为什么银河系是螺旋状的？

这个问题问得非常好，所谓不识庐山真面目，只缘身在此山中，在很久以来我们是并不知道银河系的形状，甚至并不知道“银河系”的存在！在我们地球上看上去，银河只是一条光带，这正是中文里“银河”银色光亮的河流，希腊以来的传统把它称为“奶汁之路”。古代我们并不知道银河究竟是什么，所以也就没法有“银河系”这个词了。

1609年开始，伽利略用望远镜，观测夜空，他发现原来银河也是由无数的恒星光点组成，但这个时候也并不知道它是究竟是什么形状的——因为还没有办法去测量恒星的距离。过了150年之后，英国天文学家赫歇尔假设，所有的恒星都是同样的，测量了天空每个方向上的恒星数量，从而发现，原来天上所有的恒星，总是在一个盘子的形状里聚集（这一点是正确的），而太阳正好位于这个盘子的中心（这一天后来被证明是错误的），从而发现了银河系的存在。但我们要注意的是，我们还并不知道银河系和宇宙是什么关系，甚至可能认为银河系就是宇宙。当时天文学家们发现了天空中还有一些并不是恒星的天体，是成为呈云雾状，称为星云。问题是，天文学家也不知道，这些星云和银河系是什么关系，究竟是在银河系之中，还是在银河系之外。这样又过了150多年，天文学家们制造了越来越大的望远镜，发现有些星云是呈旋涡状的，有些不是，而是球状星团或行星状星云。在1925年，美国天文学家哈勃发现呈漩涡状的仙女星云离我们的距离非常遥远，是跟我们的银河系独立的恒星系统。所以只有到这时候，天文学家们才确认，银河系只是，宇宙当中的一个组成部分。

随着恒星天文学的发展，天文学家们逐渐能够测量出恒星的距离，也就能够知道银河系到底是什么结构的，这样才发现了银河系的旋涡结构。也就是说，银河系和仙女星系都是漩涡结构的。因为银河系中有大量的尘埃，吸收和阻挡恒星的光线，越是星系中心的位置，结构越难测量，直到二十世纪末，银河系中心还有一个棒状结构，也就是棒旋星系。

银河系为什么是这种漩涡形状？这个问题，其实也没有很好的解决。华人天文学家林家翘提出过密度波理论，因为从银河系中心向外就像波纹一样，从而产生出旋臂结构。任何一团气体，从开始坍缩的时候，会有一个优势方向，最终会形成一个盘子结构。所以我们看上去，银河系、太阳系整体上都是呈扁平结构的。