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第二十章 凯卜庭宇宙（第1页）

（此章为番外介绍篇）

来自乡村的读者，一定记得月黑天晴的晚上，天上所呈现的一条银白色襟带，从天的一边横跨长空，延伸到天的另一边。住在城市的读者，因为城市灯光在空气中的散射，可能不能看出这条银白色的襟带。这条襟带在仔细观察下，不难看出是无数星星聚集而成的，就是基于这项观察，十八世纪的大哲学家康德（immanuelkant）就对宇宙的形状与构造提出有科学价值的猜臆，但是这些猜臆并不是正确的科学途迳，一直到十八世纪末叶（1784），英国天文学家赫雪（williamherschel）才用望远镜作了有系统的天文观测，他的方法极简单，就是细数天上的星体，就从这点观测的结果，他肯定银河系的形状有如扁平的磨石，太阳位于磨石的轴洞里。到了十九世纪末叶，荷兰天文学家凯卜庭（j.c.kapteyn）再重新开始研究银河系，他仍旧采用赫雪数星的方法，因为对星体距离测定的进步，他的数星技术远步在赫雪之上，他用统计的方法，把银河系分成若干重点区域（kapteynselectedareas），不计其详的观测分析，他花了三十年的时间，最后在瞌目长逝前，发表了他的银河图，后来称作「凯卜庭宇宙」（thekapteynuniverse）。

这图形与赫雪的结果大同小异。银河系的繁星坐落在一个扁平的图形中，太阳位居此图形的中央，凯卜庭运用那时的观测技术，定出这个图形的直径有二万三千光年（凯卜庭的银河观在本世纪初期，是大家一致同意的，因为他数星的结果，发现星数随距离而递减。这是一个「太阳非在银河中央不可」的有力证据。但是非常令人惋惜，赫雪与凯卜庭都用了一个错误的假设，他们认为星际光吸（interstellarabsorption）可以完全忽略，这一点错误使他的结论全部改观。我们后面就要提到，在银河系中的星际尘（interstellardust）随氢原子气体运行，充塞在银河平面之中，这些星际尘能遮蔽星光，所以虽然我们看到银河系里繁星点点，其实这些都是比较和太阳接近的星，而在银河平面中真正远的星（约15，000光年以上）既使用最大的望远镜也难看到。因为星际光吸我们只能看到左近的繁星，而且星数也因光吸随距离而递减，所以错以为我们在银河中央。

一九二六的争辩。一九一七年谢甫利（haroldshapley）就开始批评凯卜庭的银河观。他的论点是基于银河系里球状星团（globularcluster）的分布与距离，根据这些球状星团的资料，他主张银河系的中心在人马星座（sagittarius）的方向，距离太阳约莫十万光年。谢甫利在一九一八年发表他的结论，但并不受天文界的欢迎，最显明的是四年后凯卜庭总结他的银河观时，并不采用谢甫利的说法。

谢甫利并不灰心地搜集更多资料，继续朝他的主张迈进，在推进的过程中，引起了很多次学术争辩，最有名的是谢甫利与寇提斯（h.d.curtis）一九二六年的争辩（thegreatdebate），这个争辩包括二大回合，对现在银河系的了解有决定性的影响。第一回合是针对银河中心与距离。寇提斯代表老派（凯卜庭银河观），谢甫利是新派，我们对老派的看法在上一节已有了交待，我们现在再讨论一下谢甫利的看法。原来银河系组成份子除了独自运行的繁星以外，还有一些星成群结队出现，其中一种叫球状星团，每一个星团拥有大小星体十万之众（附图四）。这些星体因受重力的束缚，虽横冲直闯，但是很少能跑出星团范畴之下。小小几个星成不了气候，纠成十万之众就形成一股势力，银河系中这些星团有一百多个，谢甫利发现他们的分布情形如下（一）对银河平面而言，它们大致对称，就是说平面上下数目相等，（二）这些星团集中在人马星座方向。第一点确定其与银河系的关系（属于银河系），第二点使人怀疑凯卜庭的银河观，如果银河系如凯卜庭所说，球状星团应该很均匀分布在我们四面八方的银河平面上，而不会集中在人马星座附近。

所以谢利甫乃主张银河系中央应该在人马星座方向。他更进一步，利用利维（h.s.leavitt）对小麦哲伦星云（smallmagellaniccloud）变星（variablestar）的观测，建立起变星周光关系（penvd-lumithosityrelation）测定银河中央距我们约十万光年。当然我们现在往回看，谢甫利的论点是正确的，但是他的理由并不是很充分，当时反对的人很多，最有名的是寇提斯，所以一九二六年，美国天文学会把他们二人安排在华盛顿的科学院（academyofscience）公开辩论。

结果二人各执一词坚持不下没有结果，这问题一直到一九三○年俄特（janh.ourt）与林德柏（pertillindblad）证实太阳绕著人马星座方向旋转，才正式解决。一九二六年辩论的第二回合，也是双方杀得难分难解，大家都不让步。这次相反，寇提斯的看法对了。科学是集众智的产物，智者千虑，必有一失，愚者千虑必有一得，自倚天纵之才，完全走主观路线是不可效法的。第二回合的重点落在涡状星云（spiralsgalaxies）上。自十九世纪中叶发现了很多的涡状星云（见附图五），大家就开始研究；到底这些星云是属于银河系，或是银河以外之物，谢甫利主张这些星云是属于银河系的，然而非常不幸，他引用的观测证据，后来发现都有问题。寇提斯主张涡状星云是银河以外之物。

他最重要的理由有二（一）有很多涡状星云横侧面对著我们，而且都有一个暗黑不透光的阴影横卧在中央平面上（附图六），如果银河系就是这样的一个涡状星云，那麼我们见到横跨天际的天河，便正是一个银河星系的横侧面，假设涡状星云位于银河之外，朝银河方向的涡状星云便刚好在这阴影背面，就被遮蔽看不见了，朝别的方向，涡状星云则不会被遮著看不见。这点正与观测吻合，银河方向几乎没有涡状星云，而其他部分充满了涡状星云。（二）所有涡状星云视线速度（lineofsightvelocity）比普通星体高出多多，他们的自行（propermotion，即垂直于视线方向的速度）却很小﹔换而言之，如果他们距离很近的话（在银河以内）这麼高的速度在几十年走出来的弧度，一定相当可观，即使他们的自行一定也很大，事实正好相反，足证他们远在银河之外。谢甫利与寇提斯第二回合之争到赫伯（e.p.hubble）用100英吋的望远镜看到涡状星云外围的星体时，才渐渐解决。

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