弗里茨·茨维基

弗里茨·茨维基（德语：Fritz Zwicky，1898年2月14日—1974年2月8日），瑞士天文学家，他的一生几乎都在加州理工学院工作，在理论和观测天文学上，包括超新星、星系团等方面做出了重要的贡献。

弗里茨·茨维基
出生	(1898-02-14)1898年2月14日 保加利亚公国瓦尔纳
逝世	1974年2月8日(1974岁—02—08)（75岁）  美国加利福尼亚州巴塞迪纳
居住地	美国
公民权	瑞士
母校	苏黎世联邦理工学院
知名于	暗物质、超新星、星系、中子星
信仰	无
奖项	总统自由勋章 (1949)[1] 英国皇家天文学会金质奖章 (1972)[2]
科学生涯
研究领域	天文学
机构	加州理工学院
博士导师	彼得·德拜 和 保罗·谢尔（英语：Paul Scherrer）

生平

弗里茨·茨维基于1898年出生于保加利亚的瓦尔纳，父亲是瑞士人。他的父亲弗里多林·茨维基(生于1868年)，是保加利亚著名的实业家，亦曾担任挪威驻瓦尔纳的大使 (1908-1933年)^[3]。茨维基在瓦尔纳的住屋是由弗里多林·茨维基设计和建造的。弗里茨的母亲，Franziska Vrček (出生于1871年)，是捷克人。弗里茨是茨维基家中三个孩子中最大的：他的两个弟妹是弟弟鲁道夫 (Rudolf) 和妹妹莱昂尼 (Leoni)。 弗里茨的母亲死于1927年，直到1945年回到瑞士之前，他和父亲弗里多林都留在保加利亚的瓦尔纳。他的妹妹莱昂尼在保加利亚的瓦尔纳结婚，并且终其一生都住在这个城市^[4]。

在1904年，弗里茨六岁时，被送到在瑞士格拉鲁斯的祖父母处，“茨维基祖先所住的一州，学习商务”^[5]。他于瑞士苏黎世的苏黎世联邦理工学院就读时，兴趣转移到数学和物理，并且接收了先进的数学和实验物理学。1920年茨维基毕业于瑞士的苏黎世联邦理工学院，1922年在该校获得博士学位。在1925年，他获得洛克斐勒基金的“国际奖学金”之后，移民到美国，和加州理工学院的罗柏特·密立根一起工作^[5]。

他在宇宙论中所设置的一些数值，对今天我们所认识的宇宙有深远的影响。他在1942年被任命为加州理工学院的天文学教授，同时还是喷射飞机工程公司的研究主任/顾问 (1943-1961年)，而在他的职业生涯中，大部分时间都是和威尔逊山天文台和帕罗马山天文台的工作人员。他开发出最早期的喷射引擎并且拥有50项以上的专利，许多喷射推进器，他也是水下喷射引擎 (时间在1949年3月14日)、两段喷射马达和逆水脉冲器的发明者^{[来源请求]}。

在1932年4月，弗里茨·茨维基和桃乐西·弗农·盖茨结婚，她是当地显赫的家族，参议员柏特·盖兹的女儿。她在大萧条时期以金钱资助帕罗马山天文台的设备。罗斯福总统的表哥尼古拉斯·罗斯福，娶了亚·盖兹，是他的姻亲。茨维基和桃乐西在1941年离婚^[6]。在1947年， 茨维基在苏黎士和瑞士籍的安娜·玛格丽莎结婚，他们育有三个女儿：玛格丽特、Franziska、和 Barbarina，还有三个孙子在他逝世后才出生。国家图书馆位于格拉鲁斯的茨维基博物馆收藏了许多他的论文和在科学上的工作，在瑞士的弗里茨·茨维基基金会 （页面存档备份，存于互联网档案馆）进行他有关 "型态分析"的想法。弗里茨·茨维基于1974年2月8日在巴塞迪纳逝世，并安葬在瑞士的莫里斯。

学术上的成就

这块纪念碑安置于兹威基在瓦尔纳诞生的屋子前。其中明确的提到他对中子星和暗物质理解的贡献。

超新星和中子星

兹威基和他的同事沃尔特·巴德，于1953年率先在天文台的最高峰上使用施密特望远镜。他亲手将巴纳德施密特抛光处理的镜片从德国带回来。在1934年，他和巴德提出超新星这个名词，并且假设它们是由普通的恒星转变成为中子星，并且是宇宙线的来源^[7][8]。他有先见之明的洞察力，对之后几十年在宇宙年龄和大小的测量，有着深远的影响。

为了支持此一假说，兹威基开始搜捕超新星，在长达52年的时间内 (从SN 1921B开始至SN 1973K) ^[9]，他个人总共发现了120颗 (和一颗与保罗·维尔特合作发现的SN 1963J)。直到2006年，这仍然是有效的记录 (当时的亚军是Jean Mueller，发现了98颗超新星和共同发现9颗)。

标准烛光

在1938年，兹威基的同事沃尔特·巴德建议使用超新星做为估计遥远深空距离的标准烛光^[10]，因为Ia超新星显示一种共通的光度峰值。他们建立了众所周知的宇宙距离尺度的内禀光度。

遥远的Ia超新星显示与哈伯距离的关联是非线性的，科学家已经从宇宙膨胀速率变化的加速上做了解释^[11]。

重力透镜

在1937年，兹威基指出，以之前发现的爱因斯坦效应，星系团可以做为重力透镜 ^[12]。但直到1979年观测到被称为"双类星体"的Q0957+561，这种效应才获得证实^[13]。

暗物质

在1933年研究后发座星系团时，茨维基率先使用维里定理推断出其内部有看不见的物质，这就是现在所说的暗物质^[14]。他可以推断在集团中星系的平均质量，而获得的数值远大于从光度所得到质量的160倍，他提出绝大部分的物质都是漆黑看不见。在今天，相同的计算显示出较低的比值，因为发光物质的质量增加了；但是这依然显示绝大部分的物质是黑暗的^[15]。

光线老化

主条目：光线老化

当爱德温·哈伯发现了星系距离和红移所对应的速度之间有线性的关系时^[16]，茨维基立即设想这种效果不是由于星系的运动，而是一些令人费解的现像，造成光子在穿越空间时能量神秘的损失。他认为最有可能的候选过程是，光子与重力的交互作用时受到拖曳而将动能传输给环绕在周遭的质量；并且尝试建议将这种效果建立在以广义相对论为基础的声学理论上。他也曾考虑但排除了涉及自由电子交互作用或空间膨胀的解释^[17]。

茨维基在1929年对空间膨胀抱持怀疑的态度，因为他认为当时测量的值似乎太大了。直到1956年沃尔特·巴德改正了以造父变星为基础的距离尺度，才首度准确的测量出膨胀的速率^[18]。宇宙学的红移现在已经是对空间膨胀常规的认知，是大爆炸宇宙学的一个特点^[19]。

形态学的分析

茨维基也发展一般化的形态学分析，这是有系统的结构方法和调查所有集合体的关系，包括多维、通常非量化、和复杂的问题^[20]。他在1969年以此为题写了一本书^[21]，并且宣称他的许多发现都是使用这种方法获得的。

星系和星系团目录

茨维基花费了相当多的时间蒐寻星系和制做目录。从1961年至1968年，他与同事发表了六卷综合性的星系和星系团目录。这些都由巴塞迪纳的加州理工学院出版：

1. Zwicky, F.; Herzog, E.; Wild, P., Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (vol 1), 1961 [2011-03-06], （原始内容存档于2008-02-18）
2. Zwicky, F.; Herzog, E., Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (vol 2), 1963
3. Zwicky, F.; Herzog, E., Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (vol 3), 1966
4. Zwicky, F.; Herzog, E., Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (vol 4), 1968
5. Zwicky, F.; Karpowicz, M.; Kowal, C.T., Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (vol 5), 1965
6. Zwicky, F.; Kowal, C.T., Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies (vol 6), 1968。

在原始目录中的星系被称为茨维基星系，而且迄今这个目录依然不断的在更新^[22]。茨维基与他的妻子玛格丽莎也出版了一本重要的致密星系目录，有时就简单的只称为红皮书。

Zwicky, F.; Zwicky, M.A., Catalogue of selected compact galaxies and of post-eruptive galaxies, 1971 [2011-03-06], （原始内容存档于2019-03-28）

中子星

茨维基是中子发现初期少数认同存在中子星这一观点的科学家之一。1934年，他与巴德共同发表文章称，中子简并压能够支持质量超过钱德拉塞卡极限的恒星^[23]。

纪念

虽然茨维基一生大部分的时间在美国工作，但他一直保留了瑞士国籍。1974年2月8日，茨维基在美国加利福尼亚州的帕萨迪纳去世。为纪念他，第1803号小行星和月球上的一座环形山以他的名字命名。

参见

• 超新星
• 星系团

参考文献

1. Greenstein, J.L., Fritz Zwicky - Scientific Eagle (obituary) (PDF), Engineering and Science (CalTech), March–April 1974: 15–19 [2007-07-14], （原始内容存档 (PDF)于2021-12-09）
2. Meeting of the Royal Astronomical Society (PDF), February 1972 [2007-07-14], （原始内容存档 (PDF)于2021-12-09）
3. Организират конференция, посветена на родения във Варна астроном Фриц Цвики. нес+. 2008-02-13 [2010-03-18]. （原始内容存档于2010-02-01） （保加利亚语）.
4. Ivanova, Natasha, 110th anniversary of the astrophysicist Fritz Zwicky, Astronomical Observatory and Planetarium of Varna （保加利亚语）
5. Panek, Richard. The Father of Dark Matter. Discover: pp.81–87 （英语）. 引文格式1维护：冗余文本 (link)
6. Muller, R., Fritz Zwicky: Leben und Werk des grossen Schweizer Astrophysikers, Raketenforschers und Morphologen (1898-1974), Verlag Baeschlin, 1986 （德语）
7. Baade, W.; Zwicky, F. On Super-Novae. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1934, 20: 254–259. PMID 16587881. doi:10.1073/pnas.20.5.254.
8. Baade, W., W.; Zwicky, F. Cosmic Rays from Super-novae. Proceedings of the National Academy of Science. 1934, 20 (5): 259–263 [2011-03-04]. doi:10.1073/pnas.20.5.259. （原始内容存档于2019-03-28）.
9. List of Supernovae, [2007-07-10], （原始内容存档于2011-07-19） (provided by CBAT （页面存档备份，存于互联网档案馆）)
10. Baade, W., The Absolute Photographic Magnitude of Supernovae, Astrophysical Journal, 1938, 88: 285–304, doi:10.1086/143983
11. Perlmutter, S., Supernovae, Dark Energy, and the Accelerating Universe (PDF), Physics Today, April 2003, 56 (4): 53–60 [2011-03-04], doi:10.1063/1.1580050, （原始内容存档 (PDF)于2021-06-22）
12. Zwicky, F., Nebulae as Gravitational Lenses, Physical Review, February 1937, 51 (4): 290 [2011-03-04], doi:10.1103/PhysRev.51.290, （原始内容存档于2012-04-18）
13. Walsh, D.; Carswell, R.F.; Weymann, R.J., 0957 + 561 A, B - Twin quasistellar objects or gravitational lens, Nature, May 31, 1979, 279 (5712): 381–384 [2011-03-04], PMID 16068158, doi:10.1038/279381a0, （原始内容存档于2019-03-28）
14. Zwicky, F., Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln, Helvetica Physica Acta, 1933, 6: 110–127 [2011-03-05], （原始内容存档于2016-06-04） See also Zwicky, F., On the Masses of Nebulae and of Clusters of Nebulae, Astrophysical Journal, 1937, 86: 217 [2011-03-05], doi:10.1086/143864, （原始内容存档于2017-04-10）
15. Some details of Zwicky's calculation and of more modern values are given in Richmond, M., Using the virial theorem: the mass of a cluster of galaxies, [2007-07-10], （原始内容存档于2014-12-27）.
16. Hubble, E., A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae, Proceedings of the National Academy of Sciences, 1929, 15 (3): 168–173 [2020-10-12], PMID 16577160, doi:10.1073/pnas.15.3.168, （原始内容存档于2021-02-12）
17. Zwicky, F., On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space, Proceedings of the National Academy of Sciences, 1929, 15 (10): 773–779 [2011-03-06], PMID 16577237, doi:10.1073/pnas.15.10.773, （原始内容存档于2018-10-05） (full article （页面存档备份，存于互联网档案馆）)
18. Baade, W., The Period-Luminosity Relation of the Cepheids, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 1956, 68 (400): 5–16 [2011-03-06], doi:10.1086/126870, （原始内容存档于2019-03-28）
19. Singh, S., Big Bang, Fourth Estate, 2004, （原始内容存档于2007-06-30）
20. Ritchey, T., General Morphological Analysis: A General Method for Non-Quantified Modelling (PDF), 2002 [2007-07-10], （原始内容存档 (PDF)于2021-02-22）
21. Zwicky, F., Discovery, Invention, Research Through the Morphological Approach, Toronto: The Macmillian Company, 1969 [2011-03-06], （原始内容存档于2021-10-13）
22. The Updated Zwicky Catalog of Galaxies (UZC), [2007-07-10], （原始内容存档于2022-02-03） at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
23. Baade, W., Zwicky, F., 1934, Physical Review, 46, 76.

作品

• Zwicky, F., On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space, Proceedings of the National Academy of Science, October 1929, 15 (10): 773–779, Bibcode:1929PNAS...15..773Z, PMC 522555 , PMID 16577237, doi:10.1073/pnas.15.10.773. This is the article that proposes a tired light model to explain Hubble's law. (full article （页面存档备份，存于互联网档案馆）)
• Baade, W.; Zwicky, F., On Super-novae, Proceedings of the National Academy of Science, 1934, 20 (5): 254–259, Bibcode:1934PNAS...20..254B, PMC 1076395 , PMID 16587881, doi:10.1073/pnas.20.5.254, and Baade, W.; Zwicky, F., Cosmic Rays from Super-novae, Proceedings of the National Academy of Science, 1934, 20 (5): 259–263, Bibcode:1934PNAS...20..259B, doi:10.1073/pnas.20.5.259. These consecutive articles introduce the notion of a supernova and a neutron star respectively.
• Zwicky, F., On Collapsed Neutron Stars, Astrophysical Journal, November 1938, 88: 522–525, Bibcode:1938ApJ....88..522Z, doi:10.1086/144003. The idea of a neutron star, previously introduced in the supernova paper, is explained along with the idea of critical stellar mass and black holes.
• Zwicky, F., On the Formation of Clusters of Nebulae and the Cosmological Time Scale, Proceedings of the National Academy of Science, December 1939, 25 (12): 604–609, Bibcode:1939PNAS...25..604Z, doi:10.1073/pnas.25.12.604. Zwicky argues that the shape of nebulae indicate a universe far older than can be accounted for by an expanding universe model.
• Zwicky, F., A Mosaic Objective Grating for the 18-inch Schmidt Telescope on Palomar Mountain, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, August 1941, 53: 242–244, Bibcode:1941PASP...53..242Z, doi:10.1086/125331. Zwicky was a great advocate for the use of the wide angle Schmidt telescope, which he used to great effect to make many discoveries.
• Zwicky, F., Report on certain phases of war research in Germany, Aerojet Engineering Corp, 1945. Zwicky did work on jet propulsion and other matters with Aerojet corporation during and after the war.
• Zwicky, F., Morphological astronomy, Springer-Verlag, 1957. In this book Zwicky gives free rein to his ideas on morphological research as a tool for making discoveries in astronomy.
• Zwicky, F., Nuclear Goblins and Flare Stars, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, October 1958, 70: 506–508, Bibcode:1958PASP...70..506Z, doi:10.1086/127284. As well as proposing neutron stars, Zwicky also proposed unstable aggregations of neutron density matter within larger stars.
• Zwicky, F., Discovery, invention, research through the morphological approach, MacMillan, 1969. Zwicky also proposed that the morphological approach could be applied to all kinds of issues in disciplines going far beyond basic science.

外部链接

• Richey, T., Fritz Zwicky (PDF), [2007-07-10], （原始内容存档于2007-04-28）
• Maurer, S.M., Idea Man (PDF), Beamline (SLAC), 2001, 31 (1) [2007-07-10], （原始内容存档 (PDF)于2007-07-10）
• Knill, O., Supernovae, an alpine climb and space travel (biographical notes), 1998 [2007-07-10], （原始内容存档于2016-04-14）