星空的琴弦 天文学史话

good

但我的重点并不在历史本身,如果你误把这本书当成了一本正儿八经的科学正史书,那么你很可能会失望。 P10

吸烟和女性乳房的情况确实呈现一定的相关规律,但并不能就此肯定吸烟是导致乳房下垂的原因。 P11

有了科学的精神,我们才能更加理性地认识世界。 P12

这些你看来是天经地义的“常识”并不是那么的“平常”,这些知其实来之不易。 P13

人类文明进入到近现代以后,就再也没有被完全“推翻”掉的科学理论了,以我所掌握的科学知识,我是一个也没想出来。 P14

你可以看到,人类对地球的认识是与人类所能观测到的精度直接相关的。 P15

这里所说的古希腊,并不是古时候的希腊,现代希腊除了在地理位置上和古希腊有很多重合外,基本上没有半毛钱关系。 P20

总之,在毕达哥拉斯看来,这个世界就是由数字组成的,任何事情他都要分解为数字去研究。 P21

今天,毕达哥拉斯对这个半球形的大地模型突然感到非常别扭。 P22

”毕达哥拉斯:“你说吧,老师这么和蔼,怕什么。 P23

你看那滚圆的水滴,看那皎洁的月亮,初升的红日,看那美丽的彩虹,这个大自然中最美丽的平面图形就是圆形,最美丽的立体图形就是球形。 P24

毕达哥拉斯死后100多年,一个叫做亚里士多德(Aristotle,前384年~前322年)的哲学家突然站了出来,再次宣称大地是球形的。 P25

当然,你要走的时间足够长才行。 P26

”有人说:“先生,可为啥月食产生的原因是月亮被地球的阴影遮住了呢?我记得先生的老师柏拉图先生好像说过月亮和太阳都绕着我们转,它们自己就会发光啊。 P27

以至于在此后的2000多年中,有很多聪明无比的古代科学家们都被这个问题折磨一生,他们的常识(上下观念)和观测到的证据(大地是球形的)产生了严重的矛盾,直到一个叫做牛顿的惊世天才横空出世,才结束了他们的梦魇,让他们再也不会在恶梦中“掉下去”了。 P28

这幅景象自人类诞生以来,就几乎从未改变过。 P29

如果你从今天开始,每天晚上到同一个地点去观察头顶的美丽星空,坚持观察一年并且非常勤快地做好记录的话,那么你应当能注意到这样一些情况:我们头顶上的绝大多数星星都在整体缓慢地向一侧移动,例如:你每天晚上都记录一下天狼星刚好位于远处一棵树梢尖上的时刻,就会发现,天狼星每天都会提早4分钟到达这个指定位置,而整整一年后,天狼星又会在同一时刻出现在与一年前完全相同的位置。 P30

这五颗星星每天晚上在天空中的位置都是不同的,而且亮度也会发生变化。 P31

在古代,占星家就是天文学家,他们之间没有区别。 P32

我记得您教过我们,这个世界上只有1、3、6、10才是神圣的四重数,因为这些数字刚好能组成一个完美的等边三角形。 P33

柏拉图继续说:“我提出这个疑问并不代表我反对毕达哥拉斯的观点,我也认为地球毫无疑问是宇宙的中心,天体绕着我们做着匀速圆周运动。 P34

然后,太阳、月亮、五大行星的运动则是若干套同心球体系的匀速圆周运动的组合结果。 P35

我们用现代数学可以证明:任一曲线运动都可以用多个圆周运动的叠加来表示。 P36

在欧多克斯之前,五大行星组成的图形是来自神的启示,人类只能在观察到以后战战兢兢地去揣测神的意图,占星家也因此能成为一个高薪的职业(不过风险也很高,弄不好要掉脑袋)。 P37

按照同心球理论,五大行星与地球的距离是永远不变的,并且根据毕达哥拉斯学派的宇宙数字和谐的思想,这五大行星与地球的距离也应该符合简单的整数比的关系。 P38

”“不是球那是什么?”“是轮子!”“轮子?”“对,就是轮子。 P39

”阿波罗尼说完,得意地一笑,他是有资本发出得意的笑声的,因为阿波罗尼的思想整整超前了那个时代400多年。 P40

托勒密的祖籍是希腊,他深受古希腊文明的熏陶,精通古希腊人发展出来的天文学、数学、哲学、物理等学科。 P41

然而,阿里斯塔克斯却提不出什么证据来佐证他的这个观点,之所以会有这样的观点,完全是出于一种数学考虑,他认为用地球自转来解释日月星辰的视运动是最简单和谐的。 P42

如果迎着地球自转的方向飞,当然会早一点到达目的地,反过来自然要晚一点到达。 P43

2.月亮和五大行星在本轮和均轮上做着运动。 P44

6.恒星天每天绕地球转一周。 P45

这一天,托勒密倘佯在浩瀚的古籍中,他打开一本已经残破不堪的古籍,发现其中记载了一位叫做依巴古的神童的生平,他仅仅活了19岁。 P46

做出这个小小的改变之后,奇迹出现了,计算值和观测记录的相符合程度大大地增加了,天体的一切运动似乎都回到了“合理”的范围内。 P47

这部天文学巨著是人类历史上第一部系统阐述天文学的著作,它是集古代天文学之大成之作,在此后的1500年中,它将成为无人敢于挑战的成熟理论,同时也成为天文学的教科书。 P48

他还系统地观察和记录了五大行星的出没规律。 P49

因此,在历朝历代都极为重视天象记录的传统文化下,中国人的天文观测记录是世界上最详细、最整齐、最规范的,没有之一。 P50

比如,在南京大学出版社的《图解天文学史》的第63页写道:“还须指出,中国古代在天地结构图像上,盖天说和浑天说两派都没有明确认识到地球是球形的”。 P51

是的,古代中国人确实认为日月星辰都是可以在水中穿梭的。 P52

我知道我这样说又会让不少人心里不舒服了,这不是长他人志气,灭自己威风吗?说实话,我也跟你一样热爱自己的民族,我也希望咱们中国人能在天文学史上书写下更重要的篇章,但是我实在找不到相关的证据啊!我在网上也找到过一些文章,把中国古人的天文学成就大大地夸赞一番,但科学精神讲究实证和逻辑,凡事要讲证据、讲逻辑,经得起考证和推敲。 P53

在皇权主宰下的天朝,一切朝廷机构都是为皇权服务的,天文观测机构当然也不能例外。 P54

所以,皇帝要专门安排一个机构每天晚上接受旨意,要是胆敢哪一天漏掉了玉帝的旨意,那可是相当严重的渎职,如果因此产生了严重的后果,比如灾荒随之而来,那么这个天文记录官就要被砍头。 P55

每当皇上提出对历法的质疑时,大臣们基本上都是这样解释的:“此皆上天佑德之应,非历法之可测也。 P56

24岁的哥白尼成为意大利博洛尼亚大学的一名在职进修生,他进修的专业是教会法。 P58

预测今晚的月亮掩金牛座α星(中国人叫毕宿五)的天象并不是太复杂的计算,比起预测木星或者火星的位置来,那简直就不算是计算了。 P59

老实说,我也觉得上帝创造那么多的轮子实在是不怕麻烦!说实话这个模型很难看。 P60

托勒密的对点理论纯粹是为了修正计算结果与观测值的拟合度而强行施加给地球的,从上帝的角度讲是不通的。 P61

”诺瓦拉:“我知道你指的是什么。 P62

他成了波兰佛龙宝大教堂的一名神父,正式开始了对天文学孜孜不倦的刻苦钻研。 P63

人类怎么发现“年”这个周期的?模糊的感官是一年四季的循环变化,精确一点的标志则是太阳在天空中的高度变化,或者说是地面物体的影子长度一年一循环的规律变化,因此,“年”这个周期的关键在于太阳。 P64

阻碍天文学家们做出正确模型的原因除了《圣经》之外,还有一个很重要的原因,那就是当时的人们无法观测到恒星的周年视差现象。 P65

在十多年的观测、计算、验证的过程中,他发现想要简化计算,提高预测的精确度,那么让地球自转起来,并且绕着太阳一年转一圈是最佳的办法。 P66

图5-3 哥白尼日心说的总体图像 《天体运行论》是一部厚厚的大部头著作,它不是仅仅阐述了一些思想,画了几个模型而已,而是有严格的数学论证和定量计算方法的。 P67

只是当时的编辑替哥白尼写了一篇序言,大意是说:“我让地球动起来,并且不在宇宙的中心,只是为了便于数学计算的一种假设,并不是真的,天文学实际上是很荒诞的,为了计算,什么样的胡说八道都出来了,大家千万别傻到认为这就是真实的宇宙。 P68

其实这并非主要原因,但我们这本书就不展开讨论了。 P69

此人真的是太牛了!他的名字叫做开普勒(Johannes Kepler,1571年~1630年)。 P70

据下人来报,第谷突发急病,可能要不行了,他点名要见开普勒,似乎有什么极为重大的事情要交代给开普勒。 P71

”他指了指自己的鼻子,努力装出笑容,“但总算也做了一些有意义的事情,此生算是没有虚度。 P72

那么,第谷到底是什么人?他的资料又为何如此珍贵呢?第谷出生于一个丹麦的贵族家庭,从小就不愁吃不愁穿。 P73

他年轻的时候,因为跟人争论谁是世界上最好的数学家,居然去决斗,结果命是没丢,鼻子却丢了,整个被削掉,于是他给自己做了一个金属假鼻子贴在脸上,倒也几可乱真。 P74

后来机缘巧合认识了开普勒,第谷马上意识到这个年轻人是数学奇才,能补自己的短,于是认了开普勒这个学生。 P75

他是个数学奇才,脑子非常好使。 P76

开普勒先假定,相对于地球而言,地球和火星的运行轨道都是偏心圆,然后在各个相继到来的火星年,也就是当火星每年回到原来的位置时来确定地球的位置。 P77

于是,若以基线SM为长度单位,从三角形E2SM便可以求得SE2。 P78

按照均衡点的定义,∠AQB=∠A'QB',因此,显然∠ASB大于∠A'SB',但它们之间有什么定量关系呢?开普勒根据第谷留下的大量观测资料来凑算,最后获得的结果是图中扇形ASB和扇形A'SB'的面积应该相等。 P79

图6-6 无论用什么样的词汇来赞美开普勒的这两个伟大发现都不为过,这是人类第一次触摸到了“上帝”的意志。 P80

此时的开普勒刚刚年满38岁,正当壮年,他当然不会就此停止探索的脚步。 P81

让我们来看看第三定律的内容:行星绕太阳公转周期的平方与轨道椭圆长半轴的立方成正比。 P82

不过呢,你可能看出来了,这里面还需要一个关键的数据,就是日地距离,也就是1AU(一个天文单位)到底是多长。 P83

两个天才即将相继登场,一个回答了第一个问题,另一个回答了第二个问题。 P84

眼镜店老板认得这位著名的帕杜亚大学的数学教授,热情地招呼:“教授,您来配眼镜吗?我肯定给您最大的优惠。 P85

”伽利略一笑,说:“我来买一块凸透镜和一块凹透镜。 P86

这是人类历史上一次意义非凡的举动,套用一个著名的句式就是:这是伽利略的一个小动作,却是人类的一个大动作。 P87

好在1月10日又放晴了。 P88

他又孜孜不倦地追踪观测了好多天,最终确信,有四颗小星星围绕着木星转动。 P90

现在,伽利略的发现让开普勒扬眉吐气了,他把月亮和木星周围的四颗小星都称为“卫星”,既然木星有能力拉住四个小兄弟绕着太阳转,那么地球当然也就可以拉住月亮了。 P91

换句话说,金星与太阳和地球总是大致位于一条直线上,所以无法解释金星的盈亏现象。 P93

伽利略用他的望远镜无可争议地证实了托勒密的地心说是错误的,而哥白尼的日心说是对的。 P94

伽利略首当其冲,成了教会打压的重点对象。 P95

伽利略真是一位出色的科普作家,对于300多年前出现这样的书,我很吃惊,原来我自鸣得意的种种科普写作手法,比如讲讲俏皮话,打个有趣的比方,编个故事自问自答,调侃等等,伽利略早就运用得无比娴熟了。 P96

但是这个道理在当时的人们听来,无疑是振聋发聩的。 P97

到了十七世纪中叶,大多数知识分子的头脑中都已经建立了这样的一副宇宙图像:太阳位于宇宙的中心,地球连同其他五颗行星,在椭圆形的轨道上围绕着太阳转,行星按照距离太阳由近到远依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星,在土星之外极为遥远的地方,还有一个恒星层,所有的恒星都位于这个恒星层中,恒星与太阳的相对位置固定不变。 P99

这个解释又正好与托勒密提出的地球是宇宙中心的观点互为印证,于是在亚里士多德之后,特别是托勒密之后,人们都几乎想通了地球是圆的这个问题。 P100

”牛顿还写了一部专著《光论》,刻意等胡克去世后才发表,以免这个老头又说三道四。 P101

最终,牛顿的计算结果表明:如果石块的水平初速度超过一个临界值,那么,这个石块将会一直绕着地球作匀速圆周运动,停不下来,也不会再掉回地球上了。 P103

之前的那个石块是牛顿思维的创造之物,并不真实存在,而且牛顿也没有这个能力“扔出”这样一块超级石头。 P104

24岁的牛顿终于发现了这个宇宙中最最基本的规律:万有引力。 P105

在书中,除了万有引力定律,牛顿还提出了著名的牛顿力学三定律。 P107

那些相对于太阳位置不动的恒星所在的地方,就是太阳的引力控制不到的地方,因为恒星离我们实在是太遥远了。 P108

我们在本书的一开始就讲到,星星虽然如此众多,但人们很容易就能发现,如此多的星星中,仅仅有五颗星星与其他的星星明显不同。 P109

图9-1 内蒙古通湖草原  华佳俊摄 132张合成 公元1572年11月11日,中国明朝的万历皇帝刚登基不满四个月。 P110

这是中国皇家对待这次天象的态度,而在民间,似乎没有人在意这个奇特的天象,至少没有找到什么文字记载。 P111

哈雷在他的《彗星天文学概论》中写道:如果孩子们在1758年又看到这颗彗星,别忘了是我计算出来并预言的。 P112

但是有一个最基本的质疑却始终悬而未决,那就是为什么观测不到恒星的周年视差?让我们再来回顾一下这个问题:如果哥白尼是对的,那么这个周年视差就必定存在,可是却从没有人观测到,这就是“哥白尼体系的最后悬案”。 P113

这架望远镜长达5米多,垂直于地面,镜筒直指天顶,固定得纹丝不动。 P114

事情的转机出现在布拉德雷一次坐船旅行的途中,船在泰晤士河上航行,他一直盯着船的风向标,看到风向标会随着船的转向而转向,他马上意识到,其实风向标的绝对指向并未改变,因为风向并未改变,改变的只是风向标相对于船体的方向,即风速与船速合成的结果。 P115

但这个故事的结局可能会出乎所有人的意料,不是喜剧而是悲剧:布拉德雷持续进行了20年的观测,最终发现,自己依然没有发现恒星的周年视差,而是发现和证实了另一个类似于光行差的恒星视位置的基本影响因素,也就是地球的章动。 P116

在贝塞尔观测天鹅61星的那些年中,德国人斯特鲁维在俄国正盯着织女星,而英国人亨德森在非洲的好望角盯着“三体”星,也就是半人马座α星。 P117

比如,在南半球和北半球两个相距很遥远的天文台同时观测太阳,把太阳在天空中的位置精确地测出来,再根据两座天文台的相隔距离计算出日地距离。 P118

测量火星的视差可以这么做:以某颗遥远的恒星为背景,分别在日出和日落时测量火星相对于这颗恒星微小的位移,就能得出火星的视差了。 P119

所以由观测求得∠AVB,通过几何计算可推出∠AV1B(或∠AV2B)。 P120

但是他运气很糟糕,由于英法两国正在开战(七年战争),在路上遇到了种种坎坷,1761年6月6日发生凌日的那天,倒霉的勒让蒂居然还在海上。 P121

勒让蒂八年的努力被一朵乌云完美地化为乌有,悲愤交加的他只好收拾起仪器启程回老家。 P122

在这70多年中,人类又有两个重要的天文发现,太阳系的尺度一下子扩大了十几倍。 P123

他白天是小镇乐队的指挥,到了晚上就摇身一变,成为一位神秘的“占星家”。 P124

1781年3月31日晚上,晴朗无云,赫歇尔在“大炮”下痴迷地观测着。 P125

他对一个朋友说:“谁知道是我们粗心呢,还是有一个神秘力量在影响天王星?”几十年过去后,天王星的轨道已经和最初发现时的轨道相差了足足有2角分之多(120角秒)。 P126

于是加勒和助手们依照这个神启开始了观测,一切都精确得令人难以置信。 P127

最终,天文学界一致决定,让他们仨共享海王星的发现权,皆大欢喜。 P128

我再换个说法,人类目前为止发射到宇宙中最快的飞行器之一,是1977年发射的旅行者1号太空探测器(十年前发射的新地平线号目前的速度已经超过了旅行者1号),经过了几次引力助推后,它现在的飞行速度大约是30千米/秒,这个速度是子弹飞行速度的30倍。 P129

但很多人可能从来都没有看到过,因为现在城市中光污染很严重,晚上的天空黑不下来,肉眼根本无法看到银河,这是一件相当遗憾的事。 P130

因此,对于银河,自古就有许多种传说:中国人认为银河就是天上的一条大河,阻隔了牛郎和织女的相会;在罗马神话中,银河是天神朱庇特的老婆朱诺的奶水飙射出来,洒了一路形成的,所以在英语里银河是Milky Way。 P131

他一共观测了1083次,详细记录了近11.8万颗恒星的位置。 P132

哲学家可以在头脑中随意创造各种各样的理论,他们只关心自己的理论是否听上去能自圆其说,往往不会关心如何通过观测和实验检验自己理论的正确性。 P133

没有人会质疑他的专业性,因为他第一个用科学的方法初步建立起了银河系的正确模型。 P134

打个比方,如果你坐在马车上,在一条两边有路灯的路上行进,那么,你朝前方看,你会看到前方的路灯似乎是从一个点向两边散开运动,如果你朝后方看,看到的景象正好相反,所有的路灯都是从两边向一个中心点运动。 P135

我们现在不知道赫歇尔到底花了多长时间来观测和收集恒星的自行资料,但我想这个时间一定不会少,因为恒星的自行是非常非常难以察觉的,尽管赫歇尔拥有当时世界上最好的天文望远镜,可是它的观测精度与恒星的自行相比,仍是小得可怜。 P136

这也是太阳中心说被瓦解的导火索之一。 P137

即便是放到今天,单单就口径而言,大炮望远镜的口径依然比今天中国最大的光学望远镜的口径还要大,可以排入世界前10名,那可是在169年前啊!有了这件神器,罗斯伯爵能看到当时世界上无人能看到的宇宙景观。 P138

这个结构如此复杂、精细,以至于让天文学家们开始怀疑它们根本不是宇宙中的气体云,而是某种天体或者天体的组合。 P139

1906年,全世界各地天文学家都收到了一封来自荷兰天文学家卡普坦(Kapteyn,1851年~1922年)的倡议信,这封信的大致内容是建议全世界天文学家联合起来,用赫歇尔的分天区的办法再“数”一次星星,详细记录他从天空中随机选出的206个天区中所有恒星的亮度、视差、位置、视向速度等参数。 P143

这就是历史上赫赫有名的“卡普坦宇宙”。 P144

沙普利从这个现象中得出的结论是:如果说太阳位于银河中心(以下简称“银心”)的话,那么球状星团相对于银心的分布就是不对称的。 P145

沙普利本人估计没料到后人的评价会那么高,他看着图,心中只在想一个问题:这些球状星团离我们有多远呢?在这里,我不得不又一次岔开话题,谈一下天文测距的相关知识,因为距离是我们认识宇宙的关键。 P146

其中,准确度相对较高的一个方法是“造父变星”测距法。 P147

因而,造父变星从此就成了天文测距的“量天尺”,有了它,沙普利就能测定出球状星团的距离。 P148

辩题有两个:1、银河系到底有多大?2、旋涡星云到底是什么?辩论的双方都是天文学界德高望重的人物,一位是沙普利,另一位是美国著名天文学家柯蒂斯(Curtis,1872年~1942年)。 P149

他出生在密苏里州靠近欧扎克(Ozarks)高原的一个小镇上,童年时迁居到芝加哥郊区的惠顿(Wheaton)。 P150

他曾宣称自己二十世纪20年代在肯塔基州当律师,其实那段时间他在印第安纳州新奥尔巴尼的一所中学当老师和篮球教练。 P151

实际上,自从十九世纪上半叶发明的照相术在将近一个世纪中取得了巨大的进步以来,天文学家越来越多地依赖于天体照相来做研究。 P152

然后他用了两年多的时间耐心地绘制这些造父变星的光变周期曲线。 P153

在大型的望远镜中,“星系”遍布整个宇宙。 P154

哈勃于是从一个星云迷升级为了星系迷,痴迷的程度也越来越强烈。 P155

音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关,这一比值越大,改变就越显著。 P156

哈勃当然也立即由此提出了天文学上大名鼎鼎的哈勃定律:V=HD。 P157

这个气球就是哈勃观测到的宇宙,所有星系都在互相远离,表明了我们的宇宙正在膨胀中。 P158

爱因斯坦看到弗里德曼的论文后第一反应便是荒谬,宇宙怎么会开始于一个点呢?宇宙应该是和谐而稳定的才符合他心目中崇高的哲学准则。 P159

可惜爱因斯坦没有活到今天,否则他又会从沮丧重回自信心爆棚,因为他自认为是最大错误的那个宇宙学常数,居然又以另外一种完全意想不到的方式复活了。 P160

爱因斯坦在看了勒梅特的论文后,也酸酸地承认勒梅特的数学证明太漂亮了,实在无懈可击,但爱因斯坦当时却死不认错,不放弃自己的静态宇宙观,把勒梅特气个半死。 P161

因为这样一个通俗而又形象的理论标签,使宇宙大爆炸学说在普通公众中的知晓率迅速提升。 P162

通过探测这些电磁波,不但能够成像,还能够发现很多意想不到的现象。 P163

曾经有一次,他们以为找到了原因,当他们爬进天线时,发现了一个鸽子窝,居然有鸽子在里面筑巢!“罪魁祸首一定是鸟屎!”威尔逊恍然大悟,对彭齐亚斯说。 P164

宇宙微波背景辐射之所以能成为大爆炸理论最关键的证据,不仅仅是因为它符合了伽莫夫的预言,更重要的一个逻辑在于:按已观测到的3K左右的温度,相当于宇宙的任何一个地方都能接受到大约10个光子/秒/平方厘米。 P165

大多数关于宇宙的纪录片都是这样拍的,但实际上,这个场景是错误的。 P166

那么,我们今天的宇宙在经历了138亿年的膨胀后,是否依然是一个巨大的恐怖牢房呢?如果我们朝一个方向一直飞一直飞,最后会不会回到原地呢?虽然还没有定论,但是越来越多的宇宙学家认为,我们今天的宇宙是一个无限大的宇宙,我们永远也无法飞回到原地,这个观点得到了理论和观测的有力支持。 P167

你可能会奇怪了,这听上去应该是很正常啊,如果不均匀我才会觉得奇怪呢,怎么宇宙大火球温度均匀一致反而成了一个幽灵、一个谜题呢?是这样的,按照广义相对论的计算,在宇宙诞生的那一刻,宇宙空间膨胀的速度是如此之快,以至于其中不同区域相互远离的速度超过了光速(别问我是怎么计算出来的,那个太难懂了,一大堆的微分方程组,我哪里看得懂。 P168

这个情况与当时理论计算的结果产生了严重的矛盾,宇宙学家们将这个谜题称之为“视界问题”。 P169

这个理论的核心内容是说,宇宙空间在迅速远离之前就已经建立了共同的温度。 P170

在一大批理论物理学家的共同努力下,其中也包括大名鼎鼎的霍金,他们发现,空间的快速膨胀并不会导致辐射的绝对均匀。 P171

1989年11月18日,在美国的范登堡空军基地,一支戴尔他火箭冲天而起,把一个价值上千万美金的探测器发射到了太阳同步轨道上,这就是人类发射的第一个宇宙微波背景辐射探测器,简称COBE。 P172

当然,有标准的模型,也会有非标准的模型,宇宙学家们近年来不断设想出各种各样的宇宙模型,但这些不在本书讨论范围内。 P173

既然宇宙是在膨胀中,而且膨胀的速率是一个常数、一个定值,说得更通俗点就是膨胀速度是匀速的,这也就是我们之前所说的哈勃常数。 P174

人类对宇宙年龄的计算结果,随着一个个太空天文望远镜和宇宙微波背景辐射探测器的升空而一次次地朝着更精确的值修正。 P175

但是,因为这些尘埃云本身不发光,所反射的星光也极为微弱,因此在光学天文望远镜中它们是无形的。 P176

果然,仅仅过了一年,1969年,科学家们还是在那片分子云中探测到了甲醛(HCHO),这可是真正的有机分子,这个发现意义重大。 P177

虽然,糖也不能称为生命,但它比氨基酸离生命又更近了一步。 P178

在一次偶然的光谱测定中,桑德奇发现这颗恒星的光谱与其他普通恒星的差异实在是太大了。 P179

天文学家们就把这种看上去像恒星但肯定不是恒星的天体称之为“类星体”。 P180

对类星体能量之谜的解释有很多,但目前主流的观点认为:类星体其实就是中心有一个超大质量黑洞的小型星系,这被称为“活动星系核”。 P181

这台望远镜的灵敏度非常高,可以探测到来自宇宙深处的微弱信号。 P182

”休伊什教授在很多年以后都会庆幸自己选对了人,贝尔小姐具备一位研究者的耐心和细致(贝尔后来成为一位学术成就非凡的女性,在2007年晋升为大英帝国爵士),她非常认真地一厘米一厘米地分析纸带上的数据。 P183

他想到了在科幻小说中看过的名为“小绿人”的外星人,于是将这个神秘的信号正式命名为“小绿人信号”。 P184

在1974年,休伊什教授获得了诺贝尔物理学奖。 P185

从光学望远镜到射电望远镜是人类观测手段上的一次质变,这种观测手段的质变带给我们对宇宙认识上的质变。 P186

美国宇航局经过四年多的休整,终于迎来了挑战者号之后的首次发射,这次发射的航天飞机是奋进号,任务就是送哈勃上天。 P187

这是什么意思呢?顾名思义,就是天空中一块看似什么也没有的黑黑的区域。 P188

让我来为你解释一下这张照片的奥秘:在这张照片中,每一个光点,哪怕是最暗弱的一个光点,都不是一颗星星,而是一个星系,一个像银河系这样包含了上千亿颗恒星的星系!在这么一个全天2400万分之一的区域中,哈勃就拍摄到了超过3000个星系,这真是令人“细思恐极”。 P189

虽然令人难以置信,但这确实是观测事实。 P190

因此,通过观察众多别的星系的不同形态,就能了解自身银河系的过去与未来。 P191

这种研究方法上的本质飞跃,必将带来认识上的飞跃。 P192

外星文明给地球人一个机会,每个人都可以问他们一个科学上的问题,并且保证地球人一定能得到正确的答案,但只有一个条件:得到答案以后马上去死!说到这里,估计你马上就明白了小说标题的含义,子曰:朝闻道,夕死可矣!而小说里面还不是夕死,是立即就死。 P193

如果刘慈欣小说中的场景真的出现在地球上,我可以保证会有很大一批天文学家、物理学家为了一个问题而放弃生命,而这个问题就是:暗物质到底是什么?暗物质这事还得从1932年说起。 P194

即便再过1亿年,只要人类还生活在这个宇宙中,牛顿公式就依然会被频繁使用。 P195

按理说,用这两种方法测算出来的星系平均质量应该差不多在同一个数量级上,但兹威基计算的结果是“动力学质量”居然比“光度学质量”大了160多倍!虽然我们今天知道,兹威基低估了后发座星系团离我们的距离,从而低估了星系的质量,但是即便是按照今天的数据,两种质量的比值依然大得离谱。 P196

这一搁置,就是50多年没人理会,而兹威基也在1974年去世,没有等到自己提出的暗物质惊动全世界的那一天。 P197

如果把银河系想象成一个沙陀螺,那么万有引力就是胶水,这个胶水的强度决定了陀螺的转速最高能到多少。 P198

但直到目前,暗物质依然是迷雾一团,等待着人类去揭开它的神秘面纱。 P199

这一年,爱因斯坦已经发表了广义相对论,基本上奠定了他在物理学界的武林盟主地位。 P200

现在,在我手中的这个方程式里,宇宙不再是那个忠于职守的灯塔老人了,它居然是不稳定的,要么收缩要么膨胀,这怎么可能呢?爱因斯坦怎么也无法接受这种结论,宇宙博大和深邃的宁静深深地震撼着他的内心。 P201

这并不奇怪,一个科学上的重大观念可不管你是不是什么盟主或权威,不管你是牛顿还是爱因斯坦。 P202

在二十世纪90年代,有两个各自独立的团队几乎同时向这个宇宙终极命运问题发起了冲击,其中一个团队由美国劳伦斯伯克利国家实验室的珀尔马特(Perlmutter,1959年~)领衔,成员来自七个国家,共有31人,阵容强大;另一个团队则由哈佛大学的施密特(Schmidt,1967年~)领衔,也是一个由20多位来自世界各地的天文学家组成的豪华团队。 P203

看来,关键性的第一步是要找到测量遥远星系距离的方法。 P204

宇宙中的星系数量超过1000亿,因此要寻找这种超新星不算太难,它们一旦爆发,会使得所在的星系亮度突然增加。 P205

那么,要完成宇宙膨胀速率的曲线图,还需要一个纵坐标,就是宇宙的膨胀速率值。 P206

经过四年多慎重的观测、复查、再次复查后,施密特领导的高红移超新星搜索队于1998年率先公布了他们的研究结果:一张让全世界天文学家大跌眼镜的宇宙膨胀速率随时间变化的曲线图。 P207

就这样,50多位优秀的天文学家用了四年多的时间,向全世界宣布了一个不可思议的消息:宇宙正在加速膨胀!在科学上有一个全世界都认同的原则,那就是特别惊人的观点需要特别惊人的证据。 P208

虽然,人类现在对暗能量的了解少得可怜,但也不是一无所知。 P209

但这种解释让另一部分科学家很不满意,因为人类有一种打破砂锅问到底的本能,凡事都希望能找到一个原因。 P210

其实,同样持这个想法的科学家很多,他们试图找到宇宙不会一直这么膨胀下去,避免大撕裂命运的证据和理论模型。 P211

当然,我们这里所指的宇宙是现在的宇宙,而不是早期的宇宙。 P212

现在我们把这个理解再往前走一步,如果在宇宙空间中的两根平行线也会最终相交,如果在宇宙中的一个三角形的内角和不是180度,那么我们就会发现空间也是有形状的。 P213

据理论计算的结果表明,这个临界值大约是2×10-29克/立方厘米,大概相当于每立方米存在6个氢原子这样一种密度。 P214

近年来越来越多科学家又更倾向于宇宙空间的曲率刚刚好就是零,我们的宇宙从大尺度的角度来看,是一个完全平坦的宇宙。 P215

在宇宙学中,这个距离也被称之为今天宇宙的“粒子视界”,这个视界会随着宇宙年龄的增长而增长。 P216

当然,所有对此问题的回答都是现有人类智慧下的回答,也不可能得到最后的验证。 P217

现在,当我们在思考宇宙的终极命运时,也就是在聆听这首宇宙交响乐的终章,它也许高昂雄浑,也许轻柔悠远,虽然无法影响我们的实际生活,但一定能给听懂的人带来无尽美感。 P218

而且“热二”的表述形式也特别多,不下十种,比如最早的表述是这样:不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响。 P219

不仅热力学中用到,在信息论、控制论、概率论、生态学中,它都被当作一个标准的术语广泛使用,这个概念相当重要。 P220

这个定律告诉我们,在任何一个孤立系统中,分子最终都会趋向于同一个运动速度,也就是达到均匀一致的温度。 P221

星系开始解体,慢慢地就只剩下超大质量黑洞。 P222

但黑洞也不是永恒的,它依然无法逃脱热力学第二定律为它设定的命运。 P223

此时的宇宙,铁原子均匀分布在所有空间中。 P224

有两个工程师在一次喝酒时打了个100元的赌,它是这么发生的:汪淼与丁仪是两个忠实的管理员,他们管理的对象就是人工智能——超脑。 P225

2061年5月14日,理论成为现实。 P226

”“去你的,差不多就是永远,直到太阳完蛋,老丁。 P227

”“谁说它做得不好?我是说太阳不能永远燃烧下去,我是这个意思。 P228

有的星星熄灭得比别的早,像那些该死的巨星维持不了一亿年,而我们的太阳能持续一百亿年,红矮星再怎么样最多也只有2000亿年。 P229

”“为什么?总有那么一天的。 P230

”俩人似乎都舒了一口气,于是匆忙离开了。 P231

超脑控制着飞船飞向目的地,从不同的银河系能量分站获取能量。 P232

云天明很高兴自己活在这个时代,在他父亲年轻的时候,每台超脑都是占地100平方公里的巨大机器,一个星球只有一台,被称作行星超脑。 P233

什么东西都会消耗,知道吗?就像你那个会走路会说话的小机器人,电池消耗完了就不会动了。 P234

我去问超脑。 P235

你知道,照现在的扩张速度,银河系在五年内就会被挤爆掉。 P236

现在每个人都能长生不老了,但这事也有可怕的一面。 P237

”罗辑:“其实大部分都被浪费了。 P238

他突然很想去看看银河超脑的真容,据说那是在银心附近的一个小小的岩状星球上,蛛网一般的能量束支持着超脑的核心,古老的电子计算单元早已被量子叠加态计算单元取代。 P239

偶尔肉体会被唤醒进行某些实际活动,但这已经越来越少见了,现在也很少再有新的个体出生了。 P240

”歌者将感知延展开,直到星系们都缩小为背景上的一个个点。 P241

每个宇宙超脑设计并制造自己的下一代,每一个在它至少100万年的任期中积累着所需的数据,用以制造一个更好、更精密、更强大的继任者,然后将自己的数据与个性都写入其中。 P242

”歌者说,但他还是被一阵失落感吞没了。 P243

海的身体可能在100亿光年之外的星系,也可能就在歌者旁边那颗星星上。 P244

”“但即使是这样,”人说,“最终都会耗尽,无论怎样节约,无论怎样利用,用掉的能量就是用掉了,不能回复。 P245

”人问道:“你什么时候会有足够的数据来回答这个问题呢?”宇宙超脑说:“数据不足,无法回答。 P246

人说:“超脑,这就是结局了吗?这种混乱还能被逆转成为一个新的宇宙吗?真的做不到吗?”超脑说:“数据仍然不足,无法回答。 P247

又过去了超时间的一刻钟。 P248

在这不到1万字的小说中,阿西莫夫把包括人类在内的宇宙几万亿年的历史浓缩于笔端,这样的气势与恢宏,恐怕也只有科幻小说才能做得到。 P249

想想吧,每一个基本粒子互相远离的速度都大于光速,这个宇宙不可能再发生任何变化,一切可能性都丧失了,这样的结局似乎连“要有光”的机会也没有。 P250

一部人类探索天文的历史其实也是一部人类追求科学的历史,我们不妨从天文学的角度来回顾一下这2500年来,人类是怎样一步步地走出蒙昧,产生理性,最后又诞生了科学。 P251

那时,闭上眼睛玄想是所有智者探索答案的唯一方式。 P252

有史可考的第一个想从解剖学上去寻找答案的人,可能是古罗马时期的盖伦(Galen,129年~200年),他至少想到了要去解剖一只猴子,来研究人体到底有几块骨头这个问题,但是从盖伦到写出《心血运动论》的哈维彻底搞清楚人到底有几块骨头,足足过去了1400多年。 P253

也正是因为科学精神在人们心目中的进一步普及和深入,才使得开普勒的理论又战胜了哥白尼的理论。 P254

开普勒行星运动三定律和牛顿万有引力定律的发现,就是对这个方法最好的注解。 P255

对于一个科学理论来说,哪怕符合理论的现象再多,但只要出现一个反例,就足以证明该理论是有错误的。 P256

任何一个科学理论都不会宣称,自己是毫无条件地绝对正确的,这是科学与神学、哲学最大的区别之一。 P257

比如文学、艺术,它们的共同特点就是无法做定性定量的分析,大多数情况下靠的是人的主观感受。 P258

第四,技术发明不是科学发现。 P259

如果只有怀疑而没有实证精神,就很容易落入到我前面谈到的民科精神中,怀疑现有的一切科学成就,但又拒绝用举世公认的科学研究范式来研究问题。 P260

这些我统统称之为理性思维,它们都是科学精神的重要组成部分。 P261

如果有这么一天,我将为我今天写下的文字而感到无比自豪。 P262

如果读完我的这本书,能让你与康德产生共鸣,那么我的目的就达到了。 P263

当我写第二本书《外星人防御计划》时,态度已经明显端正了很多,开始用创作的心态来写作。 P264

在现在这样一个人生中的黄金年龄,我应该少发些感想,多看些书,多搞些创作。 P265

在节目里,他说道:“我想告诉女儿小时候在夜空下漫天星辰的美丽,但是现在的城市里已经完全没有办法看到了。 P266

而重庆周边地区,因为湿度极大,很难保持连续几个小时的晴朗天空,多次外出拍摄均没有成功拍出较好的星轨。 P267

不同于我在工作中为其他企业或者媒体拍摄的照片,除了对美的追求,还有严谨的科学思维。 P268

由于水平所限,我相信本书中依然存在错误,希望得到各位读者的批评指正。 P269

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