天文学的故事(从绘制星图到脉冲星和黑洞亲子共读)

  祭司与天文学者

  古巴比伦人所记载的关于金星的信息清楚地表明了他们使用天文学来占星的用途。负责撰写使用这些泥板的人是祭司。纳巴那沙王朝(Nabonassar，或Nabfunasir，公元前747年一公元前734年)，天文学活动有所增加，其间记录了数次不祥之兆并监测到日食为18年一个周期。尽管人们记载和预测这些现象是作为占星之用，但这一时期的观察确实十分详细和精确，因此800年后的希腊一埃及天文学家将此阶段视为天文学首次有了可用数据的开端。随后的古巴比伦泥板(公元前350年一公元前50年)表明天文学者偶尔会使用几何方法来计算木星的位置，但他们的计算，以及在他们之前所有的计算，大多数所用的都是算术方法，而且基于在之前的观察中得出的推断(见上页框中文字)。

  知识的传播

  巴比伦人积累的天文学知识成了印度、希腊，可能还包括中国的天文学的基础。

  尽管人们知道印度河流域文明在公元前2,000多年就会利用天文学知识来制造历法，但当时并无书面文字，因此我们也无从得知他们的天文学知识究竟到了什么程度。目前发现的留存最古老的印度天文学文献是《吠陀经周谛示》(Vedanga Jyotisha)。它记载了如何监测太阳和月亮的移动，这对组织宗教活动是很重要的。它保存在公元前1世纪或公元前2世纪的一个摹本中，但实际编纂年份可能在约公元前700年或稍迟的时间。原文的时间更早：它描述了大约在公元前1400年到公元前1150年之间的一次冬至日。《吠陀经周谛示》与古巴比伦的文献相似，这表示要么在它最初编纂的时候，要么是在它后来被修订的时候，古印度的天文学者是熟悉古巴比伦的文献或编纂方法的。

  海外分支

  因为有喜马拉雅山和戈壁沙漠形成的天然地理屏障，从西方到达中国一向困难，而且中国闭关锁国的政策也将自身与其他发展中的文明隔绝开来。正因如此，中国的天文学在很大程度上是独立发展的。在三国时期(220年一265年)翻译的印度天文学文献与佛教一起传到中国之前，中国的天文学没有任何受外来影响的痕迹。

  中国人形成了他们自己对于星座和恒星的解释，他们对恒星的命名被保存在商朝(约公元前1600年一约公元前1046年)中期的甲骨文上，然后一直沿用下来。中国已知的最古老的天文观象台是2005年在山西省出土的一个直径60米(197英尺)的石刻平台。它始建于龙山时期(公元前2300年一公元前1900年)，曾被用来定位太阳在一年中不同时间的升点和落点。大约在公元前750年左右，中国人开始记录日食和月食，这为后来的天文学者提供了价值无法衡量的资料。自战国时期(通常认为是公元前475年一公元前221年)起，可能约在公元前200年，中国开始有了详细的天文观察。

  天文学与占星术

  历史上，早期天文学有两大主要用途：一是计时和制造历法，二是定位和导航。但事实上，制造历法和定位也常常是为了宗教和迷信信仰服务的。

  今天，科学家已将天文学与占星术明确地区分开来。天文学是一门科学，它关注天体如行星、恒星、彗星和流星的运动，研究它们各自的属性以及发展历史。而占星术是一种迷信，它宣称可以预测未来将发生的事件，可以解释神的情绪，并将天上发生的事情与地球上和人类生活中发生的事情对应起来。

  其实很容易理解人们是怎么想起来把地上发生的事跟天上发生的事联系在一起的。人们在观察中发现，当某个特定的星座自地平线上升起时，天气就会产生变化，种子就会开始生长。尽管我们今天可以用地球绕太阳公转的规律来解释季节的变化和星座的出现，但那些不懂得这个规律的观察者就很容易认为是星座的出现导致了种子的生长。再稍微往前进一步，就发展成了对这个星座的崇拜。这样，如果出现种子没有生长的情况，他们就会祈求星座的干预。

  最重大的事件，用天文学的话来说，就是那些不像星座的升起或行星的位置那样容易预测的事件。彗星、流星或者日食月食的出现被人们当作不寻常的事正在发生或者即将发生的信号，它或者昭示一件要庆祝的大喜事，或者预示一场可怕的灾难即将出现。

  世界与星辰

  已知的最早的占星系统是约公元前1800年发展起来的古巴比伦占星术。它可能基于更早的苏美尔人的成就，但没有充足的证据可以证明这一点。古巴比伦占星术是一种“世运”占星术——它主要占卜国家、城市、州郡以及文化领袖的命运，而不是个人的命运。现代占星术更多与个人相关——如个人星相和性格分析。埃努玛一阿努一恩利尔泥板有70块，共记载了7，000个天兆。

  古巴比伦占星术将诸神与行星和某些恒星联系起来，把预测或观察到的行星运行所造成的结果解释为预示着某种神意。然而，它并没有将这些与此前的人类活动直接予以联系。在发生恶兆时，人们可能试图降服或安抚神或行星，但不认为预示的事件是对人类的惩罚。天兆的性质往往取决于之前发生过的类似事件。因此，如果一天暴雨后现出一轮新月，随后又发生了一件好事——也许是一次大丰收——那么下一次新月与暴雨并生就会被认为是吉兆。

  尽管占星术的雏形始于古巴比伦，但直到公元前747年纳巴那沙称王之后它才兴旺发展起来，直至更为成熟。在此之前，人们的天文学知识极少，因此没什么可拿来用的。天文学者还不擅长预测行星的运行，而无法预测正常的运行轨迹也就很难察觉有异常现象产生。P22-24

引言：探索星空

第1章 第一批天文学者

 从观看到观察·空间与时间·从史前到有历史记录·天文学与占星术·计算日期·定位与导航·找到科学的方向

第2章 万物的大体系

 生命、宇宙和一切·思想的空间·我们在太空中的位置·万物的中心·哥白尼的革命·迈入现代的门槛

第3章 专业工具

 瞄准线·星象仪的制作·为真主阿拉服务·新的观察方式·暗线与光线·看透黑暗·到彼处去

第4章 地球、月球与太阳

 太空中的地球·月球，我们的伴星·太阳

第5章 太阳系揭秘

 探索行星·行星知多少？·坏名声的天外来客

第6章 绘制星图

 追寻星踪·模糊的恒星·星系之争

第7章 宇宙重塑

 天体力学·更大的图景·起源与现状·宇宙的大小·一切的终结·别的世界，别的宇宙

第8章 最后的前沿

 问一声“那儿有人吗？”·“大家都在哪儿呢？”·所居之地

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  引言：探索星空

  天文学的历史是一个地平线不断后退的历史。

  ——爱德温·哈勃(Edwin Hubble)，天体物理学家，1956年

  仅仅500年前，西方世界的大多数人还相信地球是宇宙的中心，所有其他的东西都围着它转动。他们以为人类是被创造出来做这个宇宙的统治者的，而天体是永恒不变的。

  现在我们知道，我们是进化而来的物种，而且还在不断进化中。在这广袤不可测的宇宙中，有一个不起眼的星系，在它的边缘地带，一颗行星绕着一颗相当小的恒星在转动，而我们只是生活在这颗行星上的上百万种动物和植物中的一种。我们知道还有无数颗其他的恒星和行星，而这个宇宙的历史也长达万亿年之久。说来矛盾的是，我们所知越多，越能认识到自己所知有限。对这个宇宙，我们能够说明和解释的只是极小的一部分。我们甚至还不知道宇宙是只有一个，还是有很多个。

  天文学的发展增长了我们的知识，也越来越暴露出我们的无知。我们已经对宇宙、对我们的家园有了这么多了解，但也让我们看到，还有更多未知世界有待探索。天文学是一个才刚刚起了个头的故事，而我们的太空探索也才刚刚起步。

  从迷信到科学

  早期，我们的祖先常用神话结合仔细的观察和测量所得的结果来解释他们看到的天空。随着定居文明的发展，出现了书面记录和数学，这使得人们能够做更详细的观察并将观察结果保存下来。然后在大约2，500年前，古希腊人开始脱离神话或超自然力量的说法来解释这个世界，由此产生了天文科学。

  然而，天文学与超自然力量的分离不是一下子发生的。天文学是慢慢地从传教士的专属领域转为科学家的探索领域的。若干个世纪以来，天文学家的观察和计算工作本就是为宗教和迷信目的服务的。它们被用于调整祈祷和宗教节日的时间，预测地球上发生的情况，并用来占卜良辰吉日，而这些都是为政治或个人目的服务的。千百年来占星术和天文学一直都是不可分割的。即使在16、17世纪，还有相当多的天文学者常常涉足占星术领域。虽然他们并不是全都相信占星术，但他们觉得占星的利润还是颇为可观的。

  大分割

  1543年之后的仅仅100年间，天文学和我们的天文知识发生了巨大的变化。首先，两颗巨大的超新星(爆炸的恒星)在间隔32年的时间里(1572年和1604年)相继出现，在那之后人们再也没见过这一景象。它们证明了世界不是永恒不变的。旧的教条不得不改变以适应这一发展。其次，在第二颗超新星出现后4年，望远镜问世，人们明白了夜空中的东西远超我们仅凭双眼能看到的，这些为新的宇宙学说提供了令人信服的关键证据。在这个宇宙理论中，天空不是永恒不变的，地球也不是宇宙的中心。望远镜扩展了天文学者的视野，现代天文学的发展之路也变得清晰起来。