牛津通识读本：天文学简史 [13]
对19世纪后期的天文学家来说也不存在佯谬，即使现在人们已意识到，一种拦截星光的星际介质会自我加热并开始辐射。有很多其他方法可以摆脱困难，诸如无以太真空的存在，在其中光不能通过。只有在我们的时代，夜空的黑暗才会是一个佯谬。那些给它命名的人并不知道，这一问题回溯起来，要越过奥伯斯，到谢塞奥、哈雷，并最终到内科医生斯图克利。
同时，业余观测者开始苦思银河系。1734年，达勒姆的托马斯·赖特（1711—1786）作了一个公开讲座（或称布道），提出了他个人的宇宙论。他告诉他的听众，太阳和其他恒星围绕着宇宙的神圣中心运转。当它们这么运转时，它们占据着空间中的一层球壳，其外则是黑暗的外层空间；为了集中听众的注意，他向他们指出，他们中每一个人在死后注定要向内或向外通过这个区域。为了说服听众，他准备了直观的图片，展示了宇宙的一个截面，其中他用艺术手法描绘了地球上实际显示的太阳系和可见恒星；他说，更遥远恒星的光并在一起形成了“一个光的暗圆”——银河。
图16 赖特所用的草图，用来帮助读者理解他所推荐的恒星系的模型。在这个想象的宇宙中，有一个被两个平行平面所限定的恒星层。在A的观测者，当他从层内向外看时，在B或C的方向只会看到少数近邻的（因而明亮的）恒星；但是当他沿着层面向D或E的方向看时，会看到或近或远数不清的恒星，它们的光并在一起，形成一条银河的效果。摘自托马斯·赖特的《一个新颖的宇宙理论》（1750）。
图17 赖特推荐的太阳系所属的恒星系模型。恒星占用的空间呈球壳形状，其半径很大，其曲率对一个位于A点的观测者来说难以察觉。所以对观测者来说，可见恒星层的内、外表面近似于平行的平面。同以前一样，向B或C的方向看时，观测者看到的只是少量近邻的因而明亮的恒星，而当沿层面向着诸如D和E的方向看时，看到的是不可胜计的恒星，它们的光并在一起形成一个银河的效果。
稍后，他意识到了他的错误：这样一个银河会位于通过神圣中心和太阳系的每个宇宙截面上，而实际的银河则是独一无二的。为解决这个问题，在1750年出版的精美插图本《一个新颖的宇宙理论》中，他大大削减了太阳和我们系统（现在他设想有许多这样的系统，每个系统有它自己的神圣中心）的其他恒星所占据的空间球壳的厚度。因此，在我们凝视空的空间以前，我们向内或向外看时，看到的只是少量近邻的（因而明亮的）恒星。但是当我们沿着壳层切向看时，壳层的半径巨大，其弯曲程度难以察觉，我们看到了大量的恒星，它们的光并在一起，创造出一种乳状的效应：那就是银河的平面在我们的位置上与壳层相切。
次年，赖特的书的提要（不包括为理解他的古怪概念所需的插图）出现在了一本汉堡出的期刊上，引起了德国哲学家伊曼努尔·康德（1724—1804）的注意。康德不是没有理由地假定，必定只有一个神圣中心，它位于宇宙某个遥远的地方，而且我们的恒星系完全处于自然的秩序之中。他知道我们业已在天空中观测到乳状斑点（星云）的情况，他相信它们是其他的恒星系；但是这些系统是椭圆形的，而一个球状系统不管从哪个角度看来将永远是圆形。所以康德选择了赖特提出的另一个模型，其中围绕我们神圣中心的恒星形成了一个扁平的环。康德认为，这个环（整体上处于自然秩序之中）不应当不间断地从一边延伸到另一边，从而形成一个完整的星盘；一个星盘从侧向看来将呈椭圆形，正如业已观测到的星云一样。所以康德误以为赖特视银河为一个盘状的恒星聚合体，虽然它确实如此。
由热情研究的业余爱好者构想出的这些情形及类似的推测几乎不可能对专业的天文学家形成冲击。另一方面，他们却几乎不能忽视另一位业余爱好者在1781年发现的行星天王星。这位业余爱好者就是我们所熟知的威廉·赫歇尔，7年的战争流亡之后，这位音乐家从汉诺威来到英国。但是他的报告不够专业，而且他随口声称他是用目镜（据说其放大率甚至超过专业光学仪器）作出了这个发现，因此他成为了一个有争议的人物。
1772年，赫歇尔将他的妹妹卡罗琳从汉诺威的家庭劳作中拯救了出来，成为他做的每一件事的忠实助手。他对天文学的热心不久就左右了他们的生活。赫歇尔的雄心是了解“天的构造”。赫歇尔认识到为了观看那些遥远而暗弱的天体，他必须装备能够收集尽可能多的光的反射望远镜——换句话说，尽可能大的反射镜。他从当地铸造厂购买了圆盘，学习研磨和抛光，但他的抱负很快超出了其能力：一个3英尺的玻璃圆盘就使他放弃了。1781年，他大胆地将家里的地下室变成一个铸造车间，但是他尝试了两次都失败了，还几乎遭受了灭顶之灾。
天王星的发现使赫歇尔的赞赏者有机会代表他去游说国王，1782年赫歇尔被授予了皇家津贴，使得他能够致力于天文学研究。他搬到了温莎城堡附近，在那里，他除了满足皇室家庭和他们的客人的观天要求之外，别无其他责任。他很快建造了史上最大的望远镜之一，一架焦距长达20英尺，口径为18英寸且有一个稳定平台（这也同样重要）的反射望远镜。
有卡罗琳坐在写字桌边听觉范围以内充当抄写员，赫歇尔在此后20年中用了很多观测时间，致力于在夜空中“扫视”星云和星团。朝向南方的望远镜被安置在一定的高度，当天空在头顶缓慢地转动时，可以上下微微调整其位置使其可以扫过可能含有星云的天空中的某一条带。在他们开始时，只有约100个这样的神秘天体是已知的；到结束时，他们已经收集了2500个样品并进行了分类。
每个人都认识到，不能辨别出单颗恒星的遥远星团会呈现出星云状，如同银河那样。但是全体星云都是遥远的星团吗？其中有些会不会是由近邻的发光流体云（赫歇尔称之为“真正的星云状物质”）所形成的？如果可以看到一个星云改变形状，这将证明它是一团近邻的云，因为一个遥远的星团太大了，不可能如此迅速地发生改变；1774年，在其观测日志的第一页上，赫歇尔记下了猎户座大星云并不像它早先被描绘（17世纪由惠更斯所描绘）的那样。此后几年对同一星云的偶尔观测让他确信，星云会继续变化，因而它是由真正的星云状物质构成的。但是怎样区分真正的星云状物质和遥远的星团呢？看来赫歇尔正遇到了两类星云状物质：乳状的和有斑点的。他揣测有斑点的星云状物质反映了数不清的恒星的存在。
图18 威廉·赫歇尔“巨大的”20英尺反射望远镜（受托于1783年），本图摘自1794年发表的一张版画。他用这架仪器“扫视”天空，发现了2500个星云和星团。到了1820年，木建部分已大半朽烂，威廉的儿子约翰被迫建造了一个替代物，他将其携至好望角，将他父亲的工作拓展至了南天。
但1785年他碰见的一个星云包含了单颗的恒星以及两种星云状物质；他将它解释为从观测者延伸开去的一个恒星系统。最近的恒星是单独可见的，更远的恒星看起来像有斑点的星云状物质，而最远的像乳状星云物质。因此，赫歇尔改变了他早先的立场，判定所有的星云都是星团。
但是星团意味着群集：一种吸引力或几种力——可能为牛顿引力——起着作用，将成员星愈发紧密地拉在一起。这意味着，一个星团里的恒星过去比现在更为松散；将来，它们会更紧密地抱成团。
这样一来，赫歇尔将生物学的概念引入了天文学：他像自然史学家一样收集了大量的样品并进行分类，他能够按年龄——如年轻的、中年的和老年的——进行排列。他正改变着科学的本质。
1790年的一个晚上，他正像往常一样扫视着天空时，偶然遇见一颗恒星被一个星云状物质的晕所环绕。他认定这颗恒星定然由星云状物质凝聚而成，故而真正的星云状物质是存在的。他必须将自己恒星系统的发展理论作一回溯，使其包含一个较早的位相，在这个位相中，稀薄的散射光在引力作用之下凝聚成星云状的云，恒星就从中诞生。这些恒星形成了星团，最初是散布的，然后日益凝聚——直至最终星团自身坍塌，产生巨大的天体爆炸，爆炸产生的光开始了又一次的循环。赫歇尔的同时代人中，几乎无人有能观测到证据的仪器，所以不知道该如何应对。
威廉·赫歇尔的儿子约翰（1792—1871）将恒星天文学带入了科学的主流。当他还年轻时，他父亲说服他放弃在剑桥的事业回家，做父亲的学徒和天文学的继承人，负责重新检验和扩大他父亲的天文样品收集。威廉的20英尺反射望远镜现在已因年代久远而朽烂，但他在1822年去世之前，监督约翰建造了一个替代物。
图19 赫歇尔画的略图，表示他的星云和星团表中的天体按照成熟程度递增的序列排列：随着时间流逝，引力起的作用使星团越来越集中。摘自《哲学会刊》104卷（1814）。
1825年，约翰开始修订他父亲的在英格兰可见的星云的星表。完成之后——并且还坚定地谢绝了所有政府提供的资助——他坐船到了好望角，在那儿他花费了4年的时间，将他父亲的星云、双星等等的星表扩展到南天范围。他变成了（并且依然是）用一个大望远镜研究了整个天球的唯一观测者。
1838年3月约翰·赫歇尔坐船返家时，作为观测者的生涯就此告终，赫歇尔家对大望远镜的垄断也是如此。那年，在爱尔兰中央地区的伯尔城堡，未来的罗斯伯爵威廉·帕森斯（1800—1867）加工和装配了部件，做成了直径3英尺的合成镜面。次年，他成功浇注了同样大小的单镜面，并于1845年完成了“帕森斯城的巨兽”。这是一架吊起在巨大石墙之间的反射望远镜，镜子口径不小于6英尺，每块重达4吨。几周之内，这架反射望远镜就揭示出，有的星云在结构上是螺旋形的。
“巨兽”被设计成一劳永逸地解决以下这个问题：是不是全部星云都是被距离伪装起来的星团？观测肉眼可见的猎户座大星云是关键，在这一点上，人们达成了共识。正好反射镜足以观测确实嵌入这个（气态的）星云中的恒星。在看到这些时，罗斯说服他自己，他正在观看一个星团并且他已胜利地将它分解成了多颗成员星。
许多人同意，这个关于最大星云的发现能够推广，并且天文学不再需要“真正的星云状物质”了。他们很快被证明是错了，但等到那时，天文学已丧失了其自