海尔是一名太阳/物理学家,同时也是美国最著名天文台,威尔逊天文台的台长。
他本来想建议美国科学院邀请爱因斯坦来演讲自己的【广义相对论理论】,但是美国科学院的秘书,担心广义相对论对大多数科学院的会员和听众们来说都太过艰涩。
于是,海尔转而建议邀请美国自己的天文学家来讨论关于宇宙尺度的问题。
海尔邀请的两个天文学家都来自加州,其中一位就是前面提到的沙普利。
此时,沙普利正在海尔的威尔逊天文台任职,刚刚通过球状星团确定了银河系的形状和大小。
辩论的另一方来自历克天文台的西伯·克里斯,他是一位更年长的科学家。
做为美国科学院的年度演活动,这场辩论缺乏真正的‘唇枪舌剑’。
虽然在原定计划中,辩论会由双方各一个45分钟的演说和结论组成,但由于克里斯由他的口才著称。
沙普利担心在有他的结论的环境中,自己会因为不善言辞而不能充分表达自己的观点,所以和组织者协商,将辩论会去掉了相互提问的部分。
整场讨论的焦点在于银河系中被称作星云的奇异天体。
这些天体早在19世纪就引起了赫希尔的注意,他和他的儿子用两代人的精力在整个夜空中寻找这些天体。编织成包含2500个天体的【通用星云团表】。
赫希尔一度坚信,星云也是和银河系一样的巨大恒星系统,只是距离我们太遥远而无法分辨。
但是,他自己随后在一些星云中心分辨出了恒星状的点圆,这些观测,使得他相信星云中的云雾结构并不是恒星,于是放弃了自己的假设。
到了20世纪初,人们渐渐意识到赫希尔观测到的星云可以分为很多类。
其中有的星云确实只是银河系中的气体云。
但另一些呈现出漩涡状结构的星云,仍然有可能是巨大的【恒星系统】,而且距离银河系十分遥远。
1920年的大辩论,就围绕这些漩涡星云的地位展开。
沙普利率先发言,他认为银河系就是整个宇宙,在他的演讲中首先汇报了自己长久以来的工作,这设计测量球状星团距离,并使用球状星团来定义银河系边界的方法。
通过这样的方法,他得到太阳系的实际位置并不在银河系的中心,而是偏于银河系的一隅。并且他提出银河系的大小是30万光年,虽然这个数据比今天知道的8万光年大了很多,但这并不是非常离谱。
因为就当时的科技水平笔者有理由怀疑这位既可爱又纯真的天文学家,把其他大星系边角上的恒星或者两个大星系之间的矮星系中的恒星也给算进去了。
那么,人们观察到的漩涡星云是什么呢?
沙普利认为,这些漩涡星云完全是由气态的星云物质组成的,它们都在银河系内,对于这个观点。
他提
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出了三个论据,首先沙普利提示大家注意漩涡星云在天空中的分部情况。
在当时,人们发现的漩涡星云,向银河系的两端呈增加趋势,而在银河系的盘面附近则几乎没有漩涡星云被发现。
如果漩涡星云和【银河系】是同等地位的星系,那么,它们应该在宇宙中均匀地分部。
也就是从银河系向四处看去,漩涡星云的分部应该是各向均匀的。(老沙还是在出生太早和科技水平限制上吃了大亏)
沙普利认为这一事实说明,【漩涡星云】必然和银河系有着某种联系,银河系的某种性质主导了【漩涡星云】的分布,所以漩涡星云理应距离银河系并不太远。
之后,沙普利引用了1885年爆发的一颗【新星】的事件。
在这次著名的新星爆发事件中。
被称作【仙女座S新星】的天体,亮度在短暂的时间里,竟然可以和整个星系的亮度相匹敌!
沙普利指出,如果认为【仙女座大星云】是恒星的集合体,那么为什么一颗新星的亮度可以和千亿颗恒星的亮度相比呢?(现在我们都知道,因为那是一颗【超新星】极尽升华了,爆炸了!人家可是用千亿年的寿命,换来的刹那爆发啊!)
这样的产能率是不可想象的,甚至是荒谬的,所以,只有一种可能,仙女座大星云中没有太多的恒星,甚至没有恒星。
这个论据说明,漩涡星云只是由所谓的星云物质组成的。
最后,沙普利引用了自己好友观测天文学家,阿德里安·范马南对于【漩涡星云】悬臂旋转速度的观测。
范马南的工作涉及比较拍摄不同时期,星云的照片,如果能够发现漩涡星云的悬臂有所变化,那就可以证明漩涡星云的旋转。
当时,范马南已经宣称自己在【漩涡星系M101】照片中发现了这种旋转的证据,虽然漩涡星云旋转本身并不涉及辩论的位置问题。
但沙普利指出,假设漩涡星云和银河系有相同大小,我们就可以估计到漩涡星云的距离,如果漩涡星云具有观测到了【旋转角速度】,考虑漩涡星云的巨大距离,那真实的旋转速度将是不可思议的大。
已知星云自身会因为这种旋转而解体,因此,结论只有一个,漩涡星云并没有离我们太远也不是很大。
克里斯接着沙普利进行演讲。
他将演讲的主要部分放在反驳沙普利的观点上。
首先,他反驳了沙普利关于【大银河系】的观点,他指出沙普利对球状星团的测距主要依靠造父变星的周光关系。
而这种测量存在很大的不确定性。
在克里斯看来,银河系的大小只有3万光年,这个数值比真实偏小,介于真实数值的1/3和1/2之间,但也不算离谱,毕竟是天文学上的尺度。
就像两个人,一个成年人身高1米8,另一个5岁孩子身高0.8米,他们都是人类。
其次,他反驳了沙普利关于漩涡星云的分布和银河系的观点。
他指出,【漩涡星云】的分布特点很可能是由于【星际尘埃】造成的选择效应,因为银河盘面附近的星际尘埃吸收散射了远处漩涡星系的光,使得它们变得很难观测到。
至于沙普利关于新星的论据。
克里斯也有自己的观点,他引用了自己对【新星】的观测,并理论上讨论了,并不能排除一类特殊【新星】能够达到超乎常人难以想象的亮度。
这才是相对正确。
后来人们知道【仙女座S新星】事实上是一颗【超新星】亮度确实可以匹敌整个星系。
克里斯并非有对范马南的观点提出有利的辩驳。
但他认为,范马南的观点涉及不同时期照片的比较,照片质量的差异可能造成虚假的结果。他需要等待更长的时间,更多的比较才能让人信服,他的观测是正确的。
克里斯呢,也提出了自己的正面观点,对漩涡星云的光谱观测,他发现漩涡星云发出的光更像是很多恒星发出的光的集合。
有意思的是,在离开华/盛顿的时候,克里斯和沙普利都认为自己赢得了辩论的胜利。
克里斯和他的追随者认为,辩论明细的驳斥了【大银河系】的观点。
而在沙普利的拥护者看来,沙普利提出的都是有说服力的正面观点,而克里斯只能给出不令人信服的反驳。
在这个时候,克里斯和沙普利都没有意识到银河系的地位问题之争。
在不久的将来,将被名为爱德文·哈勃的年轻人解决。”
(本章完)