赤方偏移とドップラー効果
ほぼ同時に、クリスチャン-ドップラーという名前のオーストリアの物理学者は、天文学と数学を研究していました。 ドップラーは、光が波のように振る舞うことを知っていたので、星の動きがそれらの星から放出される光にどのように影響するかを考え始めました。 1842年に出版された論文では、ドップラーは、波の観測された周波数は、観測者との関係における波の源の相対速度に依存することを提案した（ドップラー、1842）。 彼は、船が波と同じ方向に移動している場合よりも、波の中に航海している場合、船がより速い速度（したがってより高い周波数）で水面上の波に遭遇する方法を記述し、海の上のセイルで船に類推した。
あなたは、道路の側に立っている間、あなたが今まで交通の音に耳を傾けている場合は、我々は今、彼の名誉でドップラー効果と呼ぶ周波数シフト、に精通 放出される波の実際の周波数は変化しませんが、通過する車両の速度は、それらの波があなたに到達する速さに影響します。 ドップラーは、我々は移動していた任意の星に同じ効果を見ることを提案しました: それらの色は、地球から離れて移動している場合（赤方偏移と呼ばれる）、スペクトルの赤方偏移に向かってシフトし、近くに移動している場合（青方偏移と呼ばれる）、スペクトルの青方偏移に向かってシフトします（図4参照）。 彼は、連星、またはお互いの周りを周回する星のペアでこのシフトを見ることができると予想していました。 最終的に、ドップラーの1842年の論文は、”二重星と天の特定の他の星の色の光について”と題され、私たちが宇宙を見る方法を変えるでしょう。 しかし、当時、望遠鏡は彼が提案したシフトを確認するのに十分敏感ではありませんでした。
ドップラーのアイデアは科学文献の一部となり、それによって他の科学者に知られるようになりました。 1900年代初頭までに、技術は最終的にドップラーに追いついたし、より強力な望遠鏡は、彼のアイデアをテストするために使用することができます。 1901年9月、アメリカ人のベスト・スリファーはインディアナ大学で力学と天文学の学士号を取得したばかりだった。 彼はアリゾナ州フラッグスタッフのローウェル天文台で一時的な助手として仕事を得たが、インディアナ州での大学院の仕事を続けていた。 彼が到着した直後、観測所は3プリズム分光器を手に入れ、スライファーの仕事はそれを天文台の24インチ望遠鏡に取り付け、太陽系内の惑星の自転を研究するためにそれを使うことを学ぶことだった。 数ヶ月の問題とトラブルシューティングの後、Slipherは火星、木星、土星のスペクトログラムを撮影することができました。 しかし、Slipherの個人的な研究の関心は、太陽系の惑星よりもはるかに遠くにありました。 ドップラーのように、彼は連星のスペクトルを研究することに興味があり、彼は天文台で暇な時間にそうするようになりました。
次の十年にわたって、スリファーはインディアナ大学で修士号と博士号を取得し、ローウェル天文台で星のスペクトルとドップラーシフトを測定する仕事を続けた。 特に、スライファーはらせん状星雲内の星に注目し（図5）、星のスペクトルに見られるシフトが、それらの星が属していた銀河が回転していることを示していることを期待していた。 確かに、彼は銀河が回転することを決定すると信じられており、それらが回転する速度を決定することができました。 しかし、1914年に15種類の星雲を研究した彼は、8月のアメリカ天文学会の会合で興味深い発見を発表しました：
大多数の場合、星雲は後退しています; 最大速度はすべて正です。..正の兆候の印象的な優位性は、私たちや天の川から逃げる将軍を示しています。Slipherは、ほとんどの銀河がスペクトルに赤方偏移を示し、すべてが宇宙で私たちから離れて動いているか、後退していることを示していることを発見しました（Slipher、1915）。 赤方偏移の大きさを測定することによって、彼は後退速度または物体が”逃げている速度を決定することができた。”Slipherは、宇宙に新しい視点を置く彼の観察から解釈をしていた、と応答で、彼は彼のプレゼンテーションのためのスタンディングオベーションを受けました。
図5:NASAの広視野赤外線サーベイエクスプローラによって赤外線で見られるように、Vesto Slipherによって研究されたらせん状星雲の一つであるアンドロメダ銀河。 画像©NASA スライファーは赤方偏移と銀河で彼の仕事を続け、1917年に別の論文を発表し、今25星雲を調べ、それらの21で赤方偏移を見た。 ベルギーの物理学者で天文学者のジョルジュ・レマートルは、マサチューセッツ工科大学で博士号を取得している間に、スリファーの研究に基づいて構築された。 彼はスライファーの測定値を宇宙全体に拡張し、スライファーの観測を説明するためには宇宙が拡大していなければならないと数学的に計算した。 彼は1927年の論文”銀河外星雲の視線速度を考慮した一定の質量と成長半径の均質な宇宙”（Lemaître、1927年）で彼のアイデアを発表したが、彼の論文は科学界からの広範な批判に会った。 イギリスの天文学者フレッド・ホイルはこの作品を嘲笑し、「ビッグバン」理論という用語をレマートルのアイデアの軽蔑的なニックネームとして造語した。 そして、アルバート-アインシュタイン以外の誰もが彼に”あなたの数学は正しいが、あなたの物理学は忌まわしい”（Deprit、1984）を書いて、Lemaîtreを批判しなかった。アインシュタインの批判は、私たちはしばしば科学への影響の面で見落とす二つのことを、個人的、文化的なコンポーネントを持っていました。
数年前、アインシュタインは彼の一般相対性理論（アインシュタイン、1916）を出版していた。 一般相対性理論は、宇宙が収縮するか膨張するかのいずれかでなければならないと予測していました–それは静的な宇宙を可能にしませんでした。 しかし、収縮したり拡大したりする宇宙は永遠ではありませんでしたが、静的で移動しない宇宙は永遠である可能性があり、当時の一般的な文化的信念は宇宙は永遠であるということでした。 アインシュタインは彼の文化的環境の影響を強く受けていた。 その結果、彼は一般相対性理論の理論が静的な宇宙と一致することを可能にする宇宙定数と呼ばれる「ファッジ因子」を発明した。 しかし、科学は民主主義や富国強兵ではありません; それは受け入れられるようになる最も一般的または最も一般的な結論ではなく、むしろ時間の経過とともに証拠のテストに立ち向かう結論です。 アインシュタインの宇宙定数は、新しい証拠によって挑戦されていました。
理解チェックポイント
科学者は、彼らの個人的な経験、彼らの信念、または彼らが参加している文化の影響を受けません。
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