银河系|百年前一场没有胜者的辩论
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展示威廉?赫歇尔的望远镜的木版画丨来源：英国皇家天文学会
他在天文观察上确定了几个目标，其中之一是想要了解银河系的结构 。当时有其他人凭直觉猜测银河系的结构，但他是唯一采取行动来实际进行系统性观测的人 。赫歇尔采取恒星计数（star gaging）的方式来计算银河在各个面向的恒星数量与分布情况 。进行观测时，他基于以下两项基础假设：
1. 恒星在银河系中大致是均匀的，而在银河系的边界外则没有 。
2. 用来做恒星计数的望远镜能够观测到银河系当中的所有恒星 。
他把天空分成683个区域，经过仔细观察和测量，在1785年描绘出一个椭圆形的结构，中心在人马座方向 。在这个过程中，他还了解到太阳虽然是银河中的一员，但并非位于中心的位置 。但是在他的模型中，太阳距离银河中心还不算太远 。
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赫歇尔在1785年用恒星计数的方法所描绘出的银河系，太阳在是中心偏右处的圆点丨来源：Wikicommons
【银河系|百年前一场没有胜者的辩论】老方法与新方法的矛盾
此后，天文学家采用赫歇尔的恒星计数方法继续探索银河系 。随着望远镜越造越大、越造越好，大家对了解银河系越来越有信心 。到了20世纪初期，天文学家得出共识，认为银河系盘面的直径应该不会超过3万光年 。
然而此时有人提出了不同的方法 。有的天文学家分析太阳附近的造父变星的数据，发现其周期与亮度呈线性关系，这可以反过来让我们研究遥远的、原本不确定距离的造父变星，从其周期得到亮度，进而反推出它到地球的距离 。用这样的方法去观测银河系盘面的球状星团，天文学家发现有的距离达到30万光年 。支持这一方法的学者认为数据很可靠 。
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上图是造父变星的亮度随时间的变化情况，下图是不同造父变星的亮度与周期的关系丨来源：astarmathsandphysics.com
双方都觉得自己的方法和结论无懈可击，因此对这10倍的差距，都认定是对方错了 。真的是这样吗？
美国国家科学院就在1920年4月举办了一场辩论，请双方各自派出一位代表来进行演讲，谈谈各自的立场以及对对方结果的分析 。这就是后来被称为 “大辩论”（Great Debate）的沙普利-柯蒂斯之争 。
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“大辩论”的新闻稿丨图源：nasonline.org
“大辩论”的时代与学术背景
在开始介绍这场辩论之前，先让我们回到一个世纪前，了解是在什么样的时代背景下产生这样的辩论 。
1920年，第一次世界大战刚结束2年，狭义相对论已推出15年，广义相对论面世也有5年，当时也刚通过对日食的观测确认了广义相对论的预测更胜牛顿力学 。有学者对爱因斯坦的创新理论很感兴趣，建议将相关内容作为此次辩论的主题，但主办单位却对这很厌烦，不认为这能吸引太多人注意，因此后来选了银河尺度来作为辩论的主题 。
这时候的天文学受到近代物理的影响还不大，天文学家甚至还不知道恒星的发光机制 。虽然有人猜测相对论的质能转换公式E=mc2也许有机会解释恒星的能量来源，但细节还没被勾勒出来 。当时恒星光谱类型已经广为学者所熟悉，赫罗图（H-R Diagram）对恒星亮度与温度（颜色）的分析也已确立，但当时还没领悟到这在恒星演化上的意义 。天文学家使用的距离单位除了光年之外，还有“秒差距”（parsec, 简写成pc，1pc=3.26光年）这样的概念 。
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