宇宙有多大？想要知道这个问题的答案，绝非易事。科学家只能通过间接的观测方法，探测外部星系的距离，从而揭示宇宙的尺度。而这一过程的复杂程度，远超想象。
事实上，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，才打开了通往宇宙的大门。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一百年盛事。
令人困惑的星云
长久以来，人们曾一直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。人们对宇宙的探索就此开启了一个新的篇章。
随后，人们对宇宙的认知也在不断修正。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》。他曾推测，天空中某些暗淡的小斑点可能是一些类似银河系的天体。
这些天体当时被称为“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”始终困扰着天文学家。上个世纪初，天文学界已经几乎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”。而另一方则以哈罗·沙普利（Harlow Shapley）为首，他们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，两位科学家甚至就此举办了一场天文学世纪大辩论。虽然我们现在已经知道，柯蒂斯显然更接近真相，但当时他没有获得更多支持。更准确地说，这场辩论谁也没有真正说服另一方。
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至关重要，因为它的答案关乎一个更大的问题——银河系是宇宙中唯一的星系吗？更进一步地说，我们的宇宙究竟有多大？
改变历史的恒星
1923年，哈勃用当时世界上口径最大的胡克望远镜，对仙女星云进行了观测。在长期监测和搜索过程中，哈勃在10月份拍摄的一张照片中发现了一颗“新星”，也就是爆发的恒星。这颗“新星”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。因此，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。现代观测已经进一步证实，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点，也让人们意识到，宇宙远比想象的更加浩瀚无垠。
发现仍在继续
哈勃带来的宇宙革命并未止步于此。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，关系图显示出了一个清晰的趋势：那些距离我们越远的星系，远离我们的速度越快。这意味着，宇宙并不是静止的，而是在不断膨胀！
而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，或者说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，这个数字告诉我们宇宙的年龄仅为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，使天文学家有机会更加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，在1998年，哈勃空间望远镜和其他天文台更是发现，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是宇宙学中最大的谜团之一。
今天，更令人困惑的是，当我们用两种同样精确地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。科学家至今也不知道是什么导致了这一差异的存在。而这一差异也恰恰体现了，探索宇宙是一个漫长且艰难的过程，唯有足够的耐心，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，我们将再次迎来颠覆我们想象的宇宙革命
