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世纪大辩论

时间:2020-04-27 11:01:54 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

很久以前,以辩论的形式讨论问题和观点是很常见的,包括科学家和哲学家,他们试图理解宇宙的本质和人类在其中的位置。

到20世纪初,借助哥白尼、开普勒和伽利略的革命性思想和观察,我们对宇宙的理解发生了巨大的变化。随着更新更大的望远镜的出现,我们对宇宙的理解被一次又一次地修正。关于宇宙的性质和大小的辩论在1920年达到了高潮。

在19世纪中叶,天文学家们在夜间观察到许多“螺旋星云”,他们对这些天体的性质产生了分歧。|照片来源:ESO/P.Grobol

1920年4月26日,在华盛顿特区的史密森尼国家自然历史博物馆举行了一场伟大的科学辩论。当时,有一场关于螺旋星云的性质和宇宙大小的辩论,因为天文学家对观察到的螺旋星云的性质有不同的看法。

辩论的双方是韭菜天文台的希伯·柯蒂斯和威尔逊山太阳天文台的哈罗·沙普利。总的来说,沙普利认为银河系是整个宇宙,而像仙女座星云这样的螺旋星云是小天体,只是银河系中的一些气体云。柯蒂斯认为,通过望远镜观察到的螺旋星云实际上是类似银河系的星系或岛屿宇宙。他认为仙女座星云比银河系有更多的新恒星

这一历史性的“大辩论”实际上不同于现代意义上的“辩论”,在现代意义上,两位天文学家各有40分钟的陈述时间来描述他们当时对宇宙的理解。然后每个人都有机会反驳对方的评论,然后当场反驳观众的评论。尽管他们的焦点是螺旋星云的性质和宇宙的大小,但他们两人在多达14个问题上有不同的看法。

沙普利当时是一位年轻而雄心勃勃的天文学家,主要研究球状星团中双星系统的恒星性质。从当时被广泛接受的观测结果来看,球状星团更集中在天空的一半空处,所以沙普利推测天空的这一部分空是银河系的中心。他利用造父变星的周期性光度变化粗略计算了这些天体之间的距离,并揭示了我们的太阳和银河系中心之间的距离。

沙普利的研究结果将当时认为的宇宙大小从33000光年增加到326000光年;并在那时将太阳移离星系中心65000光年。然而,沙普利仍然相信它计算的整个宇宙包含在我们的银河系中。

柯蒂斯是公认的受人尊敬的天文学家。他在螺旋星云中拥有更权威的学术地位。他坚持传统观点,认为银河系的直径只有32600光年,太阳离银河系中心很近。此外,他认为所谓的螺旋星云实际上是一个星系。他指出,银河系中的新恒星比螺旋星云中的要亮得多。他不相信造父变星是计算距离的可靠基础,并质疑shapley对宇宙新大小的计算。可以说,他不同意沙普利的所有新的距离结果。

然而,在这场大辩论的最后投票中,沙普利赢得了更多的支持。

故事的转折点发生在1924年。天文学家埃德温·哈勃使用胡克望远镜拍摄仙女座星云,寻找造父变星。经过许多个夜晚,他终于在1923年10月在当时被认为是仙女座星云的地方发现了一颗闪烁的造父变星。

随后,哈勃利用观测到的造父变星的周期和光度之间的关系计算了造父变星V1的距离。来自V1的星光使一件事非常清楚,即所谓的仙女座“星云”确实在银河系之外,而且它比沙普利想象的离我们远。

该图显示了哈勃望远镜拍摄的造父变星V1 空和哈勃在1923年拍摄的造父变星之间的对比,时间间隔约为90年。|照片来源:美国航天局/欧空局/哈勃遗产小组

这意味着柯蒂斯是对的。银河系绝不是整个宇宙。它只是浩瀚宇宙中众多星系中的一个。这颗造父变星V1位于仙女座星系的一个旋臂上,因此被称为“宇宙学史上最重要的恒星”。

尽管柯蒂斯在宇宙大小的问题上被证明是正确的,但是天文学家们对于谁真正“赢得”了这场辩论并没有达成共识。因为在这场争论中,沙普利的观点并不全是错误的,至少在我们的星系比以前认为的要大这一点上,他是对的。此外,在沙普利的模型中,他认为太阳远离银河系中心。但是柯蒂斯将太阳定位在星系中心附近。

20世纪30年代,随着天文学家罗伯特·特朗普勒清楚地证明了星际吸收的存在,随着天文学家对球状星团的距离和分布的进一步了解,人们普遍认为银河系比以前想象的要大得多,并且基本上证实了太阳并不像以前想象的那样靠近银河系的中心。

与柯蒂斯相比,沙普利在理解银河系的大小和太阳的位置方面更为正确。另一方面,柯蒂斯正确地预言了宇宙由许多星系组成,而螺旋星云只是其中一个与我们的星系非常相似的星系。此外,shapley还指出造父变星可以作为距离测量的指标,这一观点也是正确的。造父变星仍然是我们测量遥远天体距离的基石。两人都在同一个问题上犯了一个错误,即他们都认为星际间对星光的吸收对于确定星系的大小并不重要。

哈勃的深空:揭示了宇宙中数以千计的星系,它们只占据天空中非常非常小的一部分空。|照片来源:美国航天局和欧空局

回顾过去,这场被后人铭记的经典辩论对人类理解和理解宇宙产生了巨大影响。在我们对宇宙的大小、性质和位置的理解和发展中,它发出了最理性和最明智的声音和质疑。天文学家目前估计宇宙中大约有2万亿个星系...我们可能永远不会知道宇宙的所有秘密,但这不会动摇我们探索的坚定步伐。

参考链接:

https://AAS . org/post/news/2017/04/month-天文-历史-大辩论-自然-宇宙

http://www . nasonline . org/about-NAS/history/archives/milestments-in-NAS-history/the-great-辩论会-of-1920.html

https://www.aps.org/publications/apsnews/200004/history.cfm

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