喬治·勒梅特

喬治·亨利·約瑟夫·愛德華·勒梅特，比利時人，生於比利時沙勒羅瓦，歿於魯汶。他身兼天主教神父，數學家，天體物理學家，並於天主教魯汶大學擔任物理學教授。他在《原始原子的假設》首先提出了宇宙大爆炸起源論，指出宇宙學紅移可透過宇宙膨脹來解釋，並於1927年估算了哈勃常數。這項理論後來被愛德文·哈勃的觀察所證實，故相關發現以前被命名為哈勃定律，直到2018年10月經國際天文聯合會表決透過更改為哈勃–勒梅特定律，以紀念勒梅特的貢獻。生平.家世.勒梅特家族來自法國波爾多，17世紀開始移居比利時沙勒羅瓦市西北邊名叫的小城，他們家連續五代都住在那裡。勒梅特家族是當地有名的亞麻紡織商，擁有自己的亞麻田。喬治·勒梅特的祖父愛德華-賽維爾·勒梅特去沙勒羅瓦市的馬西內爾礦區打工，非常勤奮好學，26歲就當上了礦區經理，但是由於與管理層高層意見不合，他辭職離開轉而做煤礦木材生意，由此發家致富。愛德華-賽維爾有兩女四男六個孩子，全部完成大學教育，最小的男孩名叫約瑟夫，就是喬治·勒梅特的父親。愛德華-賽維爾在1894年去世，恰好這一年喬治出生。約瑟夫是法學博士，他接管了父親留下的一家玻璃作坊，生意很好；他希望改進作坊裝置，投資換了一個新的烤爐，但是一場火災把他的財富化為烏有。約瑟夫把位於沙勒羅瓦的大屋賣掉還債，全家搬往布魯塞爾。他給一家公司當律師顧問，全家住進了一棟比以前小得多的樸素小屋。約瑟夫的妻子瑪格麗特·拉諾瓦是馬西內爾的酒館老闆的女兒，他們有四個兒子，喬治是老大，最小的男孩很早就夭折了。雖然家境不如以往，但是一家人還是生活得很快樂，主要是因為喬治的父母關係融洽相親相愛，他們教導孩子要和金錢保持距離，不要貪戀金錢。學業.十歲時，勒梅特進入沙勒羅瓦耶穌會辦的聖心中學學習。十六歲畢業後，去布魯塞爾的讀了一年的數學預科。1911年，進入天主教魯汶大學學習工程學和哲學，1914年7月21日拿到工程學博士學位。過了幾天，一戰爆發，他與小他兩歲的弟弟傑克一起參軍，擔任炮兵軍官，表現英勇獲得。據他的侄子，傑克的兒子後來回憶：爸爸和喬治叔叔還有另外一個朋友，本來說想騎腳踏車出去兜兜風，沒想到竟然是去加入了第五志願軍團，當兵上了戰場。1919年，他重返魯汶大學，學習數學和力學，同時準備擔任教區神父。教他力學的教授厄內斯特·巴斯基耶同時也是他在天文學方面的啟蒙導師。在那裡他遇到同學查爾斯·曼巴克，成為終身摯友。同年，獲得哲學學士學位；第二年完成題為《含有數個實變數的函式的約演算法》的論文，獲得數學博士學位。1922年，撰寫論文《愛因斯坦的物理學》，獲得比利時政府獎學金，第二年前往英國劍橋大學聖埃德蒙學院當研究助理，師從英國天體物理學家愛丁頓，期間學習現代宇宙學、恆星天文學及數值分析。1924年，前往哈佛大學深造，但是因為哈佛大學沒有設天體物理博士學位，不久以後他轉往麻省理工學院。在此期間結識了美國天文學家愛德文·哈勃、物理學家羅伯特·密力根及在羅威爾天文臺工作的天文學家維斯托·斯里弗。1925年他回到比利時，於魯汶大學任兼職講師。1927年7月，他回到麻省理工發表題為《相對論下於液態球體中的均一密度重力場》的博士論文，拿到了物理博士學位，在魯汶大學當上教授。在學術界的工作.1927年，勒梅特計算出了愛因斯坦場方程的一個嚴格解，這個解後來被稱為弗裡德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規，並由此指出宇宙是膨脹的。俄國數學家弗裡德曼在1922年也提出宇宙膨脹論的看法，但勒梅特對此並不知情。1927年，勒梅特在《布魯塞爾科學學會年鑑》上以法語發表了名為“將銀河外星雲的徑向速度考慮在內，均質宇宙的質量不變、半徑不斷增加”的論文，提出宇宙不是靜止的，而是在不斷地膨脹；他在斯里弗星系退行速度測量理論和哈勃的星系與地球距離理論的基礎上，第一次建立起了星系退行速度與它們和地球距離之間的關係，並首次估算了哈勃常數。但是因為文章是以法語發表的，沒有引起學術界的注意，而是以哈勃1929年發表的文章為準，將這一發現命名為“哈勃定律”。英國天文學家愛丁頓把勒梅特1927年的原始論文於1931年3月以簡短的英文譯本發表於《皇家天文學會月報》，但是由於當時哈勃的計算更為精確，按勒梅特本人的請求，他沒有把速度與距離之間關係的段落譯出來。學術界在2018年10月，以1927年勒梅特的原文為準，把定律改為“哈勃-勒梅特定律”。同年，勒梅特與愛因斯坦在第五屆索爾維物理研討會上遇到，勒梅特把自己的文章給他看，但持宇宙靜態論的愛因斯坦對他提出的宇宙膨脹論不以為然，愛因斯坦評論說：「你的數學計算無懈可擊，但是物理方面的觀點真是糟透了。」1931年，愛丁頓發表了勒梅特的論文譯本後，勒梅特被邀請到倫敦參與不列顛科學協會主辦有關物理宇宙與靈性兩者關係的會議。在會上，勒梅特提出原始原子論：宇宙由這一原始原子膨脹爆炸發展而來。他後來在《自然》上將理論詳細發表。1932年，勒梅特的理論在科普雜誌Popular Science上刊登，第一次將理論向公眾介紹。1949年，這一理論被持宇宙恆態論觀點的英國天文學家弗雷德·霍伊爾在一次BBC廣播採訪節目中嘲諷地稱為“大爆炸”而廣為流傳。1933年，勒梅特在《布魯塞爾科學學會年鑑》中發表關於宇宙大爆炸更詳細的論文，他懷疑太空的宇宙射線中可能留有最初爆炸的痕跡，於是開始了對宇宙射線的深入研究；在此過程中，因為牽扯到大量計算，接觸到最早的電子計算機，他對此非常感興趣，回到比利時之後，倡導建立了魯汶大學的計算中心，又於1958年為大學購買了第一部電子計算機。之後，他開始研究和改進計算機程式語言，成為比利時電子計算機的先鋒人物。勒梅特一生中與愛因斯坦四度會面：第一次在1927年的索爾維會議，第二次在1932年於比利時的會議，第三次在1933年一月於加州理工學院，第四次在1935年的普林斯頓大學。在1933年加州理工學院的會議上，當勒梅特詳細闡述了他的理論之後，據說愛因斯坦站起來鼓掌，並說：“這是我聽過的關於宇宙起源最優美並令人滿意的解釋。”然而，愛因斯坦可能並不是稱讚勒梅特的整套理論，而是特指宇宙射線可能是大爆炸遺留產物的假說。教學生涯.1925年，勒梅特在美國取得博士學位後，回到魯汶天主教大學當兼職講師，教授數學和物理。二十世紀三十年代，他陸陸續續在美國幾所大學充當客座教授：哈佛大學，麻省理工學院，加州理工學院，美國天主教大學以及普林斯頓大學。據一位他四十年代數學系的學生回憶，勒梅特是“一個博學的智者，但不是一個好的教育家⋯⋯有點像向日葵教授。”他從來不備課，來上課的第一句話常常是：上節課我們上到哪兒了？學生告訴他，他於是接下去講他要講的東西。上課的時候，他解釋一個計算過程：從這裡到那裡用某某公式，很容易就算好了。這時學生會提醒他，這個某某公式他從來沒教過... 於是他就轉去解釋這個公式。有次期末口試，他問學生問題，學生回答說這些您從來沒教過，於是他叫學生把課堂筆記給他看，他翻了一遍之後說好吧的確沒教過，重新問了其它問題。當時學校已經有電子計算機了，於是他把學生分成兩撥，一撥用計算機計算，另一撥人工計算，如果算出來的兩個結果不一樣，就把學生重新分組，繼續計算。但是他會分給學生啤酒作為獎勵。儘管在教學當中他常常有遺忘的小毛病，但是他為人可親，平易近人，課上課後都經常與學生互動交流。中國.勒梅特在1926年回魯汶大學教書的時候，被任命為魯汶中國天主教學生之家的負責人，負責他們的住宿及宗教生活，並且在1928-1958年間與畢業後的中國學生保持書信來往。這些書信仍保留在魯汶大學的資料中心。宗教與科學.1920年，勒梅特進入梅赫倫的修院學習神學，決定獻身教會；1923年，他完成修行成為神父。他說：“於我而言，科學和宗教信仰，在探索追求真理的道路上，缺一不可。”1951年，教皇庇護十二世宣稱勒梅特的理論為天主教提供了科學上的依據。勒梅特對教皇的言論表示不滿，認為自己的理論是中立的，宗教與他的理論沒有任何聯絡。勒梅特和教皇的科學顧問丹尼爾·奧·康奈爾說服教皇不要公開提及神創論，以及不要再發表關於宇宙學的看法。勒梅特認為宗教與科學並非互相沖突，但他亦反對將二者混為一談。1960年，勒梅特被教皇約翰二十三世任命為宗座科學院的主席。逝世.1964年，他心臟病發作一次，健康情況非常不好。1965年，他的助手兼同事奧登·奧達爾前來告訴他美國的兩個科學家發現了宇宙微波背景輻射，進一步證明了他關於宇宙起源的猜想。1966年6月20日，已經患有白血病的勒梅特在摯友查爾斯·曼巴克的陪伴下於魯汶的聖皮埃爾醫院逝世。6月24日，在雨中，他的靈柩回到故鄉沙勒羅瓦，葬在馬西內爾的家族墓地中。所獲榮譽及奬項.1934年，獲得比利時頒發的最高學術與科學獎項法朗基獎，提名人為愛因斯坦、夏爾-讓·德拉瓦萊·普桑及。1936年，獲得法國天文學會的最高獎項揚森獎。1941年，獲選為院士。1950年，比利時政府給他頒發應用數學時代獎，表彰他在1933-1942年間做出的貢獻。1953年，獲得英國皇家天文協會頒發的愛丁頓獎章，是奬章的首位獲得者。以他命名的事物.• 小行星1565以他的名字命名。• 月球中有一個以他的名字命名的隕石坑。• 新魯汶天主教大學的一棟教學樓以他的名字命名。• 2012年2月16日，歐洲太空總署宣佈取名“喬治·勒梅特”。• 2017年5月，他的兩尊塑像分別安放在法語區新魯汶天主教大學以及荷蘭語區魯汶天主教大學。• 2018年7月17日，谷歌以首頁圖示慶祝他124歲冥誕。• 2019年5月23日，Big Bang路開通，這是一條連線魯汶和新魯汶的腳踏車道，沿途設定一些解說點介紹勒梅特一生的工作。