宇宙有多大?今時今日科學家給你的答案可能是無限大。但在 1924 年前,人類還以為宇宙不過一個銀河系大小,直到美國天文學家 Edwin Hubble 發現原被認為屬於銀河系的「仙女座星雲」,竟是與銀河系分立的獨立星系,宇宙面積比此前所知起碼要大上兩倍。此發現在 1924 年 11 月 23 日經「紐約時報」報道,人類始知銀河系並非宇宙唯一,原來天外有天。
仙女座星系距地球 250 萬光年之遙,是肉眼可見最遠的深空天體,被時人視為星雲,當作銀河系的一分子。不過 Hubble 就不敢苟同,持同樣立場的,還有加州大學利克天文台科學家 Heber Curtis。對他們來說,仙女座星雲極為異常,它不但曾爆發大量超新星,而且這些超新星光暈微弱,彷彿來自遠處,使他們不禁懷疑它實際上其實是一個獨立星系。他們的假設對時人來說過於大膽,招致保守的科學組織反感,天文學家 Harlow Shapley 甚至因而公開與 Curtis 展開激烈辯論,堅稱仙女座星雲只是一個小星體,而銀河系是宇宙唯一星系,史稱「世紀天文大辯論」。
若要印證他們的假設 —— 仙女座星雲不屬於銀河系 —— Hubble 需要證明仙女星座與地球的距離超過銀河系的圓周。這意味他先要找到計算星體距離的方法。這時,另一名天文學家的發現幫了他一把。在哈佛大學天文台擔任計算員的女天文學家 Henrietta Leavitt,1912 年發現了造父變星的周光關係,天文學家可以根據其光變周期,推算並測量星體距離。因此 Hubble 只需找出仙女座星雲中的造父變星,然後計算其光變周期即可。
其時 Hubble 正於擁有全球最大望遠鏡的威爾遜山天文台工作,他利用望遠鏡拍得仙女座星雲的照片,於 1923 年找到造父變星,經過計算得出仙女座離地球的正確距離。他反覆觀察及研究仙女座星雲中多個變星後,終於肯定「仙女座星雲」乃星系而非星雲,而且是一個外表與銀河系相似的螺旋星系。真相大白,將發現公諸於世前,Hubble 修書一封予當年嚴辭否定其假說的 Shapley,據講 Shapley 讀畢信件後頗受打擊:「這封信摧毀了我的宇宙。」世紀天文大辯論終告落幕。
Hubble 摧毀了 Shapley 的宇宙,卻還全人類一個更廣闊的宇宙觀。「紐約時報」率先在該年 11 月 23 日以極小篇幅公佈發現,Hubble 緊接著在多個科學媒體及場合向公眾展示證據,轟動一時,「天文學家發現了另一個宇宙」的消息不脛而走。
作為一個天文學家,Hubble 的學術成就不止於此。他僅以 35 歲之齡發現仙女座星系,打開新世界的大門。其後的職業生涯中,他陸續發現另外 23 個星系,並提出宇宙會不斷膨脹,挑戰愛因斯坦提出的「宇宙學常數」。在以管窺天的年代,他的想法被同行嘲笑,直到後來他的主張才被承認,亦讓愛因斯坦承認宇宙學常數是其「一生最大錯誤」,霍金甚至稱之為「20 世紀最偉大的知識革命之一」。他的研究為後世的宇宙大爆炸理論發展奠基,是公認的星系天文學之父,令最著名的太空天文望遠鏡,也以他為名,亦即是「哈勃太空望遠鏡」。
時至今日,我們所知的宇宙比之當年又大了不少,天文學家相信宇宙少說有 2 兆個星系。Hubble 的發現與不斷更新的認知也讓我們知道宇宙仍是尚待探索的神秘之地,就如他本人於 1948 年所說:「人類生而擁有五感,不斷探索將之包圍其中的宇宙,並稱其為科學。」