7．银河系与河外星系

许多古代传说中都有宇宙是由混沌状态演化而成的说法。我国古代神话传说《山海经》中写到，宇宙最初为混沌，混沌中诞生了盘古，盘古死后身体化为山脉及大地，眼睛、器官和头发等化为日月、风云等等。这些古老的以发展看待宇宙的观点，在牛顿时代已被人忘记，他们把宇宙看作自上帝创造以来，永不变化和发展。尽管自然科学对许多现象作了精确的研究，在总体思想上，却不如古代的唯物主义者。

把这种僵硬的自然观打开第一缺口的是哲学家康德，他认为宇宙的发展是物质自身的原因，今日的宇宙是由某种最单纯的状态演化形成的。康德认为，太阳系是由一团稀薄的、庞大的，由气体和尘埃组成的原始星云形成的。由于万有引力的作用，比较大的凝块开始在引力较强的各点上聚集起来，逐渐形成了太阳、行星和卫星。尽管康德的理论十分粗糙，但他开创了对宇宙演化史的研究。

最早对星云进行研究的是英国天文学家赫歇耳。早年他是音乐师，在业余时间钻研天文学，磨制巨大的望远镜观测星空。1871年发现了天王星，后来又发现了土星和天王星的卫星。在近20年的勤奋观测中，记录了约2500个星云和星团。他发现有些星云可以被分解为一群恒星，有些则不然。直到1924年人们才区分清楚个别恒星的星云是河外星系，例如仙女座大星云和M74旋涡星系等。那些无定形的气体弥漫星云以及超新星爆发后遗留下来的行星状星云和球状的及疏散的星团，全部属于我们的本银河系。在天空可以看到的那些暗弱的恒星，也都属于我们本银河系。

图2-8　仙女座大星云

我们的本银河系是什么样子呢？由河外星系的形状可以估计它应该是扁平的，是中间凸边上薄的圆盘形，从上面看起来应该是旋涡状的，如图2-8所示的样子。赫歇尔发现恒星在天空中并不是不动的，它们在天空中缓慢地移动位置，这个运动被称为自行。一般说来，每100年恒星位置才只变化零点几角秒。由于亮星一般离我们比较近，所以自行也比较大。赫歇耳对恒星的自行进行了分析，他想若太阳也在宇宙中运动，那么我们应该看到恒星仿佛从某一点上分散开来，这一点就是太阳运动的方向。这正好像我们乘船向前走的时候，看到两岸的景物向后散开一样。赫歇尔在1785年公布了自己的结果，认为太阳在向着武仙座方向运动。这个结果与现代的测量结果十分接近，太阳正以20km/s的速度向着天空中赤经为270°，赤纬为30°的地方前进。

又经过100多年，除了利用光学观测办法外，自第二次世界大战之后又采用了无线电观测、红外观测等等新的技术，使我们对本银河系的结构更加清楚。银河系直径约有10万光年，厚度约为2万光年。银河系中心有个直径约2万光年的核球，其中物质十分密集，从地球上看来，银河系中心在半人马座附近。银盘中间厚，外边薄，从银河系中心向外伸出几条旋臂，我们的太阳系处在其中一条旋臂上，距银河系中心约3.3万光年。

在宇宙中有无数像我们银河系一样的河外星系，根据哈勃谱线红移推算，我们已看到了距离我们100亿光年的河外星系，科学家所估计宇宙的半径约在150亿光年以下。

银河系在宇宙中是成集团状分布。用天文爱好者的望远镜观测后发座，可以看到一个河外星系团，其中心区的亮星系超过10000个。后发座星系团离我们大约3.7亿光年。有些科学家认为我们的银河系与室女座星系团，大熊座星系团等组成了一个巨大的扁平状本超星系团，其长径可达几亿光年。