宇宙有多大？纪念98年前的一场伟大辩论

1920年4月26日，在美国史密松自然历史博物馆举行了一场著名的辩论，就宇宙的尺度问题进行了探讨。

这场辩论的结果深刻影响了我们对于宇宙的认识，天文史学界将其称作“大辩论”（Great Debate）。

哈勃超深场图像。这里的每一个亮点都是一个星系。为了得到这个认识，我们在中间走了很长很长的路（来源：NASA）

“宇宙仿佛大海，星系便是散落其中的岛屿。”

1920年4月26日，在美国史密松自然历史博物馆举行了一场著名的辩论，这场辩论的结果深刻影响了我们对于宇宙的认识，也因此在天文学历史上占有重要地位，天文史学界将其称作“大辩论”（Great Debate）。写反馈打开搜狐新闻，体验更流畅

这场辩论的双方分别是美国著名天文学家，时任哈佛大学天文台台长的哈罗·沙普利（Harlow Shapley，1885 –1972）以及当时在美国匹兹堡大学任职的另一位美国天文学家赫尔伯·柯蒂斯（Heber Curtis，1872~1942），因此有时候也将这场辩论称作“沙普利-柯蒂斯辩论”。

哈罗·沙普利（来源：wiki）

这场辩论举办的背景是当时在主流天文学界，天文学家们对于宇宙的范围存在严重观点分歧，因此在美国科学院的协调下，双方的代表人物进行一场公开，公正，接受同行评估的学术大辩论，以探求最终的真相。

在辩论举行之前和之后一段时间，双方均公开发表一系列正式的学术论文，为自己的论点提供证据支持，并接受同行评议。而在辩论现场，双方也主要就几个问题进行了辩论，主要围绕当时所谓的“漩涡星云”（spiral nebulae）的本质问题，以及宇宙的尺度问题展开。

辩论的另一方：柯蒂斯（来源：wiki）

沙普利相信望远镜中观测到的那些模糊不清的“星云”应该相对较小，位于银河系内部；而柯蒂斯不同意这种观点，他认为那些所谓的“星云”实际上是独立的星系，它们非常巨大，但是距离非常遥远。

主要观点与依据

沙普利一方的主要观点是认为银河系基本就是可观测宇宙的全部。他相信当时望远镜中观测到的那些被称作“漩涡星云”的模糊天体，比如说仙女座星云实际上都是位于银河系内部的。他的证据是：如果仙女座星云不是银河系内部的，那么它的距离就要在10的8次方光年以上，这是无法想象的距离——当时的很多天文学家也同意这样的观点。

当时的另一位天文学家，学术权威之一的艾德琳·曼恩（Adriaan van Maane）也站出来支持沙普利的观点，并提供了一项观测证据，他宣称自己观测到了风车星系的转动。如果风车星系的确是一个非常遥远的星系，而且可以在几年的时间尺度下被观察到转动现象，那么它的实际转动速度将极为惊人，甚至超过光速，而这是不可能的，因此只有一种可能性，那就是类似风车星系这样的模糊不清的天体，实际上距离不可能那么远。

风车星系，编号Messier 101 或 NGC 5457，距离地球2100万光年（来源：NASA）

沙普利还有另外一个证据，那就是对仙女座大星云内部新星爆发的观测，他注意到有时候爆发的一个新星，其亮度甚至会超过整个大星云的亮度。如果仙女座大星云实际上是一个独立的星系，也就是仙女座大星系的话，那么这种一颗星的亮度盖过整个星系的事情，其释放的能量之巨大是无法想象的，甚至是不可能的。

对于沙普利的观点，柯蒂斯提出了不同的看法，他坚信，包括所谓仙女座大星云在内，那些被认为是“星云”的模糊天体，实际上都是独立于银河系之外的其他星系，类似18世纪的德国哲学家康德所说的“宇宙岛”概念。

星系NGC4526附近发生的一次超新星爆发（左下角），亮度超过了其所在星系（来源：NASA）

柯蒂斯提出的反驳证据包括，他发现仙女座星系中的新星数量要比银河系中更多。他指出，如果仙女座星系真的是银河系的一小部分，那如何解释这一部分发生新星现象的频率和数量要高于银河系的其他部分？要想对这个问题给出合理解释，只能假定仙女座星系时一个与银河系类似的独立的星系，因此它有自己的，不同于银河系的星系年龄和新星产生率。

柯蒂斯还注意到，那些遥远的所谓“漩涡星云”有些能在侧向上观察到暗带，这与我们在银河系观测到的尘埃带是类似的。