從很久以前，以辯論的形式討論問(wèn)題和觀點(diǎn)就一直很普遍，對(duì)試圖理解宇宙的本質(zhì)和人類在其中的位置的科學(xué)家與哲學(xué)家來(lái)說(shuō)也不例外。

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到20世紀(jì)初，在哥白尼、開(kāi)普勒和伽利略等天文學(xué)家先驅(qū)的革命性思想和觀測(cè)結(jié)果的幫助下，我們對(duì)宇宙的理解已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。隨著更新更大的望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，我們對(duì)宇宙的認(rèn)知也在一再被修正。而關(guān)于宇宙的性質(zhì)和大小的爭(zhēng)論，在1920年達(dá)到了高潮。

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○ 19世紀(jì)中期，天文學(xué)家在夜空中觀測(cè)到了許多”螺旋星云“，他們對(duì)這些天體的本質(zhì)存在著分歧。| 圖片來(lái)源：ESO/P.Grobol

在1920年4月26日這天，美國(guó)華盛頓特區(qū)的史密森尼國(guó)家自然歷史博物館內(nèi)舉辦了一場(chǎng)偉大的科學(xué)辯論。當(dāng)時(shí)，由于天文學(xué)家對(duì)觀測(cè)到的“螺旋星云”的本質(zhì)存在認(rèn)知分歧，因而引發(fā)了一場(chǎng)關(guān)于螺旋星云的本質(zhì)以及宇宙大小的辯論。

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辯論雙方分別是利克天文臺(tái)的希伯·柯蒂斯（Heber Doust Curtis）和威爾遜山太陽(yáng)天文臺(tái)的哈羅·沙普利（Harlow Shapley）。總體而言，沙普利主張銀河系就是整個(gè)宇宙，并認(rèn)為像仙女座星云等螺旋星云都是一些小的天體，只不過(guò)是銀河系內(nèi)的一些氣體云；而柯蒂斯認(rèn)為，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的那些螺旋星云實(shí)際上是可以與銀河系相媲美的星系或島宇宙，他認(rèn)為仙女座星云中的新星比銀河系中還要多。

這場(chǎng)歷史性的“大辯論”其實(shí)有別于現(xiàn)代意義上唇槍舌劍你來(lái)我往的“辯論”，兩位天文學(xué)家各自有40分鐘的陳述時(shí)間，彼此描述自己對(duì)當(dāng)時(shí)宇宙的認(rèn)知。接著每人有一次反駁對(duì)方言論的機(jī)會(huì)，然后就是現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾的點(diǎn)評(píng)。雖然他們的焦點(diǎn)集中在螺旋星云的性質(zhì)和宇宙的大小上，但他們二人在多達(dá)14個(gè)問(wèn)題上存在不同意見(jiàn)。

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沙普利當(dāng)時(shí)是一名年輕而有抱負(fù)的天文學(xué)家，主要研究球狀星團(tuán)中的雙星系統(tǒng)的恒星性質(zhì)。從當(dāng)時(shí)被廣泛接受的觀測(cè)結(jié)果來(lái)看，球狀星團(tuán)更集中在某半邊天空，因此沙普利猜測(cè)，這部分天空是銀河系的中心。他利用造父變星的周期光度變化，粗略地計(jì)算了這些天體的距離，并揭示了我們的太陽(yáng)到銀河系中心的距離。

沙普利的研究結(jié)果將當(dāng)時(shí)認(rèn)為的宇宙大小從大約33000光年提高到了326000光年；并將太陽(yáng)從當(dāng)時(shí)的星系中心移到了65000光年之外的位置。然而，沙普利仍然認(rèn)為，它所計(jì)算出的整片宇宙都包含在我們的銀河系中。

柯蒂斯則是一位公認(rèn)的備受尊敬的天文學(xué)家。他在螺旋星云方面具有較為權(quán)威的學(xué)術(shù)地位。他堅(jiān)持傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，認(rèn)為銀河系的直徑只有32600光年左右，并且認(rèn)為太陽(yáng)所在的位置離銀河系中心非常近。另外，他主張所謂的螺旋星云實(shí)際上就是星系。他指出銀河系中的新星比螺旋星云中的要亮得多。他不相信造父變星是用于計(jì)算距離的可靠依據(jù)，并且對(duì)沙普利計(jì)算出的宇宙的新大小提出了異議?？梢哉f(shuō)，他對(duì)沙普利的所有新的距離結(jié)果都不表示不認(rèn)同。

不過(guò)在這場(chǎng)大辯論的最后投票中，沙普利獲得了更人的支持。

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故事的轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在1924年。天文學(xué)家埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）利用胡克望遠(yuǎn)鏡對(duì)仙女座“星云”進(jìn)行拍攝，尋找著造父變星。經(jīng)歷了不知多少個(gè)夜晚，他終于在1923年的十月，在當(dāng)時(shí)認(rèn)為的仙女座星云中，找到了一顆閃爍的造父變星。

隨后，哈勃利用觀測(cè)到的造父變星的周期和光度間的關(guān)系，計(jì)算出了造父變星V1的距離。來(lái)自V1的星光讓一件事情變得清晰無(wú)比，那就是所謂的仙女座“星云”的確在銀河系之外，它與我們的距離比沙普利所設(shè)想的要遠(yuǎn)得多。

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○ 圖中顯示的是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到的造父變星V1和哈勃在1923拍攝到的對(duì)比，時(shí)間相隔約90年。| 圖片來(lái)源：NASA/ESA/Hubble Heritage Team

這意味著，柯蒂斯是對(duì)的，銀河系絕不是整個(gè)宇宙，它只不過(guò)是浩瀚宇宙中眾多星系的一員。這顆位于仙女座星系的其中一個(gè)螺旋臂上的造父變星V1，也因此被稱之為“宇宙學(xué)史上最重要的一顆恒星”。

雖然柯蒂斯在宇宙大小的問(wèn)題上被證明是正確的，但關(guān)于誰(shuí)在真正意義上“贏得”了這場(chǎng)辯論，天文學(xué)家并無(wú)法達(dá)成一致觀點(diǎn)。因?yàn)樵谶@場(chǎng)爭(zhēng)辯中，沙普利的觀點(diǎn)也不是全都錯(cuò)誤，至少在認(rèn)為我們銀河系比之前認(rèn)為的要大這一點(diǎn)上，他是對(duì)的。此外，在沙普利的模型中，他認(rèn)為太陽(yáng)離銀河系中心很遠(yuǎn)；但柯蒂斯則將太陽(yáng)定位在星系中心附近。

在20世紀(jì)30年代，隨著天文學(xué)家羅伯特·特朗普勒（Robert Trumpler）明確證明了星際吸收的存在，并且隨著天文學(xué)家對(duì)球狀星團(tuán)的距離和分布的進(jìn)一步了解，導(dǎo)致了人們普遍認(rèn)為銀河系比之前預(yù)想的要大得多，同時(shí)也基本確定了太陽(yáng)不像之前所認(rèn)為的那樣處在銀河系中心附近。

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相較于柯蒂斯而言，沙普利在銀河系的大小以及太陽(yáng)位置的理解上更為正確；而柯蒂斯則在宇宙是由許多星系組成的，且螺旋狀星云只是其中一個(gè)與我們的星系非常類似的星系方面作出了正確預(yù)測(cè)。另外，沙普利也指出，造父變星可以作為距離測(cè)量的一個(gè)指示器，這一觀點(diǎn)也是正確的，造父變星至今仍是我們測(cè)量遠(yuǎn)處天體距離的基石。兩人都在同一個(gè)問(wèn)題上犯了錯(cuò)誤，那就是他們都認(rèn)為星光的星際吸收對(duì)確定星系的大小并不重要。

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○ 哈勃極深場(chǎng)：揭示了宇宙中成千上萬(wàn)的星系，而這些星系只占據(jù)天空非常非常微小的一部分。| 圖片來(lái)源：NASA & ESA

回頭看，這場(chǎng)被后世銘記的經(jīng)典辯論對(duì)人類認(rèn)識(shí)和理解宇宙產(chǎn)生了重大影響，它在我們對(duì)宇宙的大小、性質(zhì)以及我們?cè)谄渲形恢玫睦斫獍l(fā)展中發(fā)出了最理性、智慧的聲音與質(zhì)疑。據(jù)天文學(xué)家目前預(yù)計(jì)，宇宙中的星系數(shù)量有2萬(wàn)億個(gè)左右……我們或許永遠(yuǎn)無(wú)法獲悉宇宙的全部秘密，但這絲毫不會(huì)動(dòng)搖我們對(duì)探索宇宙時(shí)那義無(wú)反顧的前行步伐。

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