第一章
空间探索^[1]

对空间的探索直到最近才刚刚闯入星云世界。借助大型望远镜，对未知领域的探索在过去十几年间取得了进展。宇宙的可观测区域目前已然划定，而初步的侦测已经完成。随后的几章就是关于这场侦测不同阶段的报告。

我们栖身的地球是太阳系的一名成员，它是太阳的一颗较小的卫星。太阳是构成恒星系统的数以百万计的恒星中的一颗。恒星系统由一大群恒星组成，这些恒星在空间中相隔甚远。它们缓慢地在空间移动，就像一大群蜜蜂在夏日的天空缓缓飞过。我们从自己所在的位置——这个系统之内的某个地方——细细打量这群星星，望出边界，望向宇宙更深处。

宇宙的大部分都是虚空一片，但我们到处都可以找到与我们所在的恒星系统相似的其他恒星系统，它们彼此之间相隔甚远。它们是如此遥远，以至于除了在最近的恒星系统中之外，我们看不到组成那些系统的单个恒星。这些巨大的恒星系统看上去就像是暗淡的光点。很久以前，它们被称作“星云”或“云状物”——这些神秘天体的性质是沉思最喜欢的主题。

但是现在，多亏有了大型望远镜，我们对它们的性质、它们的真实尺度与亮度有了些许了解，而仅仅是它们的外观便显示出了它们距离的总体次序。它们散布在整个空间，远至望远镜所能看到的地方。我们观察到为数不多的星云看上去很大很明亮。这些是比较近的星云。随后，我们找到更小更暗弱的星云，数目不断增加，而我们知道我们正在越来越远地望向宇宙空间，直到用最大的望远镜发现了最暗弱的星云，我们便抵达了已知宇宙的边疆。

这个最大的视野范围极限界定了空间的可观测区域。它是一个巨大的球体，直径可能有一百亿光年。在整个球体之中，分布着数以亿计处于不同演化阶段的星云——恒星系统。这些星云的分布各自独立、成群结队，有时则成为巨大的星云团，不过一旦在巨大的空间体积内进行比较时，成团的趋势就会达到平衡。就在望远镜视野极限处，星云的大尺度分布是近似均匀的。

可观测天区的另一个普遍特征已被发现。由星云发出奔向我们的光，其红化与它走过的距离成正比。这一现象被称为速度-距离关系，因为它在理论上经常被解释为星云正在向远离我们星系的方向飞奔而去的证据，其飞奔的速度正好随距离而增加。

本概述大致勾勒出了目前对星云世界的了解。它是开始于很久以前的一系列研究的顶峰。天文学的历史是视野越拓越远的历史。知识以连续波的方式传播，每一波都代表了用以解释观测数据的某些新线索的开拓。

空间探索表现为这样三个阶段。最初，探索局限于行星世界，然后蔓延至整个恒星世界，最后进入星云世界。

这几个连续阶段之间相隔时间很长。尽管古希腊人就很清楚地了解了月球的距离，但太阳的距离顺序以及恒星的距离尺度直到17世纪下半叶才被确立起来。恒星距离是在几乎刚好一个世纪前最早得到确定的，而星云的距离则是在我们这一代确定的。这些距离是基本的数据。在它们被确定之前，任何进展都是不可能的事。

早期探索止步于太阳系的边缘，面朝着一片一直伸展到最邻近恒星的巨大虚空。那些恒星是未知数。它们可能是相对较近的小个天体，或者可能是距离非常之远的大块头。只有当这条天堑被架通，只有当一小部分恒星样本的距离得到实际测量，这些太阳系之外世界居民的性质才能得到确定。随后，由在目前熟知的恒星当中某一确定的起点出发，探索迅速横扫了整个恒星系统。

面对一片更大的虚空，探索再一次止步，但再一次的，当设备与方法得到充分发展，这条天堑便借由少许几个比较近的星云距离的测定而被架通。再一次地，随着这些居民的性质为人所知，探索活动便更为迅速地横扫整个星云世界，只有到了最大望远镜的极限之处才会止步。