時間推進到了1920年，這年春天，全美國以及世界上一些最著名的天文學家齊聚華盛頓，在美國科學院的大禮堂中，即將召開一次規(guī)模盛大的辯論會。辯題有兩個：1、銀河系到底有多大？2、旋渦星云到底是什么？辯論的雙方都是天文學界德高望重的人物，一位是沙普利，另一位是美國著名天文學家柯蒂斯（Curtis，1872年～1942年）。這場辯論就是著名的“沙普利－柯蒂斯之爭”，也叫“世紀天文大辯論”，由此可見其份量之重。兩邊的觀點針鋒相對，沙普利認為銀河系的直徑達到30萬光年，仙女座那片星云是銀河系中一種星云狀天體；而科蒂斯的觀點則是銀河系的直徑只有4萬光年，仙女座星云距離我們至少50萬光年，是銀河系之外的另一個星系。雙方的辯論非常激烈，都引用了大量的觀測數(shù)據(jù)加以佐證，誰也說服不了誰。在場的天文學家也分成了兩個不同的陣營，彼此爭吵不休。然而在熱鬧的禮堂一角，有一個人靜靜地坐著，嘴里叼著一個標志性的大煙斗，他沒有參與到這場辯論中，只是靜靜地聽著，嘴角泛起一絲冷笑。三年后，這個人將為這場辯論做一個終極了斷，他的名字叫做哈勃（Edwin Powell Hubble，1889年～1953年），一個傳奇式的美國人。說他傳奇，一點兒也不夸張。我得費點筆墨講講哈勃的經歷，實在是忍不住要說說。

哈勃生于1889年，比愛因斯坦小10歲。他出生在密蘇里州靠近歐扎克（Ozarks）高原的一個小鎮(zhèn)上，童年時遷居到芝加哥郊區(qū)的惠頓（Wheaton）。他的父親是一名成功的保險經紀人，所以哈勃小時候生活得很富足。他天生一副好身板，魅力四射，聰明過人，英俊瀟灑，有書里形容他“英俊得不像話”，還有一個粉絲說他美得像希臘神話中的美神阿多尼斯。哈勃自己則說他在生活中經常干一些很勇猛的事情，勇救溺水的人那是家常便飯；厲害一點的，在法國戰(zhàn)場上把嚇壞了的大男人帶到安全地帶；最夸張的，他說自己在表演賽上把世界拳擊冠軍們幾下子擊倒，弄得他們很難堪。說實話，在我看來，吹牛也是哈勃的天賦之一。因為根據(jù)現(xiàn)在的科學史家的研究，哈勃自己吹噓的這些事情要么是憑空捏造出來的，要么就是過分地夸張了自己的經歷。

不過，哈勃在年輕的時候確實展示出了極為過人的天賦，他有些真實的經歷也讓我感覺簡直厲害到了有點荒謬的程度：在1906年的一次中學田徑運動會上，他在撐桿跳高、鉛球、鐵餅、鏈球、立定跳高、助跑跳高項目上都得了冠軍，同時還是接力跑冠軍隊的成員。也就是說，在一次運動會上獲得了七個冠軍，還有一個跳遠的第三名。在同一年，他又刷新了伊利諾伊州的跳高紀錄。

在文化學習方面，他也表現(xiàn)出了同樣出眾的能力：毫不費力地考入芝加哥大學，攻讀數(shù)學和天文學。在校期間，他入選首批羅茲獎學金學員，前往牛津大學深造，結果三年的英國生活竟讓他像換了一個人一般。當他1913年回到故鄉(xiāng)惠頓時，嘴里銜著個大煙斗，身披長長的披風，一口洋涇浜的英國腔，這個形象跟了他一輩子。

他曾宣稱自己二十世紀20年代在肯塔基州當律師，其實那段時間他在印第安納州新奧爾巴尼的一所中學當老師和籃球教練。在這之后，他獲得了博士學位，并在軍隊中度過了很短一段時間（他是在離停戰(zhàn)協(xié)定簽訂前僅有一個月時抵達法國，所以他根本不可能聽到過憤怒的槍炮聲）。

到了1919年，30歲的哈勃移居到了加州，得到洛杉磯附近威爾遜天文臺臺長喬治·海爾的聘用，沒想到，這份工作讓他出人意料地成為二十世紀最為杰出的天文學家之一。

哈勃一到天文臺，便以近乎于瘋狂的狀態(tài)投入到了對仙女座星云（M31）和三角座星云（M33）的觀測中。這兩片星云是在北半球肉眼可見的僅有的兩片星云，也應當是離地球最近的兩片星云。

圖14-1　M31仙女座大星云　　圖片來源：NASA官網

我一講到“觀測”這個詞，各位讀者多半會想到的情景是，天文學家坐在望遠鏡前整夜整夜地盯著天空看。實際上，自從十九世紀上半葉發(fā)明的照相術在將近一個世紀中取得了巨大的進步以來，天文學家越來越多地依賴于天體照相來做研究。進入到二十世紀哈勃工作的年代后，已經沒有天文學家靠肉眼觀測來研究天文了，至于我們經常會在一些照片或者電視節(jié)目上看到一個天文學家聚精會神地盯著望遠鏡看，那無非是擺個POSE照個像而已。現(xiàn)代的大型天文望遠鏡甚至連目鏡都沒有了，只能用于拍照。記得我第一次去上海佘山天文臺參觀1.25米口徑的反射式望遠鏡時，本以為也能擺個“觀測”的POSE留個影，到了才發(fā)現(xiàn)，它根本不提供目視的功能，“觀測”的方法是提供精確的天球坐標，拍出照片后再供你觀看。

圖14-2　M33三角座大星云　　圖片來源：NASA官網

哈勃拍攝了大量的星云照片，從中發(fā)現(xiàn)了34顆造父變星。然后他用了兩年多的時間耐心地繪制這些造父變星的光變周期曲線。接下來，他按照我前文闡述過的方法，計算出了兩個星云離我們的距離都是約93萬光年（現(xiàn)在我們知道這一數(shù)值還是大大低估了實際距離），這個距離比沙普利和柯蒂斯的銀河系直徑都大了不是一點點。因此，當哈勃的研究成果在國際天文界一公布，立即引起了巨大的反響。哈勃的工作很細致，數(shù)據(jù)很詳實，不由得人不信。哈勃的工作讓天文學家至少達成了一個共識，那就是星云不可能是銀河系中的發(fā)光氣體“云”或者某一個單獨的天體，而是與銀河系一樣的由千億星辰構成的真正的“星系”，每一個星系就像在廣袤宇宙中的一個島嶼一樣。至此，1850年由德國人洪堡首次提出的“宇宙島”概念有了第一份令人信服的科學證據(jù)。在大型的望遠鏡中，“星系”遍布整個宇宙。當時的人們已經能觀測到數(shù)千個亮度不一的星系，不過它們都很暗，無法分解成單個的恒星，更不要說分辨出造父變星了。那么如何才能測定這些星系的距離呢？哈勃采用的辦法是：假定每個星系的絕對亮度都差不多，現(xiàn)在既然知道了仙女座星系的距離，那么就可以通過比較這些星系的視亮度來計算它們離我們到底有多遠。于是哈勃驚訝地發(fā)現(xiàn)，離我們最遙遠的星系居然有上億光年之遠。宇宙之大，超出了所有天文學家的估計。但我想告訴大家，這僅僅是人類在認識宇宙尺度上跨出的第一步，70多年后，另一個“哈勃”又有了更加驚人的發(fā)現(xiàn)。這是后話，暫且不表。