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眺望千亿星辰

 在宇宙的原野上 2011-03-29
眺望千亿星辰
              ——仙女座星系M31
                 作者 柯南
M31
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              小孩子总是把自己作为世界的中心,人类的童年阶段也把
            自己看成宇宙的中心。上古时代,先民总是认为我们的世界或
            方或圆,反正是小小的一块儿平地,被乌龟或者是巨大的柱子
            支撑着。后来有人绕着世界转了一圈,才发现世界不是先民想
            象的那样,这被称作地理大发现。再比如天上的星星,公元一
            世纪托勒密提出了他的宇宙地心体系学说:地球是宇宙的中心,
            其他行星在本轮均轮上运动,而恒星则镶嵌在被称作“恒星
            天”的硬壳上。但是随着观测的精确度的提高,人们到实际
            情况和地心说越来越不吻合。于是就有了哥白尼的日心说——
            太阳才是宇宙的中心。后来出现了天文望远镜,人们不再依靠
            弱的可怜的肉眼来观测天体。随之而来的发现是,太阳也不是
            宇宙的中心,我们平常说的“银河”(西方人称其为Milky Way)
            原来是一个扁平呈盘状的恒星的集合——也就是银河系,而我
            们的太阳系不过蜗居银河系一条旋臂内侧的一隅。不过还能让
            当时的人们感到安慰的是,这个所谓的银河系就是我们整个的
            宇宙了。
            
                   “魔鬼头顶的烛光”
              夜空里除了能到行星、恒星之外,还有一些被称为“星
            云”(Nebula)的天体。顾名思义,即使是在18、19世纪天文
            学家最强大的望远镜里,星云仍然全都是云雾般的一团。这些
            宇宙的云朵理应处在银河系中——我们的整个宇宙——这是当
            时很自然的想法。当然也有不同意见,比如18世纪德国的康德
            提出,在银河系以外,还有“数量无限的世界和星系”,所谓
            的星云其实应该是和银河系一样的星系(Galaxy) (当时认为
            河内星云和河外星系都是星云)。人们把宇宙比作海洋,把星
            系们比作岛屿,称作“宇宙岛”。但是在当时这种思想不被人
            们所承认。
              很有趣的一个例子是仙女座星系M31—— 当时被称作仙女
            座大星云M31(梅西耶星表第31号,NGC星表224号)。 从肉
            眼来,M31是暗淡的椭圆型小光斑。19世纪的天文学家费尽
            心机,也只能从当时光力最强的望远镜里看到M31具有一些旋
            涡状的结构。于是M31被称为旋涡星云。
            
                   
                    此岸和彼岸
              然而这个被称为“魔鬼头顶的烛光”的暗淡星云却有着一
            些不寻常的现象:人们常常可以观测到那里突然冒出一颗颗的
            亮星,然后逐渐又消失了——人们后来把这种星星成为新星或
            者超新星。这件事的不寻常之处在于,我们一般认为星云——
            云雾般的天体——里是没有恒星存在的。20世纪初,美国天文
            学家沙普利(Shapley,H.)通过观测球状星团中的造父变星来确
            定银河系的大小,也就是通过这种恒星系统来划定银河系的疆
            域。那么M31呢? 如果说它是星云,那么如何解释出现在其中
            的新星?如果承认它是恒星系统的话,我们却无法观测到其中
            的任何一颗恒星——在当时,望远镜里的M31的的确确是模糊
            的一团。这就意味着它很可能在银河系的疆域以外,也就是说,
            银河系也不是宇宙的全部。
              这是一个在当时看来令人瞠目结舌的论断。长期以来,表
            明银河系是全部宇宙的理论就很让人类感到渺小了,这个新的
            理论毫无疑问加大了人类的自卑感。并不是所有的人都能接受
            这个理论。沙普利坚持认为M31处在银河系之内,而持反对观
            点的是美国的另一位天文学家柯蒂斯(Curtis,H.D.)。他坚定的
            认为M31是银河系外的另一个银河系。 这就引出了天文学史上
            著名的沙普利-柯蒂斯争论。1920年4月,美国科学院举行了一
            场公开的辩论,辩论的双方便是沙普利和柯蒂斯。即使用从现
            在的观点来看,这也是一场非常精彩的辩论。双方都有自己独
            特的见解,但是也都有无法解释的现象,所以辩论没有得出结
            论。
              这一状况保持到了1923年,这一年,2.54米的胡克望远镜
            建成。天文学家哈勃(Hubble,E.P.)立即把“目光”投向了M31。
            在胡克望远镜的目镜中,M31的边缘那——原本云雾般模糊的一
            团——立即被分解成了无数的恒星!哈勃进一步在这些恒星里
            认证出了造父变星。哈勃的结论是, M31距离我们大约100万
            光年(现代的数字是236万光年)。 毫无疑问,这是一个新世
            界,一个我们银河系之外的世界!人类的地位从此又下降了一
            级台阶。
            
                   眺望千亿星辰
              如果你凝视着张照片,你会想到什么呢?客观的数字是:
            它距离我们236万光年;它的直径几乎是我们的银河系的一倍;
            它以77°的倾角朝着我们(这也是它看起来是椭圆形的原因);
            它的绝对星等是-21等;它包含着千亿颗以上的恒星——诞生
            中、演化中、死亡中。冰冷的数字也许不好理解,那么我们就
            换一种方式。请你再次凝视这张照片。M31的光线从那里出发,
            并且穿过冰冷的宇宙空间然后投射到感光胶片上,在这期间,
            236万年已经过去了。 这就意味着,当这束使胶片感光的光线
            诞生的时候,我们人类的老祖宗还处在能人(Homo Habilis)阶
            段,在非洲过着枯燥乏味的生活,甚至连智慧都没有——这真
            是个古怪的想法。更为古怪的是,由于M31以77°的倾角朝着
            我们,我们看到的M31照片上的恒星处于不同的演化阶段——
            我是说,很可能现在早已死去的恒星和仍然活着的恒星出现在
            了同一张照片上。如果是人类,很难想象一个人20岁的头和80
            岁的脚出现在同一张照片上。我们的太阳系处在银河系不起眼
            的一隅,那么在这张照片上,又会有多少和太阳系类似的行星
            系统呢?在那里,会不会有更多和我们一样或者比我们更高级
            的文明?还有,因为本图尺寸的限制,我们能看到的代表恒星
            的蓝色或者红色的光点全都是银河系之内的,这就是天文的尺
            度。我们还没有办法给银河系拍一张像M31这样的鸟瞰照片,
            即使有一天可以拍摄这样的照片,在可观测的宇宙中还有1012
            个星系。通过眺望这千亿颗星辰,我们可以更深刻的了解到:
            我们不是宇宙的中心。
              远远不是。END
            

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