标题：林德布拉德
简介
  　　林德布拉德的主要科学工作是研究银河系和星团的结构和动力学。1926年为了解释银河系中恒星速度分布的不对称性,首次提出银河系由许多银河系次系组成,并证明银河系自转中心在人马座方向。他广泛地研究了星系的旋涡结构和旋涡星系的自转，发现星系中的恒星具有集中在旋臂中的趋向；他是星系动力学的先驱者之一。1942年他提出密度波理论来解释星系的旋涡结构。1920年他从事辐射平衡理论研究，并用以解释太阳临边昏暗现象。
1934年首次证明星际尘埃能够形成小粒子，并通过吸积过程而增大，这种过程对恒星的形成和演化能起很大的作用。他还利用晚型恒星的光谱紫区的吸收强度和恒星光度之间的关系，测定绝对星等，并利用氰分子吸收线的强度定出好几千个暗弱恒星的绝对星等，从而求出视差。
星系动力学先驱者
林德布拉德是星系动力学的先驱者之一。1926年他首次全面建立了银河系自转理论。1942年提出了解释星系旋涡结构的“密度波理论”。此外，1934年首次证明了星际尘埃通过吸积过程而增大，推动了恒星形成与演化的研究。他还建立了一种崭新的光度定标方法，利用氰分子吸收线强度差别确定上千个暗弱星的光度和距离。1948年获瑞典皇家天文学会金质奖章。
星系旋臂形成秘密
借助类比推理探索星系旋臂形成的秘密在茫茫的宇宙中，和银河系同一等级的恒星系统即星系何止千千万万，但从外观形态上看，则可归结为三大类型：扁率各不相同的椭圆星系；形同水中旋涡、具有两条或更多条螺线状“旋臂”的旋涡星系；形状不定的不规则星系。人类所在的银河系是属于标准的旋涡星系。自1845年罗斯在观测猎犬座星系M51时发现旋涡星系存在以来，其神秘而壮观的旋臂结构起源之谜，一直令天文学家浮想联翩，夜不能寐。进一步的观测发现，旋臂都在恒星富集之处，主要成员大都是明亮的年轻恒星，以及由之产生的稠密气体——尘埃云，其中有许多电离状态的氢云（即电离氢区）。新的恒星以特别高的速率在旋臂处生成，堪称恒星的摇篮。
“密度波”概念如何合理地解释星系旋臂的形成呢？种种假说应运而生。林德布拉德在1942年首创“密度波”概念，并在1964年被林家翘等人所发展。如果整个星系犹如铁饼或老式留声机唱片那样的刚体在旋转，则上面的螺旋花纹的可经久不变便不会让人吃惊了。但星系是由几十亿乃至几千亿颗恒星构成的，此外还有大量的星际气体和尘埃物质。当它们环绕星系中心作旋转运动时，离中心越近旋转周期就越短，即角速度越大。按理旋臂应该越缠越紧，最后缠卷成一团，最终使旋臂消失殆尽。可至今尚未观测到这种现象。有人认为维持旋涡结构的力量来自星际磁场，但观测和演算结果都显示磁场强度不足以维持这种奇特的结构。那么是什么机制形成这种花样的呢？出身于海军军官家庭的林德布拉德，在苦苦思索多少年之后，有一天忽然想到了大海里的水波。
战争启发
1942年的欧洲，战云密布。斯大林格勒大血战正在进行，这是一场关系到欧洲和人类命运的大搏斗。忧心忡忡的林德布拉德迎着晨风，在波罗的海西岸著名的海港斯德哥尔摩的海滩上漫步，身后留下了一串脚印。他在苦苦地思索：欧洲被卷入了战争的可怕旋涡，那是希特勒纳粹德国造成的；那星系的旋涡又是什么原因造成的呢？不久前有人说，这得去问上帝。但如果什么都去问上帝，那还要科学家干什么？最近有人将之归因于星系磁场，恒星就像磁场里的铁粉呈花纹状排列。如果真的如此，星系磁场强度则大得不可思议，显然同观测结果不符。那么到底是什么原因呢？一群海鸥掠过水面，激起了无数涟漪。“哦，水波！水波！”他惊奇地大声喊道。“我苦苦思索了多年，怎么没有想到水波呢？！”他拍了拍自己的脑袋，喃喃自语，思潮起伏。
星系旋臂结构形成的著名假说——“密度波理论”诞生了。类比方法使林德布拉德蓦然开窍：如果把星系比作流体而不是刚体，把星系里的无数恒星比作旋涡运动的水分子，那旋臂结构可以看成是种流体波，即密度波或压缩波。旋臂并非刚性的物质臂，而是由于路经这些区域的恒星和星际气体以及尘埃因引力作用而密集，密度加大而速度减慢，过了旋臂则因密度减小而加快了速度。旋臂中的“居民”不是一成不变的，而是川流不息的。这就解释了星系旋臂不产生缠绕的原因。
当他从海边回来时，路上碰到一队修路工人正在翻修因空袭而被破坏的路面，行人和汽车行至此处都因交通拥挤而不得不放慢速度。这更进一步证实了他的想法。作为类比，狭窄地带的交通状况不就是旋臂形成的状况吗？！他如梦初醒，匆匆赶回书房，奋笔疾书起来。海风从窗口徐徐吹来，窗外是朝阳辉照着的变幻的大海。海的那边就是古时候的哥尼斯堡，虽然看不见，但他却听到了曾经生活在那里的先哲康德的一句名言：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”
斯德哥尔摩的名称由stock（木棒）和holm（岛）组成。当地传说古时候梅拉伦湖上漂浮着一根木头，引导来自锡格蒂纳的第一批移民至此建立城市。类比法也是这样一根神奇的浮木，使林德布拉德终于找到了解开星系旋臂秘密的答案。
博士学位论文
特征标记方法指引发现新的“量天尺”
1920年，林德布拉德在乌普萨拉大学通过了博士学位答辩，他以论文“应用辐射转移理论解释太阳临边昏暗”令学术界瞩目。自此，他的命运的太阳也在冉冉升起。比海洋更浩瀚的是天空。如果说他的父亲一辈子都在大海里游弋，则林德布拉德从小就立志要在无垠的星海里飞翔。他深受家庭熏陶，但却未继承父业。他惊叹天文学在航海中的“导航”作用，自己竟然会迷上了星星。毕业后他被派往美国利克天文台和威尔逊天文台从事考察和研究，那里良好的条件使他的才华得到施展。在两年不到的时间里，他找到了确定暗弱恒星光度的一种新的分光光度标准，从而找到了确定天体离地球距离的新的“量天尺”。天文学家多年望而生畏的难题，一朝解决。其重要原因在于林德布拉德勤于思考，立意新颖。具体地说，正是特征标记法的思路引导他巧妙地走出了使人望而生畏的沼泽之地。
“梁国虽好，不是久恋之家。”林德布拉德深知他的根和他的事业都在祖国。1922年回国后，他担任乌普萨拉大学天文台台长贝里斯特朗的助理，继续从事对暗星光度的巡天观测，这一研究领域最终形成了林氏学派。
对遥远的天体辐射到地球的星光进行光谱分析以测量其光度强弱，在天文学上被称为“分光光度测量”。作为研究天体物理性质的重要方法之一，它得益于19世纪末以后照相术、分光术和测光术的发展，另外还凭借有一定光谱分辨率的仪器，如各类恒星摄谱仪、光电分光光度计等。林德布拉德当时在乌普萨拉大学天文台用的是各种摄谱仪中最简单的一种：在天体照相仪的物镜前加上一块用以分解光谱的棱镜，然后用照相机把光谱拍摄下来进行比较和测算，这比用肉眼观测和记忆强多了。仪器虽谈不上先进，但采用的方法却很新颖，一举可测出几千颗暗星的距离，他因此一鸣惊人。
在林德布拉德之前，柯舒特和亚当斯已发现同一种光谱型的恒星（如光度较弱的矮星和光度较强的巨星）大多谱线强度一样，但也有某些谱
于同一谱线在金牛座α星的光谱强度，而同时SrⅡ4216 线却正好相反。如能找到这些特殊谱线并配对，估计其强度差就可求出待定恒星的光度。林德布拉德执意要找到这种特征谱线。他终于发现，在巨星和矮星中氰分子（CN）吸收带强度差别显著，以这种强度差为横坐标，光度（绝对星等）为纵坐标，可得到一光滑曲线（归算曲线），就能迅速推知未知距离恒星的实际光度。他的方法远胜于前人，因为这种谱线即使在很低色散的光谱中也是明显可见的。因此林氏方法很快成为天文学界普遍采用的新的“量天尺”。因为测得光度就可推算离地球的实际距离，宇宙鸿沟被填平了！
方法揭示
特征分类方法揭示银河系有次系统
银河系的恒星约有1011量级的个数，它们自由自在的邀游决不是杂乱无序的。早在20世纪20年代，林德布拉德就提出星系绕自己的中心旋转的理论。但是从表面上来看，恒星运动并不是对称性的，几乎同共同的绕转运动相矛盾。进一步统计后发现，相对于太阳空间速度越大的恒星（高速星）越是强烈趋向于空间某一区域，好像那里是宇宙旋涡的中心似的。例如，速度大于100公里/秒的恒星，一致趋向银经175°～365°天区，仿佛是急急忙忙要到那里赴宴似的。早在1895年，荷兰的卡普坦就发现恒星空间运动的方向分布既不是随机任意的，又不是对称的。他进一步研究后发现了所谓“二星流”特异现象。恒星相对太阳系有两个集中运动方向，即扣除太阳运动效应外，银河系所有恒星都分成两派，“骑墙派”和“第三条道路”并不存在。“二星流”的发现一时轰动了天文学界，引起轩然大波，也强有力地推动了学界精英纷纷投身研究。那“二星流”的本质又是什么呢？
银河系自转理论第一人
林德布拉德是第一个系统建立银河系自转理论的人。他认为“二星流”是由银河系自转效应引起的。为了解释恒星运动的不对称性，林德布拉德进而提出了银河系存在空间运动、空间分布和物理特性方面互有区别的“次系”。不同的次系有一些互相混杂，但按特征不同仍可以分为三类：一类是扁平次系，高度集聚于铁饼状的银道面两旁，形成扁平形状的恒星系统，大都是早型恒星如O型星次系、B型星次系、经典造父型变星次系和银河星团次系等。另一类是球状次系，以银河系中心为集聚点，形成球状系统，如天琴座RR型变星次系、亚矮星次系和球状星团次系等。最后一类是中介次系，介于扁状与球状之间。林德布拉德按照恒星的空间分布和运动特征对它们加以分类，并指出存在高速星和低速星的原因在于运动的相对性效应。因为太阳以250公里/秒左右的速度绕银河系的轴心（银心）运动时，那些相对于整体银河系几乎是静止的球状次系就显示出高速的表观现象，而与太阳差不多速度的就表现为低速星现象。次系实际上就是星族，即星星的不同“种族”，就像地球上有黄种人、白种人和黑种人等一样。
林德布拉德的星系自转理论和次系概念简洁明了地解开了貌似复杂的恒星运动之谜，使之得到自洽的解释。根据事物的特征而分类，根据已有的共同特征去外推可能的对应特征，往往会使思维在困境中产生跳跃。