证据。
荣誉
人物关系
人物争议
哈勃与范马伦之争
1923年秋，哈勃发现银河系以外的仙女座的大团涡星云（M31）中有一部分恒星是造父变星。哈勃通过勒维特-沙普利的方法计算出造父变星到M31的距离为百万光年，从而得知造父变星处于人们的星系之外；1924年，哈勃发表文章“漩涡星云中的造父变星"，该文首次提供了靠谱的证据，其证明望远镜观测的最远物体是“岛字宙”（独立星系）。哈勃研究了其中一个河外天体，并称它为“河外漩涡星云”，它是一个和银河系一样大甚至更大的完整星系。
哈勃的文章为哈勃在天文学界收获了许多赞誉，但也有人反对，这其中包括哈勃在威尔逊山天文台的同事-荷兰天文学家阿德里安·范马伦（Adrian van Maelen）。
范马伦一直专注于研究螺旋星系，他认为他的观测显示了星系的旋转运动。当范马伦将观测的旋转速度与哈勃计算的距离相结合时，范马伦发现漩涡星系外部区域的一些“造父变星”的速度将超过光速。因此，范马伦认为哈勃关于测量星云在银河系外部的观点有误（实际上在内部）。哈勃轻蔑于范马伦的批评，范马伦也蔑视哈勃空间望远镜。沙普利则在这场争论中向着范马伦，因此也遭到了哈勃的蔑视。这时，威尔逊山天文台主管沃尔特·亚当斯（Walter Sydney Adams）建议哈勃和范马伦一起撰文来平息这场持续了10多年的争论。范马伦同意亚当斯的建议，却遭到了哈勃的拒绝。
哈勃与勒梅特
1929年，哈勃观测了24个相邻的星系。他通过对比星系的光谱与实验室的光谱，发现这些星系的谱线都向长波方向移动了一小段距离。如果这些谱线的移动是由多普勒效应引起，则可以通过谱线移动的距离计算出星系的速度，该结果表明星系的退行速度与距离之间存在线性关系。人们将这个发现称为“哈勃定律”，并把其比例系数标记为-“哈勃常数”。
但在1927年，比利时天文学家勒梅特已经根据阿尔伯特·爱因斯坦的宇宙学方程导出了宇宙膨胀的规律-“天体间的相对速度与它们之间的距离成正比”。由于该文没有使用英文发表，所以没有引起学术界的重视。如果当时受到重视，哈勃的发现将是对勒梅特预言的证实。
2018年10月，国际天文联合会将“哈勃定律”改为“哈勃-勒梅特定律”，以纪念更早发现宇宙膨胀的勒梅特。
哈勃无缘诺奖
哈勃一生最渴望获得诺贝尔奖，但因该奖未设天文学奖项而不能实现。1953年，当诺贝尔评奖委员会正在考虑授予哈勃诺贝尔物理学奖时，哈勃却已去世。
影响
埃德温·鲍威尔·哈勃为20世纪的天文系做出了许多贡献，最主要的贡献有两个：第一是哈勃确认星系是与银河系相等的恒星系统。他开创了星系天文学，建立了大尺度的宇宙新概念；第二是哈勃发现了星系的红移-距离关系，从而促进现代宇宙学的诞生。
人物评价
美国天文学家伯特兰·阿瑟·威廉·罗素（H.N.Russell）：“哈勃的工作打开了前所未有的空间深度，为最近的将来取得更大进展提供了可能性。”
普林斯顿大学泰斗亨利·诺利斯·罗素（Henry Norris Russell）：“哈勃的发现（河外旋涡星云）是一个漂亮的工作，该工作应该获得美国科学促进会(AAAS)的重要奖项。”
美国天文学协会理事：“这论文的作者（哈勃），是一位被公认为具有异常能力的年轻人，他独力开创了这一新领域。本文拓展了天文学以前无法观察的深度空间，并承诺在不久的将来极可能取得更大的进展。同时，它使我们已知的宇宙体积膨胀了100倍，一举解决了天文学上有关螺旋状星云性质的长期争论，显示它们是可与我们自己的银河系相美的巨大恒星群体。”
牛津大学天文学教授赫伯特·特纳（Herbert Tumer）：“埃德温·哈勃应该意识到，这样重要的震撼性成果（发现仙王变星），对多数成功的科学家而言，一生中只能碰到一次，他们是幸运的一群。”
诺贝尔物理学奖得主罗伯特·米利坎（Robert Millikan）为哈勃写了一封高度赞扬的推荐信:“哈勃是一个体格宏伟，性格可爱，令人钦佩的学者。很难找到一个比哈勃先生更有资格，满足罗兹奖学金条件的人选。”
后世纪念
哈勃邮票
2008年3月6日，美国发行邮票纪念哈勃。该邮票的设计者维克多·斯塔宾在其设计的文献记录上写道：“哈勃是广袤宇宙的开拓者，也是复杂宇宙的揭秘者，正是他对遥远星系一丝不苟的严谨研究，证明了河外星系的存在，如果不是在1953年突然去世，当年的诺贝尔奖非他莫属。”
《永远的尽头》
1980年9月28日，13集纪录片《卡尔·萨根的宇宙 Cosmos:A Personal Voyage》在美国上映。该纪录片由Adrian Malone执导，安·德鲁扬担任编剧，及Carl Sagan主演。纪录片的第10集为《永远的尽头》，该片主要讲述100亿或200亿年前发生了宇宙大爆炸、大爆炸为什么会发生及哈勃的生活和工作。
桑德奇纪念文章《爱德温·哈勃，1889-1953》
1989年，为纪念哈勃诞辰100周年，美国天文学家艾伦·桑德奇（Allan Rex Sandage，哈勃空间望远镜的嫡传弟子）发表文章《爱德温·哈勃，1889-1953》。该文的文末谈了两个重要问题，第一是哈勃采用的研究方法的实质；第二是哈勃从不评价星系红移现象的重要性，但星系红移却成为科学史上最重大的发现之一。
哈勃空间望远镜
为纪念哈勃的贡献，1990年4月25日，美国航空航天局（NASA）发射以哈勃的名字命名的大型空间望远镜，并命名为“哈勃空间望远镜”，由航天飞机“发现号航天飞机”运载升空，由此开启空间天文观测有史以来最为宏大壮观的观测。另外，小行星2069和月球上的环形山也以哈勃命名。
参考资料
气象人物志丨星系天文学之父——爱德文·哈勃.中国气象数据.2024-01-10
11月20日出生的小伙伴，科技馆喊你来过生日啦!.上海科技馆.2024-01-12
他的发现让爱因斯坦“认错”，还刷新了人类对宇宙的认知.澎湃新闻.2024-06-24
卡尔·萨根的宇宙 Cosmos: A Personal Voyage (1980).豆瓣电影.2024-06-24
Why Have a Telescope in Space?.美国航空航天局.2024-06-22