人類是怎樣發現和探索太陽系之外的更加廣闊的宇宙空間？

人類被一次次打破慣有思維，從認為大地一塊平地開始，到地心說，日心說經歷了艱苦的幾千年，但日心說並沒有成為人類對宇宙的終極看法，人們對於日月和行星以外的那些恆星產生了疑問。

天文學家們把從古至今所有天文學家繪製的星象圖放在一起對比時，有了新的重大發現。現在的恆星的數量和位置和古代的記錄相比發生了變化，天文學家們又紛紛投入了對恆星的研究，這期間觀測宇宙的精密觀測儀器被不斷地發明出來。

比如望遠鏡上安裝了螺旋測微器，也就是千分尺，量日儀等等。英國天文學家哈雷為此做出了巨大的貢獻。它是第一位發現恆星位置變化的人，還涉及了精確測量日地距離的計算方式。由於準確預測了同一顆彗星三次回歸地球的時間，這顆彗星就用他的名字命名，儘管第三次回歸是在他去世之後的事。

1769年各國天文學家共同觀測得出的日地距離是1.33億千米，這個距離從此被作為測算恆星與地球之間距離的基礎條件和默認的單位，太陽系的大小終於可以被測量了。

之後130多年間，藉助牛頓的萬有引力規則，科學家們堅持不懈的觀測，更遙遠的天王星和海王星被發現了，太陽系的疆界一下擴大了兩倍多，而測算出的其他恆星位置要比太陽系的邊界距離還要遠很多倍。

此時人們已經認識到，太陽系的尺度與遙遠的恆星比起來根本不值一提。科學家們採用了比日地距離更大的單位光年來描述天體的距離。光年是指光在宇宙真空中沿直線傳播了一年時間的距離，是一個長度單位。

因為光的速度是每秒三十萬千米，非常快，所以一光年的長度是9.4605×10^15米。用這麼大的數值作為描述天體之間距離的單位，說明天體之間的距離遠得實在是超出了人類的想像。

發現天王星的英國天文學家赫歇爾和他的兒子通過給天空劃分區域的方式，一共觀測了幾萬顆恆星，經過統計計算，確認了銀河系的圓盤形狀，初步建立了銀河系的正確概念。父子倆的觀測工具已經是7.8米高的像大炮一樣的望遠鏡。

1906年，荷蘭天文學家卡普坦向全世界的天文學家發出倡議，大家聯合起來一起數星星。天文學家們把天空分成了很多個小格子，叫做天文學分區，整個天空被分成了3000多個小格子。卡普坦提出的方案是按照這個統一的天文學分區，不同的天文學家分別負責觀測不同分區里的所有恆星，並詳細記錄恆星的亮度是插位置等參數，最後把大家的工作成果匯總統計，就能定量勾勒出銀河系的結構和形狀。

儘管歷經第一次世界大戰的硝煙，卡普坦還是得到了許多天文學家的響應，在1922年用統計方法計算出了銀河系的形狀和大小，這就是歷史上赫赫有名的卡普坦宇宙。

與此同時，藉助安裝在美國洛杉磯威爾遜山上的全世界最大最清晰的胡克望遠鏡，美國天文學家沙普利發現了93個球狀星團，每個球狀星團都有幾萬顆恆星聚集而成。這93個球狀星團大部分並不是以太陽係為中心均勻分布的，據此推算太陽系也不是銀河系的中心。

日心說也被推翻，我們並不在宇宙的中心。

而另一位舉世聞名的天文學家哈勃也在這裡細緻觀測了各種星系。這時大型天文望遠鏡依靠精確的天球坐標，把天空拍成照片，供科學家研究。哈勃通過大量的星雲照片推測出最遠的星系距地球有上億光年之遙，宇宙的尺度再一次超出了人們的想像。

哈勃還在觀測中發現，星系一直存在著紅移現象，既星系離我們遠去的時候，他發出的光波在光譜上朝著紅色端點移動，這說明星系在不停地遠離我們，宇宙正處於膨脹之中！

宇宙膨脹觀點使得很多科學家開始思考宇宙的起源問題，而在這以前，人們一直篤信是上帝創造了世界。20世紀30年代，射電望遠鏡的發明給天文學帶來了意想不到的新發現。

射電望遠鏡通過收集電磁波，進而轉換成圖像和聲音的方式來工作，所以很多肉眼不可見，但能夠發出電磁波的物質被找到。其中也包括20世紀最重要的天文發現宇宙微波背景輻射。兩位年輕的美國工程師發現，無論射電望遠鏡的天線指向何處，總有一種噪音怎麼也去不掉。

原來這就是來自於宇宙的誕生之初的大爆炸所釋放的能量，經過長時間的膨脹，剩下的餘溫，這是宇宙大爆炸理論的關鍵證據。藉助發射入太空的宇宙微波背景輻射探測器，天文學家和物理學家們聯手取得了更精確的宇宙微波背景輻射圖像，建立了標準宇宙模型，從而計算出了宇宙的年齡大約是一百三十八億年。

至此，人類得到了自己身處宇宙的一個全景圖，從時間和空間兩個維度對其進行了描述。

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