天河亦一名天漢，起自東方箕尾間。
遂乃分為南北道，南經傅說入魚淵。
開龠載弁鳴河鼓，北經龜宿貫箕邊。
次絡鬥魁胃左旗，又合南道天津湄。
二道相合西南行，分夾瓠瓜絡人星。
杵畔造父騰蛇精，王良附路閣道平。
登此大陵泛天船，直到捲舌又南徵。
五車駕向北河南，東井水位入吾驂。
水位過了東南遊，經次南河向闕丘。
天狗天紀與天稷，七星南畔天河沒。
關於人們是什麼時候發現銀河其實是由諸多星體組成的也有很多說法，但是我們的祖先詠出「雲漢含星而光耀橫流（《蜀都賦》）」 又非常自然，個人覺得這就是對銀河外的「星空」的自然推廣。
18世紀William Herschel和Caroline Herschel兄妹對銀河進行了觀測，他們的方法是對各個方向的恆星進行計數。藉助兩個基本假設：
1、恆星都一樣亮。
2、宇宙對光線是「透明」的。
這兩條假設很粗糙【事實上這兩條錯誤的假設也就是這個理論崩盤的原因】，但作為（幾乎是）最初的一瞥，Herschels的觀測結果載入了史冊。
這次觀測有一個重要的結論：銀河是盤狀的，盤面尺度是厚度的5倍。雖然數據並不對（應該是約百倍），但它代表觀念的革新。
Herschels的觀測結果（圖源：觀測宇宙學課件）
西方早期對Milkyway的觀測還真的符合它的名字.
上面的是現代觀念的銀河，下面的是Herschels觀測得到的觀念中的銀河。兩幅圖有一個很大的分歧，就是太陽在不在銀河中心。由此可見，眼前蒙上了塵埃，頭腦中的觀念就會天翻地覆呢。
Herschels假設的第一條是所有的恆星都一樣亮，顯然沒有這麼好的事。（或者說，上帝沒有這麼強迫症？）星系尺度的距離測量用的是「標準燭光」，天協的小夥伴已經介紹過（傳送門是文末的「閱讀原文」）。
造父變星的周光關係於20世紀初被發現。1920年,Harlow Shapley用造父變星的周光關係觀測了銀河，得出結論：銀河系直徑約30萬光年，中心在人馬座方向，距太陽系5萬光年。銀河系是如此之大，以至於Shapley認為有理由相信銀河就是整個宇宙。
這項工作中最有意義的是，當其他天文學家忙著「數星星」（改進Herschels的恆星計數法）時，Shapley將目光投向了銀河系halo結構中的球狀星團，發現它們在圍繞數十萬光年外的一點旋轉，並且判斷那裡就是銀河系的中心。
然而Shapley實際觀測到的是另一種標準燭光——天琴座RR變星，這類變星比造父變星更暗，但Shapley是用造父變星的模型算的，導致他觀測到的銀河大了許多。這就像你看到兩盞燈，近的比較亮，遠的比較暗，但實際上它們在一起，只是一個本來就沒有另一個亮罷了。順便說一句，現代測量認為銀河系直徑約10萬光年。
Shapley和另一位天文學家Heber Curits 關於宇宙的尺度進行了一場爭辯：
Shapley認為銀河系就是整個宇宙，太陽不在銀河系的中心。旋渦星雲很小很近，是宇宙中的氣體雲。
Curits認為宇宙如一個「石磨」，扁平狀，太陽在宇宙的中心。旋渦星雲是獨立於銀河系之外的「島宇宙」。
Curtis的依據主要是Herschels和之後發展的恆星計數所得，以及對仙女座的觀測——觀察到仙女座星系中的新星比銀河系多，測量仙女座距銀河系30萬光年（實際是250萬光年）。
Shapley堅持的理由則是自己的變星測距，對球狀星團運動的觀察也有力地支持了他對銀河中心的判斷。至於仙女座，Shapley的注意力放在觀察到「異乎尋常亮度的新星」上，可能他由此認為仙女座離我們並不是很遠。
論辯雙方根據自己已知的信息各自構建了一套宇宙理論。這些信息很多不完善，甚至有一些數據是錯誤的。但它們似乎都是自洽的，只是在信息非常缺乏的情況下得到的結論會有很多問題。
Shapley觀測球狀星團的數據（圖源觀測宇宙學課件）
這場辯論不久後（1922-1923）由Hubble（哈勃）終結，他觀測了仙女座星系中的造父變星，發現它距離我們超過200萬光年，這遠遠超出了銀河系的尺度（不管是不是Shapley的）。而且我們看到，Hubble的數據和現代測量結果很接近。
至於Herschels的第二條假設，後來的觀測發現，星際塵埃對可見光的影響太大了。
這個工作由Robert Trumpler在20世紀20年代完成，他假想疏散星團的大小都相同，那麼根據它們視覺上的大小可以得知它們的遠近，他發現較遠的星團比預計中的要暗，所以猜測是中途星際塵埃擋去了部分光。
其實銀河也挺大的，在本星系群裡只有仙女座可與之匹敵。它的勢力範圍波及眾多小星系，其中一些小星系，如著名的大小麥哲倫雲還得圍繞銀河打轉。
不過約30億年後，銀河系和仙女座星系碰撞，曾經的「仙女座在銀河系內還是銀河系外」的爭辯可能會有另一番答案，此是後話。
宇宙並不關心人們是否會為了它爭辯，而對於我們則不同。以上事實姑且可以慰藉Shapley吧。說來有趣，千百年來由於人類視野的狹窄，能被認識到的宇宙總是過小，而Shapley卻機緣巧合地「放大」了銀河系，也是一件很獨特的事。
如今，「星系」已經成為宇宙學中最基本的概念，銀河系作為其代表，對它的研究總是給我們驚喜。
Hubble’s Galaxy Classes
左邊是橢圓星系，右上螺旋星系，右下棒狀星系
（圖源《The Essential Cosmic Perspective》）
不同設備，不同波段看到的銀河系圖像
（圖源《The Essential Cosmic Perspective》）
而關於銀河系是眾星系中普通一員還是宇宙中唯一存在以及我們在其中的位置之論辯幾乎就發生在昨天。（當然，相對論和量子力學以及它們的衍生物也在昨天） 作為後人，我們難以簡單地評價對錯，因為論戰雙方的觀點以現代體系評價互有瑕瑜。
如果有外星系的友人問我們結論，我們會說：銀河，它不是整個世界，卻也不是一條小溪那麼簡單，它是我們的家園，是我們孕育成長的港灣，也將成為我們起錨前往的海域，包容了我們的渺小，也期待著我們的偉大。
參考資料：
「觀測宇宙學」課程
《The Essential Cosmic Perspective》
維基百科
作者：清華天協-兎君
轉載自清華天文協會微信訂閱號：清華天協