这就是探索的历程。它们是伴随着量尺的发展而迈出的，它们扩展了关于事实的知识体系。推测总是先于探索而行。推测一度延伸到整个领域，但它们持续不断地被探索推将开去，直至今日它们只能对超出望远镜之外的疆域以及整个黑暗的未被探索的宇宙区域提出无异议的主权要求。

这些推测采用了多种形式，其中大多数早已被遗忘。经受得住量尺考验的少数推测都建立在自然界的均一性原理——假设宇宙的任意大样本都与其他部分几乎完全相同——的基础之上。该原理在距离被测定之前很久即被应用在恒星上。既然恒星对于测量仪器来说太远了，那么它们必须的条件就是要非常明亮。已知的最亮天体是太阳。因此，恒星被假定为都像太阳一样，而距离可以由它们的视暗弱程度估算出来。照此思路，一个孤立存在于空间中的恒星系统的观念早在1750年就已得到了系统阐述。作者托马斯·莱特(Thomas Wright,1711—1786)是一位英国的仪器制造商和私人教师。^[2]

但莱特的推测走到了银河系之外。一个孤立存在于宇宙中的单独的恒星系统并不能满足他的哲学心智。他设想了其他相似的系统，而且，作为它们存在的可见证据，他还提到了被称为“星云”的神秘云状物。

五年后，康德以某种形式发展了莱特的概念，该形式在随后的一个半世纪一直持续而基本未改变。康德的一些与该理论有关的评论^[3]为建立在均一性原理基础之上的合理推测提供了一个出色的实例。一个相对简易的译本如下^[4]：

现在我要转向我的系统中另一个部分，因为它暗示了创世方案的一种宏伟思想，这对我来说是最引人入胜的。促使我想到它的一连串观点很简单，也很自然。我的想法是这样的：假定有一个恒星系，恒星聚集在一个共同的平面上，就像银河系中的一样，但是这个恒星系离我们很远，以至于即使使用望远镜，我们也不可能分辨出组成它的恒星；让我们假定，它的距离同我们与银河系恒星的距离相比，其比例等同于银河系恒星间的距离与日地距离之比；对于那些在如此遥远的地方对之做出思考的观察者们来说，这样一个恒星世界看来仅仅是一个小小的暗弱光点，而且张角也非常小；如果它的平面与视线垂直，那么它的形状就是圆形的，而如果是从一个倾斜的角度被看到，它的形状就是椭圆形的。如果存在这种现象，那么这个星系的微弱的光、它的形状以及视直径就使它明显地区别于它周围的单个恒星。

我们没有必要从天文学家们历时久远的观测中去寻找这一现象。它们已经被不止一位观测者看到过，这些观测者对它们奇怪的外观感到惊讶，对之做出猜测，并且有时提出最令人惊奇的解释，有时则提出比前人更为理性但并没有更多依据的学说。我们指的是星云，或者更确切地说，莫佩尔蒂(M.deMaupertius)^[5]曾对之有如下描述的一种特殊的天体：“这是一些小小的光点，仅仅比天空的黑暗背景稍亮一些；它们同样具有这些特点，其形状大致都是显著的椭圆形；它们的光比我们在天空中可以看到的其他任何天体要暗弱得多。”

康德随后提到德勒姆(Derham)和莫佩尔蒂的观点，并且对之不予采纳，前者认为这些光点是苍穹之中的孔洞，通过它们，燃烧着的最高天得以被看到，而后者认为，星云是巨大的单个天体，由于快速旋转而变平。康德随后继续写道：

更为自然且合理的假设是，星云并不是一个独特的单个恒星，而是由无数恒星构成的系统，它们看来似乎拥挤在一个有限的空间中，每颗恒星单独发出的光是难以觉察的，但由于恒星数目无限之多，便足以发出暗弱而一致的光亮。它们与我们所在的恒星系统之类比；它们的形状，确切地说，是根据我们的理论所认为的它们的本来面目；作为它们距离无限远之标志的暗弱星光，所有一切都显示出绝妙的和谐，并且引领我们将这些椭圆形的光点视作与我们所在的恒星系统有着相同秩序的系统——总之一句话，它是与我们已然对其构造做出解释的这个银河系相似的其他银河系。如果在这些猜测中类推和观察完全一致，并可以相互印证，而且跟正式的证明同样有价值，那么我们就必须将这一系统的存在看作是已经证明了的……

我们看到，在距离无限远的空间存在着相似的恒星系（云雾状天体、星云）。在这个无限辽阔的范围中，造物处处都是有规则的，它的各个成员都是相互联系着的……一个广阔的领域还有待发现，而仅仅是观察就将带给我们答案。

后来被称作“岛宇宙学说”^[6]的这个理论在哲学思辨体系中找到了一个永久的位置。天文学家本身并没怎么参与这些争论：他们研究了星云。不过，到19世纪即将结束之际，观测数据的积累使得星云身份问题一下子变得突出起来，同时，也是由于这些数据，岛宇宙学说成为一个可能的答案。

(a)问题简述

少许几个星云已为裸眼观测者所知，随着望远镜的发展，已知星云的数目也在增长，起初增长得很慢，之后越来越快。在威廉·赫歇尔爵士(Sir William Herschel,1738—1822)的时代，这位星云研究的第一位杰出领跑者开始了他的巡测，已发表的最全面的名录是梅西耶(Messier)发表的，其最后一版(1784年）包含了103个最显著的星云和星团。这些天体仍然以梅西耶编号为人所知——例如，仙女座大旋涡星云就是M31。威廉·赫歇尔爵士编订了2500个天体的目录，他的儿子约翰爵士(1792—1871)将望远镜带到了南半球（南非开普敦附近），从而又在这个名录中增加了更多天体。^[7]大约20000个星云的位置是目前可资利用的，这个数目可能十倍于已在照相图版上得到证认的星云数目。星表的规模早就不再那么重要了。目前，理想的数据是位于广泛分布在全天的取样天区中的，逐次亮过视暗弱度连续极限的星云数目。

伽利略用他的第一架望远镜将一个典型的“云雾状天体”——鬼宿星团(Praesepe)——分解为一群恒星。有了更大的望远镜以及持续开展的研究，更为显著的星云中很多也都同样被分解。威廉·赫歇尔爵士得出结论说，只要望远镜的倍率足够大，那么所有的星云就都可以被分解为恒星群。不过，他在晚年的时候改变了态度，并且承认在某些情况下存在一种根本无法分解的发光“流体”。直到威廉·哈金斯爵士，利用他所装备的一台分光镜，做出了某些精巧的尝试以解释这些异常情况，从而于1864年充分证明了某些星云是一团发光气体。

哈金斯的结果清楚地表明，星云并不都是某一单个均质星群中的成员，而在它们能够被有系统地整理有序之前，进行某种分类将会是必要的。的确被分解为恒星的星云——恒星的大量聚集——被从目录中清除了出去，从而形成了一个独立的研究部门。它们被公认为是银河系的组成部分，并因此而与岛宇宙学说扯不上干系。

在不可分解的星云中，最终区分出了两个截然不同的类型。一个类型所包含的星云相对较少，它们最终被确认为不可分解——混在银河系恒星中并与之关系密切的尘埃气体云。它们通常是在银河带之内被发现的，而且像星团一样，明显是银河系成员。因此，它们自那时起便被称为“银河系”星云。它们又被进一步细分为两组： “行星状”星云和“弥漫”星云，常常被简写为“行星状星云”(planetary)和“星云状物质”(nebulosities)。

另一个类型是由在除银河系之外的其他地方找到的为数众多的小型对称天体组成的。这些引人注目的天体，大多都被发现具有旋涡状结构，尽管并非全部如此。它们具有很多共同特征，看来似乎构成了一个单独的类群。它们被冠以各种不同的名字，但要先提一句的是，它们如今被称作“河外”星云^[8]，并将被简称为“星云”。

尽管星云如今已被阐释为恒星的聚集，但由于其距离完全是未知的，其身份未能确定。它们无疑超出了直接测量的极限，而与这一问题有关的少有的间接证据可以以各种不同的方式得到解释。星云可能是相对较近的天体，并因此是这个恒星系统的成员，或者它们也可能距离非常遥远，因此是外层空间的一员。在这一点上，星云研究的进展直接触到了岛宇宙的哲学理论。该理论大体上代表了星云距离问题的其中一种可供选择的解答。距离问题常常以这种形式被提出来： 星云是岛宇宙吗？

(b)问题的解答

这一状况在1885年至1914年间的几年内取得了进展；从M31旋涡星云中的明亮新星的出现，到斯里弗的第一个重要的星云视向速度表的发表，前者激发了对距离问题的新的兴趣，后者提供了一种新的数据并激励人们做出严肃认真的尝试以找到这一问题的答案。

答案在十年后出现，很大程度上是借助在此期间落成的一台大望远镜——100英寸反射镜而实现的。在最为引人注目的星云中，有几个星云被发现远远超出银河系边界之外——它们是位于银河系外宇宙空间的独立的恒星系统。进一步的研究表明，其他更为暗弱的星云是位于更远距离的相似系统，岛宇宙学说得到了证实。

100英寸反射望远镜将少数几个距离最近的星云部分地分解为恒星群。在这些恒星之中，辨识出了多个恒星类型，而在银河系较亮的恒星当中，这些恒星类型被了解得清清楚楚。它们的本征光度（烛光）是已知的，在某些恒星中是精确值，而在另一些恒星中则为近似值。因此，星云中恒星的视暗弱度也就反映了星云的距离。

最可靠的结果是由造父变星提供的，但其他类型的恒星给出了与造父变星相一致的距离效度(estimates of orders of distance)估计值。甚至最亮星——它们的本征光度在某些类型的星云中看来几乎是不变的——已经被用来作为统计标尺，用以估计星系群的平均距离。

那些可以借由其所包含的恒星而得知其距离的星云，提供了一组样本，根据这些样本，由星云而非星云所包含天体推得的新标尺得到了公式化。现在已经知道的是，星云的本征光度都大致相同。一些星云比其他星云更加明亮，但至少一半星云的光度都在平均值——即太阳光度的850万倍——的1.5~2倍这一有限范围之内。因此，从统计意义上来说，星云的视暗弱度也就反映了它们的距离。

随着星云的性质为人知晓，星云距离的尺度被确立起来，这些研究沿着两条线索继续推进。首先是单个星云的一般特征得到研究；其次是作为一个整体的可观测天区的特性得到研究。

星云形状的详细分类已导致了一个排列有序的序列，其范围从球状星云到扁平、椭圆形状，直到一系列旋臂展开的旋涡星云。旋转对称的基本图案沿这一序列平滑地变化，变化的方式暗示了越来越快的旋转速度。沿这一序列发生系统变化的很多形态特征被发现，而早期认为星云是单独一类天体的成员的看法看来得到了证实。在这一序列中，光度保持完全不变（如前所述，平均值为太阳的850万倍），但直径^[9]则呈现有规则地增加，从球状星云的约1800光年，到最为松散的疏散旋涡星云的10000光年。它们的质量尚未确定，估计范围在太阳质量的2×10⁹至2×10¹¹倍。