民主对于科学,并没有什么卵用

发布日期:2016-11-14   来源:66科技网

九十六年之前的一次辩论。主张“岛宇宙”的Heber Curtis(左)和主张“原恒星”的Harlow Shapley(右)。洛克菲勒大学1920年,在广义相对论刚刚发布不久的年代,天文学家曾经因为对“旋涡星云”这种独特天体的本质存在分歧,而把决定权交给过投票箱。那时的人们对河外天体知之甚少。有一种观点认为,这些旋涡状的东西是形成中的恒星——原恒星。如果条件适合,宇宙中的气体云会在角动量和自身引力的作用下变成一个扁平的圆盘。圆盘中的物质会一边旋转一边朝着中心运动。聚集了大量物质的圆盘中心最后变成恒星。恒星的产生过程确实如此。但当时争论的一方认为,这就是天空中那些旋涡状天体的本质。欧洲南方天文台拍摄的一个原恒星及其周围的原行星盘。原恒星应该是这个样子,和星系完全不在一个尺度上。ESO与此意见相左的另一方则认为,这些“旋涡”是所谓的“岛宇宙”(其它星系),它们远在我们的银河系之外。1920年,两派各执己见的科学家把擂台摆到了美国国家科学院。认为这些“旋涡”是原恒星的科学家代表是Harlow Shapley,他已经是当时非常著名的天文学家。而认为“旋涡”是“岛宇宙”的科学家代表是Heber Curtis。他虽然知名度不如前者,但也颇有才干,备受推崇(但看起来可能比较保守)。双方摆出的证据其实是相同的,只是解释不同。他们展示的证据有六个方面,并据此进行了辩论。由裁判官投票决定胜者。仙女座星系M31。在我们知道它是星系前被称作“星云”。维基百科 / Kanwar Singh证据一:针对M101(风车星系)的多年观测结果表明,这个“星云”身上有一些特征表明它会缓慢自旋。Shapley据此认为这个“星云”不可能是一个尺度有银河系那么大的天体,否则它的自旋速度就要比光速还要快。Curtis则认为不可能观测到这种细微的运动,而且也没有在其它旋涡天体身上发现同样的现象。他认为这一观测结果不可信。证据二:针对M31(仙女座星系)的观测结果表明,在它所在的小面积天区内,存在着许多闪光天体。它们和银河系内明亮的“新星”很相似,只是较暗。它们聚集在该区域内的数量,要比银河系其余部分加起来还多。Curtis认为,这些天体和我们的距离十分遥远,它们远在几百万光年外的银河系外部。而Shapley说,1885年产生的一次非常明亮的闪光不可能是新星,因此Curtis的解释是错误的。证据三:光谱观测结果显示,“旋涡星云”的光谱特征和许多已知恒星不同。Shapley认为,这是因为它们是星云而不是恒星,因此必然有它们独特的地方。Curtis则认为,它们实际上是由许多恒星组成的,只是这些恒星中的大部分和我们周边的银河系恒星不太一样。他认为,那里主要是一些更热、更蓝也更亮的恒星,它们所处的环境也和我们的不同,所以光谱特征有偏差并不奇怪。证据四:为何我们没有在银河方向观测到这样的“旋涡星云”?这个证据对Shapley是不利的,因为银河中理应存在更多的恒星。Curtis认为,这些“旋涡星云”其实遍布天空,只是因为它们离银河系极其遥远,所以我们看不到银河系后方的它们。而Shapley只好说,银河中可能存在着一些特殊的因素,使得原恒星不适合在那里形成。有意思的是,他也认为银河系可能要比想像的大,太阳离银河系中心也很远。银河中存在着许多能够阻挡光线的尘埃,阻挡了这些“星云”。现在我们知道,在这两个方面,他们俩都说对了:银河系身后的确存在着许多“旋涡星云”,而我们也因尘埃的阻挡而难以发现它们。证据五:我们周边的恒星如果在Curtis所说的那么远距离上会因为过于昏暗而看不到。Shapley说唯一的解释是这些“旋涡星云”并非由恒星组成。Curtis则以第三条证据加以了说明:这些星云其实充满了恒星,但它们大部分和我们周边的恒星不同。证据六:针对这些旋涡状天体运动速度的测定表明,其中有一些,比如M81只有每秒几公里。银河系内天体的运动速度通常都非常高,可达每秒几百甚至上千公里。只有少数正在离我们远去的是例外。对此双方都难以给出令人信服的解释。现在我们已经知道,Curtis在许多方面的主张几乎都是正确的。M101并没有发生可感的自旋,Adriaan van Maanen提供的观测证据是错误的。其它星系中也存在新星,1885年观测到的“明亮闪光”是一颗超新星,1920年的科学家还不知道这种东西。决定星系光谱特征的是那些和我们周边恒星相比更亮更蓝的恒星,星系光谱和它们体内恒星的成份有关。我们很难看到银河系后方的天体。但那里确实存在着许多星系,我们能够看到多少,取决于我们视线的穿透力。我们在夜空中看到的恒星并不能代表星系中的所有恒星。遥远的星系看起来都在离我们远去,离我们越远的星系远离我们的速度越快——因为宇宙在膨胀。然而Curtis最后还是输了。民主投票的结果是Curtis赢得一局,Shapley赢得四局,剩下一局打成平手。有意思的是,投票的结果并不重要。民主对科学而言没有什么价值。为什么?因为科学辩论,并不是要达成所谓的共识,而是要提出有待阐明的问题并得出答案。带有Hubble手迹的天文摄影底片。Cynthia Hunt / Dan Kohne1923年,这个问题的答案被Edwin Hubble通过证据获得。在测量了离我们最近的仙女座星系中单一恒星的特点后,他发现这些恒星离我们有几百万光年,远在银河系以外。这些旋涡状的“星云”其实是和我们银河系性质相同的星系。这一结果,永远地改变了我们的宇宙观。原文作者为天体物理学博士Ethan Siegel。“星空天文”系头条号签约自媒体据说,加关注是要督促的 那就动动你的手指,识别下面的二维码吧看不见二维码的请前往微信搜 cosmoscape
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