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旅行到时空边缘
2019-02-28 阅读次数: 41
 

【荐语】

他们向着时空的边缘一路进发,并且,从未停下脚步。

【音频简介】

对于天文现象、宇宙星空,每个时代的人,都在用他们的智慧进行探索。

周武王、托勒密、哥白尼、伽利略、赫歇尔、卡普坦,他们是怎么解读天象密码的?他们为后人的认知疆域,做了什么开拓工作?

【你将听到】

1. 古人经常说的“夜观天象”,“观”的究竟是什么?他们又为何以“天象”,作为行为决策的指南? 

2. 从托勒密到哥白尼,再到伽利略,他们是如何颠覆时代认知,挖掘宇宙奥秘的?

3. 人们通过什么“笨方法”,发现了银河系?他们又是怎么计算银河系的大小的?

【书籍信息】

书名:《旅行到时空边缘》

作者:「中」李德范

自古以来,我们人类就对星空有着许多想象。

传说,汉武帝曾经派张骞去寻找黄河的源头,张骞就做了一个木筏,沿着黄河逆流而上。谁知道,他走了几个月,源头没有找到,还似乎迷了路。

迷路了的张骞发现,河面变得越来越宽,水也越发清澈,而周围的景色呢,也越来越奇特。

最后,他竟然来到了一处水天相接的地方。在这里,到处都是星光,一切如同仙境。

张骞划着木筏继续前进着,不一会儿,他看到河岸边有一个男子,牵着一头牛;而河的对岸,则有一位妇女,在浣洗衣服。

张骞把木筏划近那妇女,问道:“大嫂,请问这里是什么地方?”

妇女回答:“这里是天河呀。你是从人间来的吗?”

张骞大吃了一惊!原来,自己已经来到了天上。那男子和妇女,正是牛郎和织女。后来,织女赠送了张骞一块石头,让他带回人间。

张骞拜谢之后,沿黄河顺流而下,返回了大汉。他所带的石头,就放在今天成都的严真观里。

张骞从人间到达天上,虽然只是个传说,但是,却表达了古人对宇宙探求的渴望。为了一窥夜空之上的世界,他们早就迈开脚步,披荆斩棘,风雨兼程了。

那么在这一路上,他们都发现了什么呢?让我们跟着《旅行到时空边缘》这本书,一起去看看。

在古代,天空是神秘而且权威的。任何天象,都被认为是上天的启示,预示着人间的祸福。

古代的帝王都会设置一个职位,专门负责观测天象,并且,他们对这个工作极为重视,要是谁耽搁了天象的记录,甚至还会被砍头!

那么,臣子们每天谨慎又认真地“夜观天象”,到底“观”了些什么呢?

太阳和月亮,是不会落下的。除此之外,还有天上的星星。

我们在开阔的野外,晚上抬头看天空,通常会看到天上布满了星星。如果你坚持每天认真观察,就会发现,在这么多的星星中,总有五颗星是最亮的。

这五颗星,就是古人观天象的主要对象。

它们除了亮度抢眼,行踪也十分诡秘。它们每次出现的位置都不一样,没有一个晚上会重复。有时候,它们会在早上出现,有时候呢,则会在傍晚出现。

一些星星,甚至还玩起了躲猫猫,一连消失好几天,然后又突然冒出来。

总之,它们的一切运动,都没有任何规律可言。

祖先们根据五行学说,给这五颗星命了名,分别是:金星、木星、水星、火星和土星。因为它们总是在变化运动,所以他们也叫做“行星”。

除了五颗行星外,观测天象的古人们,还会留意其他的星星。

这些星星没有那么明亮,而且它们的相对位置是比较固定的,似乎就一直守在一个地方,因此呢,它们被称作“恒星”。

因为恒星之间位置固定,古人便发挥想象力,把相邻的几颗星连成线,勾画出一个个不同的图案。这些图案,就是星座了。

太阳、月亮、五颗行星还有恒星,它们在天空中的运动,于是便有了不同的位置组合。这些位置组合,就是古人解读天象的密码。

对于天象给予的启示,人们自然是深信不疑的。商朝末年,周武王筹备讨伐商纣王。他积蓄力量,训练军队,一直在等待合适的时机。

但是,什么时候才算是合适的时机呢?周武王心里也没底儿,于是,他想到了向上天寻求启示。

好几天夜里,他夜观天象,经过细心观察,他发现木星正在自西向东前进,心中大喜。

原来,在古人眼中,木星运行意味着将产生巨大的能量。如果木星自西向东,就是顺行,它所产生的能量是正的,反之,它产生的能量就是负的。

现在,正是木星产生正面能量的时候。

周武王认为,这是上天的旨意,表明天命要转移到周人身上。于是,他信心满满,率领军队,向商朝的都城进发了。

西方各诸侯听到武王伐纣的消息,也纷纷踊跃加入。最后,八百路诸侯与周武王胜利会师,气势浩大。

可正当大家都雄心壮志,准备发动进攻的时候,周武王却犹豫了。他竟然做出了一个让人匪夷所思的决定——退兵。

为什么突然退兵?原来,在进攻的前夕,周武王发现了天象的异常。

我们上面说了,古人认为,木星自东往西走是逆行,暗示着负面的能量。而周武王,正好观测到了原本顺行的木星,开始改变了方向,这让他十分不安。

上天似乎在告诉他,商纣王气数未尽,现在还不能讨伐他啊。

诸侯们虽然很不情愿,但既然是上天的旨意,就不能违背。于是,他们只好就地解散,而周武王呢,也把军队撤到了一千多里之外,继续等待时机。

一年之后,周武王再次集合军队,在牧野这个地方,与商纣王的大军鏖战,双方死伤惨烈。最终,周武王胜利了,中国进入了周的时代。

我们无法知道,天象的指引,对周武王的胜利有没有帮助。

但我们能看出,在历史的巧合下,一颗木星,成为了主宰历史进程的主角。这便让古人对天象更加信服了。

西汉末年,汉成帝在位的时候,王莽成为了大司马,辅助朝政。

有一天,天文官禀报,天上出现了大凶的天象——“荧惑守心”荧惑,是指火星,而心,则是指我们现代人所说的天蝎座。

荧惑守心,就是指火星出现在了天蝎座的位置上。

古人认为,天蝎座是东方苍龙的心脏,是帝王的象征。现在,火星扎进了帝王的心脏,当然是大不利的天象。汉成帝听到这个消息,害怕得不得了。

这时,王莽的一个亲信乘机向汉成帝进言:“这样大凶的天象,表明丞相翟方进没有尽到责任啊。以前先皇在位的时候,曾经出现过禾苗在春天结霜,夏天出现降雪的异象,最后,是丞相辞了官,一切才转为正轨。”

在这样的谗言之下,丞相翟方进只好在惶恐不安中辞了官。可是皇帝没有善罢甘休,翟方进最后被迫自杀。

谁知道,丞相的牺牲,并没有抵挡这一次灾祸。翟方进自杀不久后,汉成帝就突然驾崩了,而接连继位的两个小皇帝,也都不明不白地死去。最后的结果是,大司马王莽登基称了帝。

后来,翟方进的儿子翟义起兵造反,指称王莽杀害了汉成帝,于是,掀起了两汉的腥风血雨。

这场战乱,一直到东汉才终于平定下来,可这个时候,全国人口减了一大半。

表面看来,是火星的运动,带来了历史的灾难。可是,后人用现代天文软件推算过,在汉成帝当年,火星并没有停留在天蝎座上。

也就是说,西汉末年那个异常凶险的天象,是虚构的。

同时,也有人统计过,中国正史上记载荧惑守心的天象,有一大半竟然也是虚构的。

为什么要虚构?因为,神秘的现象,总是能成为阴谋的替罪羊。

所以,无论是周武王的胜利,还是西汉末年的灾祸,天象都不是背后的原因。当时的人们之所以深信不疑,是因为缺乏天文知识,对自然界不够了解。

既然日月星辰的运动和上天的旨意无关,那又和什么有关呢?

在世界的另一边,有人开始了探索。这个人,就是生活在古罗马帝国的托勒密。他给出了自己的解释,这个解释影响了后世一千多年。

托勒密认为,地球是宇宙的中心,是静止不动的。太阳、月亮还有五大行星,它们的位置之所以改变,是因为它们都在绕着地球转动。

托勒密的这套宇宙观,便是我们早有听闻的“地心说”。在这套观念下,太阳和月亮的东升西落,算是解释通了。

可是,五大行星的运动又怎么解释呢?

试想想,如果五大行星都绕着地球转,它们的运动轨迹,应该只会自西向东,可为什么它们有时候顺行,有时候逆行呢?

托勒密说,每一颗行星,其实是同时进行着两种运动,第一种运动,是它们绕着地球转大圈,而第二种运动,是它们在自己的地盘里,绕着一个中心点转小圈。

咱们来模拟一下这个场景:

我们把自己当作是地球,站在地上静止不动,同时,在面前平放一只手表,把手表上的秒针针头,看作是行星。

当秒针从9点,经过12点,走向3点的时候,在你的视角里,秒针是自西向东,顺着走的。而当秒针从3点,经过6点,走向9点钟位置的时候,它就变成了自东向西,逆着走了。

行星顺行逆行的现象,也就是这个道理。

虽然我们现在知道了,这套宇宙观是错误的,但这在当时,是一次巨大的飞跃。

这套理论,虽然存在误差,但那时的人们,可以通过它预报日食和月食,也可以基本预测五大行星的位置。

于是,这套理论被写在了天文教科书里,成为了经典。

一千多年以后,有一位年轻人仍然用这一套方法,计算着行星的运动。他叫哥白尼。

可是哥白尼发现,用这套方法预测的行星运动,总是存在误差,有时候是晚一个小时,有时候甚至晚一个月。

问题是,经过那么长的时间,托勒密的计算体系,已经演化得非常繁琐复杂了,后人似乎找不到修正空间,让计算精度再提高一些。

但哥白尼相信,总有方法可以让预测变得更加精确。那么,问题到底出在哪里呢?

日月星辰每天东升西落,如果认为它们是围着地球在转,那要计算出每一个天体的运行轨迹,这样的计算必定十分复杂。

为什么不把这一切,看成是地球自己转了一圈呢,这样不就简单多了吗?

哥白尼冒出这个想法后,进行了大量的数学计算和证明。最后,他也得出自己的宇宙观。他说,宇宙的中心不是地球,而是太阳。

行星和地球都在绕着太阳转动,而地球绕着太阳转的同时,自己也在自转。至于月亮,则是围绕着地球转的。

哥白尼的理论,也同样能够解释日月星辰的东升西落。但是,用他的理论,怎么解释行星的顺行和逆行呢?

哥白尼认为,这是地球和各行星绕太阳公转时,各自的速度不同,而导致的视觉现象。我们再设想一个场景,来解释这个现象。

假设,你和另一个人,在操场上跑圈。我们依然把自己假设成地球,另一个人呢,则是行星

一开始,对方跑在你前面,那么从你的视角看,对方前进的方向和你是一致的,也就是说,他在顺行。

后来,因为你的速度比较快,渐渐追赶上去了,当超越他的时候,从你的视角看,对方则是往后退的,也就是说,他在逆行。

当你终于跑在了前面,回头看你的对手,他跟你的方向又一致了,只不过这回,是跟在你的后面跑。

顺行逆行的原理,就好比这一场跑步。

哥白尼的宇宙理论,被后人称为“日心说”。这套理论,比托勒密的更简洁,对各种天象的预测,也更加精确。

我们现在可以知道,哥白尼的理论跟现实是吻合的。可是在当时,他的理论遭到了强烈的抨击。因为,他的宇宙观触动了那个时代的宗教信仰。

《圣经》是当时欧洲大陆的绝对权威,根据《圣经》的记载,太阳是围绕着地球转动的。

一个凡夫俗子,怎么可以质疑和反驳《圣经》呢?传播这样的思想,弄不好是会丢掉性命的。

因此,哥白尼长期受到教会的打压,晚年的他,身边没有一个亲戚好友,生活孤寂。

在众多的知识分子中,哥白尼是第一个想到“日心说”的人吗?不一定。但是,他是第一个敢于公开发表这套理论的人。

“日心说”的出现,与其说是智慧的结果,不如说是勇气的胜利。

不过,哥白尼的理论,还留下了没有解开的疑惑。那就是,既然地球是自转的,为什么不把我们甩出去?

当我们向空中抛起一颗小石子,为什么它还能落在原地,而不发生偏离?

这个疑惑,被后世一位叫伽利略的青年解开了。伽利略说,那是因为地球存在惯性。

地球自西向东自转,地球上所有的一切,都参与到了这个运动中,就算它们暂时离开了地面,也还保持着自西向东的运动。

所以,我们不会被甩出去,被往上抛的小石子,掉下来了也还能落在原地。

有了伽利略的解释,哥白尼的学说终于站稳了脚跟。

另外,伽利略还做了一个创举。

在此之前,天文学家都是用肉眼观察星空的,真正的太阳、月亮长什么样,没有人能看清楚。

而伽利略突发奇想,他找到了一个荷兰的眼镜商人,向其订做了一个镜管,伽利略希望从这个管子向外看的时候,远方的物体看起来能更大更清晰。

伽利略要做的这个镜管,就是望远镜了。

经过反复研究,荷兰的眼镜商人,给伽利略做了一个能放大九倍的望远镜。伽利略拿着这个望远镜,开始了对天空的观察。

月亮是他的第一个观察对象。透过望远镜,他发现,月亮竟然不是光滑明亮的,而是荒凉一片、光秃秃的,到处都是坑坑洼洼。他有点儿失望。

然后,他又把望远镜对准了太阳。他又发现,太阳也不是完美的,在太阳上,竟然有黑色的点。

伽利略的这几个观察,刷新了人们的世界观。原来,天上不是完美无瑕的,日月星辰和地球一样,都是宇宙中普通的一员。

从托勒密到哥白尼,再到伽利略,人类走过了漫长的旅程,至此,人类终于可以用自己的知识,抹去天象的神秘。

人类就是带着这样的科学精神,还想走得更远。于是,一个问题便浮现出来了——

在地球之外,是太阳、月亮、行星,那在它们之外,又是什么呢?人们从银河里,找到了破解的钥匙。

银河,就是横跨在夜空中,一条乳白色发亮的带。看上去,它就像天上的一条河。实际上呢,它是由众多星星聚集在一块儿所形成的。

现代社会里,因为城市化和空气污染,我们极少有机会看到星星,更别说银河了。古人比我们有眼福,看到银河是常有的事儿。

银河究竟是什么?这就引起了当时人们的好奇。第一个发现银河真相的,是咱们上面提到的熟人,伽利略。

他用望远镜观察完月亮和太阳,又把望远镜对准了银河。他发现,这条明亮的光带,实际上汇聚了无数的恒星。伽利略的发现,后来被证实是对的。

于是,人们又进一步想,究竟银河的全貌是什么样的?有两个人,想到了通过数星星的方法,来窥看银河的结构。

第一个人是英国的天文学家,赫歇尔。

赫歇尔数星星的方法比较“笨”。他生活在十八世纪,那个时候,照相技术还没有发明出来,他只能利用望远镜,对着银河,一颗一颗地数。

他每辨认一颗星,就在坐标上做一个记号。我们可以想象,这样的方法是多么枯燥和艰难。

那个时候,观测天象必须要在野外进行,冬天要忍受寒风刺骨,夏天则要忍受蚊虫叮咬,要完成这个工作,很是需要热情和毅力。

就在这种条件下,赫歇尔坚持了一千多个夜晚,一共辨认出了十一多万颗恒星!银河的全貌,开始变得越来越清晰了。

赫歇尔给我们勾画出了有史以来,第一幅银河结构图。在这幅图里,银河的全貌,是一个扁平的盘状体,太阳则在这个盘状体的中心附近。

这幅图告诉世人,我们在地球上看到的银河,只不过是这个盘状体极小的部分。而地球的中心——太阳,也只不过是在银河里,十多万恒星中的一员。

宇宙之大,真是超出了人们的想象!之后,人们便把太阳所在的这个大盘,称为“银河系”。

可惜的是,因为条件所限,赫歇尔没有计算出银河系确切的大小。不过,他的工作还有接棒人。这便是另外一个数星星的人,荷兰的天文学家,卡普坦。

卡普坦生活在二十世纪,他的研究条件比赫歇尔好多了。他可以用照相机把天空拍下,对着照片慢慢地数。

可是,尽管有照相技术的帮忙,天上那么多的星星,要统计清楚,还是有难度的。

后来,他想到了一个更聪明的方法。他把天空分成两百多个小区域,然后,号召全世界的天文学家都参与进来,每人负责一个区域,分别统计这些区域的星星。

最后,这些观测样本,都汇总到卡普坦这儿,由他来做总结分析。

即使是这样,这项工作要顺利完成,也不容易。卡普坦坚持了四十年,最后,他一共统计出了四百多亿颗恒星!

这个数字,比起赫歇尔的结果,是一个巨大的进步。

卡普坦也发表了他的银河系模型。在这个模型里,银河系是扁平的盘状结构,太阳位于银河系的中心。这和赫歇尔的结果很相似。

同时,他也计算出了银河系的大小。银河系这个盘子,直径是5.5万光年,也就是说,如果在银河系的一端点亮一束光,这束光要经过5.5万年,才能照到银河系的另一端。

那是人们难以想象的距离。

人类越是往前走,我们看到的宇宙,便越是浩渺,未知也越来越多。刚才我们分享的故事,只是前人探索宇宙的一点片段。

正如哲学家康德所说:“世界上有两件东西能够深深震撼人们的心灵,一件是心中崇高的道德准则,另一件,就是头顶上灿烂的星空。”

为了头顶上的那片星空,每一个时代,总有一些人像张骞一样,用勇气和科学精神扎成一只木筏,不断逆流而上。

他们向着时空的边缘一路进发,并且,从未停下脚步。

本期图书为《旅行到时空边缘》,由北京时代华文书局出版发行,中国图书评论学会好书项目组推荐。


撰稿:伍锌

编辑:周郡

总编:昆石

主播:罗洋

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