從(cong) 很久以前，以辯論的形式討論問題和觀點就一直很普遍，對試圖理解宇宙的本質和人類在其中的位置的科學家與(yu) 哲學家來說也不例外。

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到20世紀初，在哥白尼、開普勒和伽利略等天文學家先驅的革命性思想和觀測結果的幫助下，我們(men) 對宇宙的理解已經發生了翻天覆地的變化。隨著更新更大的望遠鏡的出現，我們(men) 對宇宙的認知也在一再被修正。而關(guan) 於(yu) 宇宙的性質和大小的爭(zheng) 論，在1920年達到了高潮。

○ 19世紀中期，天文學家在夜空中觀測到了許多”螺旋星雲(yun) “，他們(men) 對這些天體(ti) 的本質存在著分歧。| 圖片來源：ESO/P.Grobol

在1920年4月26日這天，美國華盛頓特區的史密森尼國家自然曆史博物館內(nei) 舉(ju) 辦了一場偉(wei) 大的科學辯論。當時，由於(yu) 天文學家對觀測到的“螺旋星雲(yun) ”的本質存在認知分歧，因而引發了一場關(guan) 於(yu) 螺旋星雲(yun) 的本質以及宇宙大小的辯論。

辯論雙方分別是利克天文台的希伯·柯蒂斯（Heber Doust Curtis）和威爾遜山太陽天文台的哈羅·沙普利（Harlow Shapley）。總體(ti) 而言，沙普利主張銀河係就是整個(ge) 宇宙，並認為(wei) 像仙女座星雲(yun) 等螺旋星雲(yun) 都是一些小的天體(ti) ，隻不過是銀河係內(nei) 的一些氣體(ti) 雲(yun) ；而柯蒂斯認為(wei) ，通過望遠鏡觀測到的那些螺旋星雲(yun) 實際上是可以與(yu) 銀河係相媲美的星係或島宇宙，他認為(wei) 仙女座星雲(yun) 中的新星比銀河係中還要多。

這場曆史性的“大辯論”其實有別於(yu) 現代意義(yi) 上唇槍舌劍你來我往的“辯論”，兩(liang) 位天文學家各自有40分鍾的陳述時間，彼此描述自己對當時宇宙的認知。接著每人有一次反駁對方言論的機會(hui) ，然後就是現場聽眾(zhong) 的點評。雖然他們(men) 的焦點集中在螺旋星雲(yun) 的性質和宇宙的大小上，但他們(men) 二人在多達14個(ge) 問題上存在不同意見。

沙普利當時是一名年輕而有抱負的天文學家，主要研究球狀星團中的雙星係統的恒星性質。從(cong) 當時被廣泛接受的觀測結果來看，球狀星團更集中在某半邊天空，因此沙普利猜測，這部分天空是銀河係的中心。他利用造父變星的周期光度變化，粗略地計算了這些天體(ti) 的距離，並揭示了我們(men) 的太陽到銀河係中心的距離。

沙普利的研究結果將當時認為(wei) 的宇宙大小從(cong) 大約33000光年提高到了326000光年；並將太陽從(cong) 當時的星係中心移到了65000光年之外的位置。然而，沙普利仍然認為(wei) ，它所計算出的整片宇宙都包含在我們(men) 的銀河係中。

柯蒂斯則是一位公認的備受尊敬的天文學家。他在螺旋星雲(yun) 方麵具有較為(wei) 權威的學術地位。他堅持傳(chuan) 統的觀點，認為(wei) 銀河係的直徑隻有32600光年左右，並且認為(wei) 太陽所在的位置離銀河係中心非常近。另外，他主張所謂的螺旋星雲(yun) 實際上就是星係。他指出銀河係中的新星比螺旋星雲(yun) 中的要亮得多。他不相信造父變星是用於(yu) 計算距離的可靠依據，並且對沙普利計算出的宇宙的新大小提出了異議。可以說，他對沙普利的所有新的距離結果都不表示不認同。

不過在這場大辯論的最後投票中，沙普利獲得了更人的支持。

故事的轉折出現在1924年。天文學家埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）利用胡克望遠鏡對仙女座“星雲(yun) ”進行拍攝，尋找著造父變星。經曆了不知多少個(ge) 夜晚，他終於(yu) 在1923年的十月，在當時認為(wei) 的仙女座星雲(yun) 中，找到了一顆閃爍的造父變星。

隨後，哈勃利用觀測到的造父變星的周期和光度間的關(guan) 係，計算出了造父變星V1的距離。來自V1的星光讓一件事情變得清晰無比，那就是所謂的仙女座“星雲(yun) ”的確在銀河係之外，它與(yu) 我們(men) 的距離比沙普利所設想的要遠得多。

○ 圖中顯示的是哈勃太空望遠鏡拍攝到的造父變星V1和哈勃在1923拍攝到的對比，時間相隔約90年。| 圖片來源：NASA/ESA/Hubble Heritage Team

這意味著，柯蒂斯是對的，銀河係絕不是整個(ge) 宇宙，它隻不過是浩瀚宇宙中眾(zhong) 多星係的一員。這顆位於(yu) 仙女座星係的其中一個(ge) 螺旋臂上的造父變星V1，也因此被稱之為(wei) “宇宙學史上最重要的一顆恒星”。

雖然柯蒂斯在宇宙大小的問題上被證明是正確的，但關(guan) 於(yu) 誰在真正意義(yi) 上“贏得”了這場辯論，天文學家並無法達成一致觀點。因為(wei) 在這場爭(zheng) 辯中，沙普利的觀點也不是全都錯誤，至少在認為(wei) 我們(men) 銀河係比之前認為(wei) 的要大這一點上，他是對的。此外，在沙普利的模型中，他認為(wei) 太陽離銀河係中心很遠；但柯蒂斯則將太陽定位在星係中心附近。

在20世紀30年代，隨著天文學家羅伯特·特朗普勒（Robert Trumpler）明確證明了星際吸收的存在，並且隨著天文學家對球狀星團的距離和分布的進一步了解，導致了人們(men) 普遍認為(wei) 銀河係比之前預想的要大得多，同時也基本確定了太陽不像之前所認為(wei) 的那樣處在銀河係中心附近。

相較於(yu) 柯蒂斯而言，沙普利在銀河係的大小以及太陽位置的理解上更為(wei) 正確；而柯蒂斯則在宇宙是由許多星係組成的，且螺旋狀星雲(yun) 隻是其中一個(ge) 與(yu) 我們(men) 的星係非常類似的星係方麵作出了正確預測。另外，沙普利也指出，造父變星可以作為(wei) 距離測量的一個(ge) 指示器，這一觀點也是正確的，造父變星至今仍是我們(men) 測量遠處天體(ti) 距離的基石。兩(liang) 人都在同一個(ge) 問題上犯了錯誤，那就是他們(men) 都認為(wei) 星光的星際吸收對確定星係的大小並不重要。

○ 哈勃極深場：揭示了宇宙中成千上萬(wan) 的星係，而這些星係隻占據天空非常非常微小的一部分。| 圖片來源：NASA & ESA

回頭看，這場被後世銘記的經典辯論對人類認識和理解宇宙產(chan) 生了重大影響，它在我們(men) 對宇宙的大小、性質以及我們(men) 在其中位置的理解發展中發出了最理性、智慧的聲音與(yu) 質疑。據天文學家目前預計，宇宙中的星係數量有2萬(wan) 億(yi) 個(ge) 左右……我們(men) 或許永遠無法獲悉宇宙的全部秘密，但這絲(si) 毫不會(hui) 動搖我們(men) 對探索宇宙時那義(yi) 無反顧的前行步伐。

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