宇宙探索：从哈勃的发现到未来展望，宇宙有多大？哈勃的伟大贡献与未解之谜

宇宙探索的历程，从早期人们对宇宙中心的认知转变开始，到哈勃发现银河系之外的星系这一具有里程碑意义的事件，进而阐述了这一发现前后的相关探索以及后续新的发现，如宇宙的膨胀等，同时也提到了如今宇宙探索中仍存在的未解之谜，并对未来宇宙探索做出展望。

宇宙到底有多大呢？想要知道这个问题的答案可不是一件简单的事情。科学家只能采用间接的观测手段，去探测外部星系的距离，从而揭示宇宙的规模。而这个过程的复杂程度，真的是超乎想象。

实际上，一直到1925年1月，埃德温·哈勃（Edwin Hubble）宣布发现了银河系之外的星系，这才算是打开了探索宇宙的大门。在近期举办的第245届美国天文学会会议上，天文学家共同庆祝了这一具有百年意义的盛事。

那些令人困惑的星云啊。

在很长的时间里，人们一直都认为地球就是宇宙的中心。直到1543年，哥白尼（Nicolaus Copernicus）颠覆性地提出地球是绕着太阳运行的，人们对宇宙的探索才开启了新的篇章。

随后，人们对宇宙的认知也在不断地被修正。1755年，德国哲学家伊曼努尔·康德（Immanuel Kant）出版了《自然通史和天体理论》。他推测天空中某些暗淡的小斑点可能是类似银河系的天体。

这些天体当时被叫做“星云”（nebulae，意思是“云”）。直到19世纪初，随着大型望远镜的发展，人们才发现其中一些星云呈现出旋涡形态。

这些“旋涡星云”一直困扰着天文学家。在上个世纪初，天文学界基本上明确分成了两大阵营。以希伯·柯蒂斯（Heber Curtis）为首的一方相信，这些星云是独立于银河系之外的“岛宇宙”；而以哈罗·沙普利（Harlow Shapley）为首的另一方则认为，这些旋涡星云只不过是银河系内的一些气体云。

1920年，争论达到了高潮，两位科学家甚至为此举办了一场天文学的世纪大辩论。虽然现在我们知道柯蒂斯更接近真相，但是当时他并没有得到更多的支持。更准确地说，这场辩论没有一方真正说服另一方。

赫歇尔空间天文台拍摄的仙女星系（M31）。它曾经一度被称为“星云”，被认为是银河系中的气体云。（图/SA/Herschel/PACS & SPIRE Consortium, O. Krause, HSC, H. Linz）

探索旋涡星云的本质非常关键，因为这个答案关系到一个更大的问题——银河系是宇宙中唯一的星系吗？更进一步来说，我们的宇宙到底有多大呢？

那颗改变历史的恒星。

1923年，哈勃使用当时世界上口径最大的胡克望远镜对仙女星云进行观测。在长期的监测和搜索过程中，哈勃在10月份拍摄的一张照片里发现了一颗“新星”，也就是爆发的恒星。这颗“新星”的亮度忽明忽暗。

后来他意识到，那实际上是一颗造父变星。在上个世纪初，天文学家亨利埃塔·勒维特（Henrietta Leavitt）就已经发现了造父变星的周期和光度的关系。于是，借助勒维特发现的定律，哈勃计算出了仙女星云的距离。他发现仙女星云距离地球大约93万光年，远远超出了银河系的范围。换句话说，这个所谓的“星云”并不在银河系中，也就是说仙女星云实际上是仙女星系。现代观测进一步证实，仙女星系位于大约200多万光年之外，是我们邻近的一个旋涡星系。

100年前，哈勃发现了造父变星（VAR）。他一度以为那是一颗新星（N）。（图/Carnegie Science）

1925年1月，哈勃正式宣布了他的发现，为世纪大辩论画上了句号，也让人们认识到，宇宙比想象中的更加浩瀚无垠。

发现仍在持续。

哈勃带来的宇宙革命并没有就此停止。1929年，他在进一步对星系进行观测后，绘制了星系的速度和距离关系图，关系图呈现出一个清晰的趋势：那些距离我们越远的星系，远离我们的速度就越快。这意味着，宇宙并不是静止的，而是在不断膨胀！

这样一个不断膨胀的宇宙也暗示着，它在越久远的过去应该越小，甚至可能存在一个开端。通过测量宇宙的膨胀率，也就是测量所谓的哈勃常数，就可以得出宇宙的年龄。

1931年，哈勃测得的哈勃常数的值为558km/s/Mpc，这个数字表明宇宙的年龄仅为10到20亿年，比地球的年龄还小，这显然是不对的。1990年，以哈勃命名的哈勃空间望远镜成功发射，让天文学家有机会更精确地测量哈勃常数的值，最终得出宇宙的年龄约为138亿年。

在过去的30多年里，哈勃空间望远镜不断取得突破性的发现，塑造了我们对宇宙的基本认识。例如，1998年，哈勃空间望远镜和其他天文台发现，宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀。天文学家将造成宇宙加速膨胀的幕后推手称为“暗能量”，然而暗能量的本质至今仍然是宇宙学中最大的谜团之一。

如今，更让人困惑的是，当我们用两种同样精确的方法来测量哈勃常数的数值时，发现它们之间存在令人担忧的差异。科学家到现在也不知道是什么导致了这种差异的存在。而这种差异也恰恰体现了，探索宇宙是一个漫长而艰难的过程，只有足够的耐心，才能逐渐揭开宇宙的真面目。

新一代和下一代的地面和空间望远镜，以及各类探测器都越来越强大，我们可以预期在接下来的100年里，我们将会再次迎来颠覆我们想象的宇宙革命。

文章讲述了宇宙探索历程中的重要事件和发现，从哥白尼对地球与太阳关系的认知改变开始，到哈勃发现银河系外的星系、仙女星系等一系列成果，以及宇宙膨胀、哈勃常数测量等相关发现，同时指出当前宇宙探索中的未解之谜，如暗能量本质、哈勃常数测量差异等，最后对未来的宇宙探索充满期待。