إدوين هابل

ركزت دراسات هابل في جامعة شيكاغو على الرياضيات والفلك والفلسفة ، وحصل على درجة البكالوريوس في العلوم عام ١٩١٠. كما عمل لمدة عام مساعدًا في مختبر الفيزيائي روبرت ميليكان ، الحائز لاحقًا على جائزة نوبل . ^{[ ١٦ ]} انضم هابل أيضًا إلى أخوية كابا سيجما . وبصفته باحثًا في برنامج رودس ، أمضى ثلاث سنوات في كلية الملكة بجامعة أكسفورد يدرس القانون بدلًا من العلوم (وفاءً بوعد قطعه لوالده الراحل)، ^{[ ١٧ ]} ثم أضاف لاحقًا دراسات في الأدب والإسبانية، ^{[ ١٧ ]} وحصل في النهاية على درجة الماجستير. ^{[ ١٨ ]}

في عام ١٩٠٩، انتقل والد هابل مع عائلته من شيكاغو إلى شيلبيفيل، كنتاكي ، رغبةً في العيش في بلدة صغيرة، واستقروا في نهاية المطاف في لويفيل القريبة . توفي والده في شتاء عام  ١٩١٣، بينما كان إدوين لا يزال في إنجلترا. في الصيف التالي، عاد إدوين إلى المنزل ليرعى والدته وشقيقتيه وشقيقه الأصغر، بالإضافة إلى شقيقه ويليام. انتقلت العائلة مرة أخرى إلى شارع إيفريت، في حي هايلاندز بمدينة لويفيل، لاستيعاب إدوين وويليام. ^{[ ١٩ ]}

كان هابل ابنًا بارًا، ورغم شغفه الكبير بعلم الفلك منذ صغره، فقد استجاب لطلب والده بدراسة القانون، أولًا في جامعة شيكاغو ثم في جامعة أكسفورد. وخلال هذه الفترة، درس أيضًا بعض مقررات الرياضيات والعلوم. بعد وفاة والده عام ١٩١٣، عاد إدوين إلى الغرب الأوسط من أكسفورد، لكنه لم يكن لديه الحافز لممارسة المحاماة. بدلًا من ذلك، عمل مدرسًا للغة الإسبانية والفيزياء والرياضيات في مدرسة نيو ألباني الثانوية في نيو ألباني ، إنديانا، حيث درب أيضًا فريق كرة السلة للفتيان. بعد عام من التدريس في المدرسة الثانوية، التحق بالدراسات العليا بمساعدة أستاذه السابق من جامعة شيكاغو لدراسة علم الفلك في مرصد يركيس التابع للجامعة ، حيث حصل على درجة الدكتوراه عام ١٩٢١. وكانت أطروحته بعنوان "دراسات فوتوغرافية للسدم الخافتة". ^{[ 20 ]} في يركيس، كان بإمكانه الوصول إلى تلسكوبها الانكساري الذي يبلغ قطره 40 بوصة والذي بناه جورج إيليري هيل في عام 1897، بالإضافة إلى تلسكوب عاكس مبتكر يبلغ قطره 26 بوصة (61 سم). ^{[ 16 ]} 

بعد إعلان الولايات المتحدة الحرب على ألمانيا عام ١٩١٧، سارع هابل إلى إكمال أطروحته للدكتوراه ليتمكن من الالتحاق بالجيش. تطوع هابل في جيش الولايات المتحدة ، وتم تعيينه في الفرقة ٨٦ المُنشأة حديثًا ، حيث خدم في الكتيبة الثانية، فوج المشاة ٣٤٣. رُقّي إلى رتبة رائد؛ ^{[ ٢١ ]} انتقلت الفرقة ٨٦ إلى الخارج، لكنها لم تشارك في أي قتال، إذ تم حلّها واستخدام أفرادها كبدلاء في وحدات أخرى. بعد انتهاء الحرب العالمية الأولى، أمضى هابل عامًا في جامعة كامبريدج ، حيث استأنف دراساته في علم الفلك. ^{[ ٢٢ ]}

تزامن وصول تلسكوب هابل إلى جبل ويلسون تقريبًا مع اكتمال بناء تلسكوب هوكر ذي المرآة البالغ قطرها 2.5 متر (100 بوصة) ، والذي كان آنذاك الأكبر في العالم. في ذلك الوقت، كانت النظرة السائدة للكون هي أن الكون يتكون بالكامل من مجرة ​​درب التبانة . 

باستخدام تلسكوب هوكر، رصد هابل المتغيرات القيفاوية ، وهي معيار رصدي اكتشفته هنرييتا سوان ليفيت . ^{[ 7 ]} وبمقارنة لمعانها الظاهري بلمعانها الحقيقي، يُمكن تحديد بُعدها عن الأرض. ^{[ 24 ] [ 25 ]} وقد رصد هابل المتغيرات القيفاوية في عدة سدم ، بما في ذلك سديم أندروميدا وسديم المثلث . وأثبتت ملاحظاته، التي أجراها عام 1924، بشكل قاطع أن هذه السدم أبعد من أن تكون جزءًا من مجرة ​​درب التبانة، وأنها في الواقع مجرات كاملة خارج مجرة ​​درب التبانة؛ ولذلك، لم تعد تُعتبر سدمًا اليوم .

طُرحت هذه الفرضية لأول مرة عام ١٧٥٥ مع ظهور كتاب إيمانويل كانط " التاريخ العام للطبيعة ونظرية السماوات" . وقد لاقت فرضية هابل معارضة واسعة من قِبل العديد من علماء الفلك في ذلك الوقت، ولا سيما هارلو شابلي، الباحث في جامعة هارفارد . ورغم هذه المعارضة، نشر هابل نتائجه في صحيفة نيويورك تايمز بتاريخ ٢٣ نوفمبر ١٩٢٤، ^{[ ٢٦ ] [ ٢٧ ]} ثم عرضها على علماء فلك آخرين في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية بتاريخ ١ يناير ١٩٢٥. ^{[ ٢٨ ]} ونُشرت نتائج هابل المتعلقة بمجرة أندروميدا رسميًا في مجلة علمية محكمة عام ١٩٢٩. ^{[ ٢٩ ]}

غيّرت اكتشافات هابل النظرة العلمية للكون تغييرًا جذريًا. ويؤكد مؤيدوه أن اكتشافه للسدم خارج مجرتنا قد مهّد الطريق أمام علماء الفلك في المستقبل. ^{[ 30 ]} ورغم أن بعض زملائه الأكثر شهرة استهزأوا بنتائجه، إلا أن هابل نشرها. وقد حاز هذا العمل المنشور على جائزة الجمعية الأمريكية وجائزة مالية قدرها 500 دولار من بيرتون إي. ليفينغستون، عضو لجنة الجوائز. ^{[ 15 ]}

ابتكر هابل النظام الأكثر استخدامًا لتصنيف المجرات ، حيث قام بتجميعها وفقًا لمظهرها في الصور الفوتوغرافية. ورتب المجموعات المختلفة من المجرات فيما أصبح يُعرف باسم تسلسل هابل. ^{[ 31 ]}

واصل هابل تقدير المسافات إلى 24 سديمًا خارج المجرة، مستخدمًا طُرقًا مُتعددة. في عام 1929، درس هابل العلاقة بين هذه المسافات وسرعاتها الشعاعية المُحددة من انزياحاتها الحمراء . من المعروف الآن أن جميع المسافات التي قدّرها أصغر من الواقع، بما يصل إلى سبعة أضعاف. ويعود ذلك إلى عوامل مثل وجود نوعين من المتغيرات القيفاوية أو الخلط بين سحب الغاز الساطعة والنجوم الساطعة. ^{[ 32 ]} مع ذلك، كانت مسافاته مُتناسبة تقريبًا مع المسافات الحقيقية، وبدمج مسافاته مع قياسات الانزياحات الحمراء للمجرات التي أجراها فيستو سليفر وميلتون إل. هوماسون ، وجد علاقة خطية تقريبًا بين مسافات المجرات وسرعاتها الشعاعية (بعد تصحيحها لحركة الشمس)، ^{[ 11 ]} وهو اكتشاف عُرف لاحقًا بقانون هابل.

هذا يعني أنه كلما زادت المسافة بين أي مجرتين، زادت سرعة انفصالهما النسبية. عند تفسير ذلك بهذه الطريقة، أدت قياسات هابل على 46 مجرة ​​إلى قيمة لثابت هابل تبلغ 500  كم/ث/ميجابارسيك، وهي أعلى بكثير من القيم المقبولة حاليًا والبالغة 74  كم/ث/ميجابارسيك ^{[ 33 ] [ 34 ]} (طريقة سلم المسافة الكونية) أو 68  كم/ث/ميجابارسيك ^{[ 35 ] [ 36 ]} ( طريقة إشعاع الخلفية الكونية الميكروي ) بسبب أخطاء في معايرات المسافة.

ومع ذلك، ظل سبب الانزياح نحو الأحمر غير واضح. تنبأ لومتر، استنادًا إلى أسس نظرية مبنية على معادلات ألبرت أينشتاين للنسبية العامة ، بعلاقة الانزياح نحو الأحمر بالمسافة، ونشر أدلة رصدية تدعم ذلك، قبل عامين من اكتشاف قانون هابل. ^{[ 37 ]} على الرغم من استخدامه مصطلح "السرعات" في بحثه (و"السرعات الشعاعية الظاهرية" في المقدمة)، فقد أعرب لاحقًا عن شكوكه حول تفسيرها على أنها سرعات حقيقية. في عام 1931، كتب رسالة إلى عالم الكونيات الهولندي ويليم دي سيتر يعرب فيها عن رأيه في التفسير النظري لعلاقة الانزياح نحو الأحمر بالمسافة: ^{[ 32 ]}

أنا والسيد هيوماسون نُقدّر لكم جزيل الشكر على الأبحاث المتعلقة بسرعات ومسافات السدم. نستخدم مصطلح "السرعات الظاهرية" للتأكيد على الجوانب التجريبية لهذه العلاقة. ونرى أن تفسير هذه السرعات يجب أن يُترك لكم وللقلة من المختصين القادرين على مناقشة هذا الموضوع بثقة.

اليوم، يُنظر عادةً إلى "السرعات الظاهرية" المذكورة على أنها زيادة في المسافة الحقيقية تحدث نتيجة لتوسع الكون . سيشهد الضوء المسافر عبر مقياس متوسع انزياحًا نحو الأحمر من نوع هابل، وهي آلية تختلف نوعًا ما عن تأثير دوبلر ، على الرغم من أن الآليتين تصبحان وصفين متكافئين مرتبطين بتحويل إحداثيات للمجرات القريبة.

في ثلاثينيات القرن العشرين، شارك تلسكوب هابل في تحديد توزيع المجرات وانحناء الفضاء . أشارت هذه البيانات ظاهريًا إلى أن الكون مسطح ومتجانس، ولكن لوحظ انحراف عن التسطح عند الانزياحات الحمراء الكبيرة. وفقًا لألان ساندج ،

اعتقد هابل أن بياناته العددية تُعطي نتيجة أكثر منطقية فيما يتعلق بانحناء الفضاء إذا تم تصحيح الانزياح الأحمر بافتراض عدم وجود تراجع. وحتى نهاية كتاباته، ظل متمسكًا بهذا الموقف، مؤيدًا (أو على الأقل رافضًا) النموذج الذي لا يوجد فيه تمدد حقيقي، وبالتالي فإن الانزياح الأحمر "يمثل مبدأً طبيعيًا لم يكن معروفًا من قبل". ^{[ 38 ]}

كانت هناك مشكلات منهجية في تقنية مسح هابل، إذ أظهرت انحرافًا عن التسطح عند الانزياحات الحمراء الكبيرة. وعلى وجه الخصوص، لم تأخذ هذه التقنية في الحسبان التغيرات في لمعان المجرات نتيجة لتطورها . في عام 1917، وجد أينشتاين أن نظريته النسبية العامة، التي طورها حديثًا، تشير إلى أن الكون إما يتوسع أو ينكمش. ولعدم تصديقه لما تخبره به معادلاته، أدخل أينشتاين ثابتًا كونيًا ( عامل تصحيح  ) إلى المعادلات لتجنب هذه "المشكلة". عندما علم أينشتاين بالانزياحات الحمراء التي رصدها هابل، أدرك أن التوسع الذي تنبأت به النسبية العامة حقيقي، وفي أواخر حياته، قال إن تغيير معادلاته كان "أكبر خطأ ارتكبه في حياته". ^{[ 39 ]} زار أينشتاين مرصد جبل ويلسون عام 1931 والتقى هابل، وأعلن هناك أن "الزيارة غيرت رأيه". ^{[ 40 ] [ 41 ]}

اكتشف هابل أيضًا الكويكب 1373 سينسيناتي في 30 أغسطس 1935. وفي عام 1936، ألّف كتاب "النهج الرصدي لعلم الكونيات وعالم السدم" ، الذي يشرح فيه مناهجه في علم الفلك خارج المجرة ورؤيته لتاريخ هذا العلم. وفي ديسمبر 1941، أبلغ هابل الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم أن نتائج مسح استمر ست سنوات باستخدام تلسكوب جبل ويلسون لم تدعم نظرية الكون المتوسع. ووفقًا لمقال في صحيفة لوس أنجلوس تايمز تناول تصريحات هابل، "لا يمكن أن تكون السدم موزعة بشكل منتظم، كما يُظهر التلسكوب، وفي الوقت نفسه تتوافق مع فكرة الانفجار الكوني. وأضاف أن التفسيرات التي تحاول تجاوز ما يراه التلسكوب العظيم لا تصمد أمام الواقع. فعلى سبيل المثال، كان لا بد أن يبدأ الانفجار بعد فترة طويلة من خلق الأرض، وربما حتى بعد ظهور أول حياة عليها." ^{[ 42 ] [ 43 ]} (إن تقدير هابل لما نسميه الآن ثابت هابل سيضع الانفجار العظيم قبل ملياري سنة فقط.)

إلى جانب مساهماته في علم الفلك النجمي والفلك خارج المجرة، اكتشف هابل أيضًا مذنبًا خاصًا به، وهو C/1937 P1 (هابل) ، في 4 أغسطس 1937. ^{[ 44 ]} وظل هذا المذنب قابلاً للملاحظة لمدة 58 يومًا حتى 28 أكتوبر 1937. ^{[ 45 ]}

في عام ٢٠١١، نشرت مجلة نيتشر تقريرًا يفيد بأن هابل ربما يكون قد لعب دورًا في تنقيح أجزاء رئيسية من الترجمة الإنجليزية لعام ١٩٣١ لورقة لومتر البحثية المنشورة عام ١٩٢٧، والتي صاغت ما عُرف لاحقًا بقانون هابل وقدمت أيضًا أدلة رصدية. وقد شكك المؤرخون المذكورون في المقال في أن تكون عمليات التنقيح جزءًا من حملة لضمان احتفاظ هابل بأسبقيته. ومع ذلك، نشر عالم الفلك سيدني فان دن بيرغ ورقة بحثية ^{[ ٥٣ ]} تشير إلى أنه على الرغم من أن عمليات الحذف ربما تكون قد تمت من قِبل مترجم، إلا أنها قد تكون متعمدة.

في نوفمبر 2011، أفاد عالم الفلك ماريو ليفيو في مجلة نيتشر أن رسالة عثر عليها في أرشيف لومتر أثبتت أن التحرير كان من قِبَل لومتر نفسه، الذي يبدو أنه لم يرَ جدوى من نشر محتوى علمي سبق أن نشره هابل عام 1929. ^{[ 37 ]} نُشرت ورقة لومتر باللغة الفرنسية، قبل عامين من نشر هابل. ^{[ 54 ]}

خلال حياة هابل، لم تكن جائزة نوبل في الفيزياء تشمل علم الفلك. أمضى هابل معظم سنواته الأخيرة في محاولة لدمج علم الفلك في الفيزياء، بدلاً من اعتباره علماً مستقلاً. وقد فعل ذلك بشكل أساسي لكي يُكرّم علماء الفلك - بمن فيهم هو - من قبل لجنة نوبل لمساهماتهم في الفيزياء الفلكية . لم تُكلل هذه المساعي بالنجاح في حياة هابل، ولكن بعد وفاته بفترة وجيزة، قررت لجنة جائزة نوبل أن الأعمال الفلكية ستكون مؤهلة لنيل جائزة الفيزياء. ^{[ 15 ]}

• جائزة نيوكومب كليفلاند عام 1924؛ ^{[ 55 ]}
• ميدالية بروس عام 1938؛ ^{[ 56 ]}
• ميدالية فرانكلين عام 1939؛ ^{[ 57 ]}
• الميدالية الذهبية للجمعية الفلكية الملكية عام 1940؛ ^{[ 58 ]}
• وسام الاستحقاق لإسهامه المتميز في أبحاث المقذوفات في عام 1946. ^{[ 59 ]}

• انتُخب عضواً في الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة عام 1927؛ ^{[ 60 ]}
• انتُخب عضواً في الجمعية الفلسفية الأمريكية عام 1929. ^{[ 61 ]}

• الكويكب 2069 هابل ؛
• فوهة هابل على سطح القمر ؛
• تلسكوب هابل الفضائي المداري ؛
• قبة إدوين ب. هابل الفلكية، الواقعة في مدرسة إدوارد ر. مورو الثانوية، بروكلين ، نيويورك؛ ^{[ 62 ]}
• طريق إدوين هابل السريع، وهو جزء من الطريق السريع بين الولايات رقم 44 الذي يمر عبر مسقط رأسه مارشفيلد ، ميسوري؛ ^{[ 63 ]}
• مدرسة هابل المتوسطة، وهي مدرسة عامة في ويتون ، إلينوي، حيث عاش من سن الحادية عشرة فما فوق. ^{[ 64 ]}

في السادس من مارس/آذار 2008، أصدرت خدمة البريد الأمريكية طابعًا بريديًا بقيمة 41 سنتًا تكريمًا لهابل على ورقة بعنوان "العلماء الأمريكيون" صممها الفنان فيكتور ستابين . ^{[ 50 ]} وجاء في بيان التكريم: ^{[ 65 ]}

يُلقّب عالم الفلك إدوين هابل (1889-1953) بـ"رائد النجوم البعيدة"، وقد لعب دورًا محوريًا في فهم الطبيعة الشاسعة والمعقدة للكون. أثبتت دراساته الدقيقة للسدم الحلزونية وجود مجرات أخرى غير مجرتنا درب التبانة. ولولا وفاته المفاجئة عام 1953، لكان هابل قد فاز بجائزة نوبل في الفيزياء في ذلك العام.

من المرجح أن يكون الادعاء بأنه كان سيفوز بجائزة نوبل عام 1953 خاطئًا، على الرغم من ترشيحه للجائزة في ذلك العام. ^{[ 66 ]} ومن بين العلماء الآخرين المذكورين في قائمة "العلماء الأمريكيين": جيرتي كوري ، عالمة الكيمياء الحيوية؛ لينوس باولينغ ، الكيميائي؛ وجون باردين ، الفيزيائي.

• ألقى محاضرة هالي ^{[ 67 ]} في جامعة أكسفورد عام 1934 ؛
• قاعة المشاهير في ولاية ميسوري لعام 2003 ؛ ^{[ 68 ]}
• قاعة مشاهير كرة السلة في إنديانا لعام 2017. ^{[ 69 ]}
• تحكي مسرحية " عيد ميلاد الخلق" ، التي كتبها الفيزيائي حسن بادامسي من جامعة كورنيل، قصة حياة هابل. ^{[ 70 ]}