汪洁 - 科学科技榜-科普
从托勒密到哈勃，从大地的形状到宇宙的尺度，本书用讲故事的方式历数人类在天文上的重大发现。今天，在微观上，我们已经可以探测到100亿亿分之一米大小的尺度；在宏观上，已经拍到了距离我们132亿光年的天体图像。人类已经对自己身处的这个宇宙有了一个基本的认识：跟随作者，我们将回到过去，在那一个个激动人心的天文大发现的历史现场，和科学家们一起感受当时的兴奋，也体会他们探索的艰辛。
正如美国著名的科普作家阿西莫夫指出的：在科学中，错误与错误之间是有相对性的，不是所有的“错误”之间都能划上等号。 c:416
古希腊不是一个国家概念，而是一个地域概念，指的是2500多年前欧洲南部、地中海东北部，围绕着爱琴海的那一片土地。 c:561
“拯救现象”是天文学史上一个很著名的词，在古代天文学的研究中，观测到的现象与当时的理论不相符是常有的事，因此每每出现一个不符合理论预期的现象，就需要被“拯救”一番。 c:347
阿波罗尼第一个指出，这个亮度变化是同心球理论的致命漏洞。按照同心球理论，五大行星与地球的距离是永远不变的 c:128
实际的情况是，坐飞机来回中美花费的时间和上面那个听上去合理的地球自转的解释刚好相反，迎着地球自转方向飞反而要花更多的时间，因为真正影响飞行时间的原因其实是大气环流对飞行速度的影响。 c:427
在公元2世纪中叶，托勒密的晚年，耗费了他一生心血的鸿篇巨著《天文学大成》终于完成。 c:173
了元朝，天文学家郭守敬制定出了当时世界上最先进的一种历法，叫做《授时历》。 c:132
与古希腊的那些先哲们相比，中国的古人没有萌发出几何学的思想，也没有建立最基本的数学模型概念。我们的历法对日食、月食以及五星运动的预测，基本上都是建立在统计规律之上，并非建立在几何学模型之上。因而我们对天体运动的预测误差很大，尤其是在预测五星运动上，基本上都不太靠谱。 c:231
哥白尼是来自波兰的一名年轻的神父，不过这个心思活跃的小神父却偏偏痴迷于天文学， c:51
诺瓦拉接口说：“维多利亚时代的天文学家曾经形容托勒密本轮模型是大跳蚤背着小跳蚤，而小跳蚤又背着更小的跳蚤，直至无穷。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。” c:39
其实这也不仅仅是我一个人的不满，有不少人也跟我一样。托勒密没有把地球放在宇宙的圆心位置，我对此相当不满。宇宙是上帝创造的，它应当是完美无缺的，上帝是万能的，我真的无法理解为什么上帝要让地球的位置偏离圆心。虽然托勒密的这个创举让计算值与观测值的拟合度大大提高，但是这样一搞，从我们所处的地球上看过去，所有的天体就都不是做着完美的匀速圆周运动了。我认为在这个宇宙中，匀速圆周运动是至高无上的和谐运动，上帝创造出来的宇宙也应该是至高无上的和谐才说得通啊！” c:43
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 c:25
《圣经》是中世纪时期对天文学发展的最大阻碍。思想和言论一旦有了禁区，科学的进步就会受到阻碍，科学精神中一个很重要的原则，就是怀疑精神，没有绝对的正确，对那些缺乏验证方式的理论尤其警惕，对完全无法验证的理论更是不予理会。 c:420
哥白尼死后60多年，一位几乎不用望远镜，也基本不抬头看星星的天文学家、数学家，仅仅用他的纸和笔就解决了哥白尼体系中的缺陷，修正了哥白尼的理论体系，使人类在了解宇宙的真相上大大迈进了一步 c:227
开普勒，只有你能继承我的遗志，完成我的理论，那些我视若生命的观测数据现在全都交给你了。原谅我过去一直不肯给你看这些资料，我的心胸太狭小了，我怕你抢先完成正确的行星运动理论啊！因为我知道你的天赋比我好多了，数学能力更是无人能及。我坚信，这批宝贵的、独一无二的资料交到你的手里，你一定能用它们创造出奇迹来。” c:35
第谷出生于一个丹麦的贵族家庭，从小就不愁吃不愁穿。他很小就迷上了天文学，到30岁时，他已经成为丹麦王国中名气最响的天文学家。恰好当时的丹麦国王也是一个天文迷，他赐给第谷一个岛，叫汶岛（今天该岛在瑞典境内），并且拨了一大笔钱给第谷。第谷用这笔钱在汶岛上造了两座豪华雄伟的天文台，一座叫天堡，一座叫星堡，并且雇佣了40多个助手。第谷是一个天文测量仪器的设计制造大师，他设计并制造了一批可能是当时世界上最大、最先进的天文测量仪器。 c:67
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。（注意，这里面的公转周期是一个时间单位，而长半轴则是一个距离单位。） c:385
第二，为什么行星的轨道是一个椭圆？为什么公转周期与距离有种神秘的数学关系？科学精神驱动着人们继续追问为什么，一层层地追问，永不停止。 c:23
公元1609年这一年在天文发现史上具有非凡意义，在欧洲两处相距352公里的城市中，几乎同时各发生了一件意义深远的事：第一件就是我们上章提到的，在奥地利的林茨，38岁的开普勒出版了《新天文学》一书，正式向世人宣布了行星运动第一和第二定律；第二件发生在意大利的威尼斯，45岁的伽利略走进一家眼镜铺子，没错，就是这件事对天文学的发展意义深远。 c:57
伽利略一笑，说：“我来买一块凸透镜和一块凹透镜。我听说，荷兰人发明了一种很有趣的东西，可以看清肉眼看不到的很远的东西。我琢磨了一番，认为这事很有可能是真的，只要把两块合适的凹凸透镜组合起来，就能办到。” c:25
科学的伟大力量在于，它是可以被重复检验的，而不像那些玄学，宣扬“心诚则灵”，不灵就是心不诚。 c:344
在伽利略的望远镜中，金星不再是一个圆点，而是一个月牙状的形状，并且它真的像月亮一样，会出现盈亏变化。 c:29
《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 c:162
伽利略在罗马宗教裁判法庭受到宣扬异端邪说的指控，如果不认罪就会被判死刑，伽利略的骨头没有布鲁诺硬，他屈服了。我个人非常赞同伽利略的选择，在这种情况下，生命更重要，有了生命，就还能创造更多的知识财富，至于真理，可以交由时间去裁判。结果伽利略被判终生软禁在家里，一直要到300多年后的1980年，罗马教廷才替伽利略翻了案，宣布他无罪。 c:99
伽利略虽然“认罪伏法”了，但是他建立的理论学说却像病毒一样，在欧洲的大地上扩散、传播，哥白尼的学说终于成了无冕之王。 c:19
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。 c:53
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。只要是有质量的两个物体，它们之间就有引力存在。引力的大小与两物体的质量成正比，与物体之间的距离平方成反比，如果用数学公式来表达的话，就是这样：[插图]，其中G是万有引力常数，它的精确值在100多年后的1798年由英国科学家卡文迪许测得，为6.67×10-11牛顿·米2/千克2。 c:246
哈雷的一生做了许多值得纪念的事情，例如他发明了第一台潜水钟；通过对死亡率的数学统计研究，第一个提出了人寿保险的数学模型；出钱替牛顿出版了《原理》一书，这是哈雷最引以为傲的事情。然而他唯独没有做那件后人都以为是他做的事：发现哈雷彗星。实际的情况是，牛顿有一次给了哈雷24颗彗星的资料，让哈雷分析一下规律。结果哈雷用牛顿的万有引力定律一算，发现这24颗彗星中有三颗是同一颗彗星的三次记录，这颗彗星每76年回归一次，下一次回归是1758年，哈雷得活到96岁才能等到，可惜他只活到了86岁。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。于是，在哈雷死后的第16年，这颗早就被发现、观测、记录过的彗星被命名为“哈雷彗星”。 c:195
布拉德雷（Bradley，1693年～1762年） c:38
它的目镜上装了当时最先进的螺旋测微器，也称作千分尺。 c:14
布拉德雷顿悟到，地球就是一艘绕日航行的船，来自恒星的光线就是风，地球公转的方向改变会导致恒星在视场内的位置偏转。就这样，布拉德雷发现了天文测量上的一个极为重要的概念：光行差。 c:192
威廉·赫歇尔（Herschel，1738年～1822年） c:39
。接着，它的距离被计算出来：19.2AU，整个欧洲的天文学界都轰动了，因为太阳系的疆界一下子大了一倍多。这就是天王星，太阳系的第六颗行星，其实它是一颗肉眼可见的行星，虽然很暗，但是以第谷的眼力，是绝对能看见的。 c:47
远，是一件想想都会让脑子腾云驾雾的事情。人类意识到几千年以来，我们当作整个宇宙的太阳系只不过是宇宙中一粒小小的微尘，外面的世界很大很大。要真正认识宇宙，人类只不过刚刚起步而已 c:126
每当到了夏末秋初之际，壮观美丽的银河就会出现在我们头顶的星空中。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。 c:82
我很看不惯有些人以大学专业是不是某个学科来区分一个人“专业”还是“业余”，而不是以这个人实际具备的专业技能和研究方法来区分。在这些人简单的头脑看来，只要一个人大学四年没有学过专业课，那么就一辈子被贴上了“业余”或者“非科班”的标签。殊不知人生有多少个四年，并不是只有第一个 c:274
地球一起朝某个方向运动的话，那么就应该能在地球上观测到“路灯效应”。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。 c:89
到了1783年，赫歇尔正式向天文学界宣布：太阳正朝着武仙座方向运动。 c:154
只可惜这位伯爵老爷似乎制造望远镜的能力要远远大于天文观测的能力，他能被后世记住的成就仅仅是绘制了一副星云的素描像，就是猎犬座旋涡星系M51。 c:46
6 罗斯伯爵手绘的M51星云 c:21
哈勃太空望远镜拍摄的猎犬座旋涡星系M51 c:21
银河系是一个巨大的旋涡星系 c:75
荷兰天文学家卡普坦（Kapteyn，1851年～1922年） c:15
以仙王座δ星为代表的、本身光度就在变化的星星我们称之为“造父变星”。 c:180
当时的天文学界思考最多的两个问题是：宇宙到底有多大？银河系是不是整个宇宙？ c:35
普利，另一位是美国著名天文学家柯蒂斯（Curtis，1872年～1942年）。这场辩论就是著名的“沙普利-柯蒂斯之争”，也叫“世纪天文大辩论” c:150
那么如何才能测定这些星系的距离呢？哈勃采用的办法是：假定每个星系的绝对亮度都差不多，现在既然知道了仙女座星系的距离，那么就可以通过比较这些星系的视亮度来计算它们离我们到底有多远。 c:122
多普勒效应对所有的波都是成立的，而我们知道光是一种电磁波，自然也就会存在多普勒效应。当一个光源远离我们而去的时候，光波就会被拉长，从光谱上来看，就是向着红端移动，这就被称为红移现象。与之相对的，如果光源是朝向我们运动的话，就会产生蓝移现象。 c:292
科学和哲学有很大的区别，不要把它们混为一谈。哲学家罗素曾经在《西方哲学史》的概述中说：“哲学只研究问题，不负责解决问题。”你想哲学问题的时候，就用哲学的思维，想科学问题的时候，就用科学的思维。 c:264
在经过了138亿年的膨胀后剩下的余温。你在电视机中看到的雪花点，有1%就是宇宙背景辐射产生的 c:223
相对论所说的光速极限是指的信息和能量的传递速度无法突破光速（可以参看拙作《时间的形状——相对论史话》），而空间的膨胀本质上是一种视运动，其速度是完全可以超过光速的。 c:370
我们的宇宙不但不是减速膨胀的，而且是在加速膨胀！当然，加速度非常非常小。 c:132
根据2015年欧空局普朗克卫星所得到的最佳观测结果，结合之前的数据积累，我们现在得出的宇宙年龄是137.98±0.37亿年。 c:91
因为星际尘埃会发射出无线电波，根据它们发射出的无线电波的特征，科学家们能够分析出这些尘埃云中原子和分子的构成。比如星际间最多的氢原子，它就会发射出波长为21厘米的无线电波，因此21厘米波成了宇宙中最常见的无线电波，被称之为“氢波段”。 c:185
英国剑桥大学穆拉德射电天文台建造的一台英国最大的射电天文望远镜落成， c:13
安东尼·休伊什（Antony Hewish，1924年～） c:15
乔丝琳·贝尔（Jocelyn Bell Burnell，1943年～） c:12
后来，人们确信，脉冲星就是快速自转的具有强磁场的中子星 c:243
宇宙微波背景辐射、星际有机分子、类星体、脉冲星这四项重大天文发现，都是在二十世纪60年代借助射电天文望远镜发现的，它们对天文学的发展意义重大，并称为二十世纪射电天文学四大发现。 c:369
子曰：朝闻道，夕死可矣！ c:31
我坚信这个世界上绝对有这么一群科学家，就是“朝闻道，夕死可矣”的人。在人类的基因中，有一种叫做好奇心的生物编码，每个人都有，只是多少强弱的区别而已，有些人的好奇心已经强到可以为揭开谜底而放弃生命。 c:144
在美国加州理工学院有一位叫做兹威基（Zwicky，1898年～1974年）的年轻天文学家 c:24
根据目前最新的观测数据（主要来自欧空局普朗克卫星2015年发布的数据）计算表明，宇宙中的可见物质，也就是我们所有能观测到的物质，只占整个宇宙总质能的4.9%，暗物质占到了26.8%。那么，宇宙的另外68.3%又是什么呢？它就是当今天文学界另外一个不解之谜——暗能量。 c:396
Ia型超新星都是经过了同一个物理过程而爆发的，所以它们的真实亮度都一样，当观测到它们时，测量一下它们的视亮度，再根据亮度与距离的平方成反比的规律，就能算出它们的距离，这种方法也被称为“标准烛光法”。 c:147
因为宇宙在不断地膨胀，所以穿行在宇宙中的光的波长也会被不断地拉长，拉得越长，光就会变得越红。因为已经知道了Ia型超新星爆发的精确物理过程，所以就能算出这种超新星发出的光的原始波长是多少，用这个原始波长与实际测得的波长一比较，就可以算出光波被拉长了百分之多少。你把宇宙想象成一块有弹性的布，光是穿在这张布上的丝线，丝线被拉长了百分之多少，就代表宇宙膨胀了百分之多少。换句话说，如果我们测得一颗超新星的光波被拉长了10%，那么现在的宇宙就要比这束光刚发出的时刻大10%。 c:66
量与万有引力刚好相反，物质之间的空间越大，暗能量反而越强，因为宇宙学常数不会被稀释，它是空间的一种固有属性，相同单位大小的空间都具有相同大小的外推力，这也是由爱因斯坦的广义相对论方程所决定的。因此，两个天体 c:306
根据宇宙膨胀的速度，我们可以计算出朝一个方向看最远可达的距离是465亿光年，这就是可观宇宙的半径，那么整个可观宇宙的直径大小就是930亿光年。 c:190
我认为，所有的意义也都是人赋予的。在我看来，引发思考，满足好奇，就是无与伦比的意义。在人类没有解决温饱问题之前，艺术是没有意义的，但是满足了温饱之后，人们会发现艺术的意义大于吃饭。如果你追问下去，艺术对人类的意义到底是什么？那么追问到最后就只有一个答案：给人带来美感。 c:175
什么是熵？熵就是衡量一个系统混乱程度的度量值。 c:342
太阳的能量被储存和转化，得以被全球规模地直接利用。整个地球熄灭了炼油厂、火力发电站，关闭了核反应堆 c:15
，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。10000亿年后一切都是一片漆黑，熵必须增加到最大值，就是这样。” c:20
也许有一天我们能让一切从头开始。” c:11
均匀分布的星群立刻变成了一个明亮的圆盘，看上去像一颗明亮的玻璃弹，占据着屏幕的正中心 c:23
因为歌者只有心灵！不朽的肉体还留在行星上的培养基中，已经千万年。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。 c:18
人，独自地思考着。在某种意义上——精神上——“人”是一个整体。千万亿永恒的不朽的躯体静静地躺在各自的地方，被完美的同样不朽的机器照料着，而所有这些身体的灵魂自由地融合在彼此之中，再也没有界限。 c:20
在任何可能的情况下都无解的问题不存在。 c:26
一个又一个的人与超脑融合，每一个躯体都失去了心灵，但从某种意义上说这不是一种损失，而是一种获得。 c:26
所谓的彻底撕裂，就是每个基本粒子之间互相远离的速度都超过了光速，任何基本粒子之间永远也不再可能发生相互作用。 c:135
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 c:54
爱因斯坦认为科学大厦的基石有两块：一块是古希腊人从欧几里得的几何学中创立的形式逻辑系统，也就是公理演绎法，从几个不证自明的坚实公理往前逐步推演，得出一系列的推论；另一块是文艺复兴时期发现的，通过系统实验可能找出因果关系。可以说现代物理学，甚至绝大多数伟大的科学成就都是在这两个基础上发展起来的。 c:334
康德说：有两件事物我愈是思考愈觉神奇，心中也愈充满敬畏，那就是我头顶上的星空与我内心的道德准则。 c:582
现在人近中年，想法也起了变化。马斯洛的需求层次理论告诉我们，人在满足了生理、安全、社交和尊重的需求后，就会产生自我实现的需求。 c:127
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。”我也想到小时候在重庆缙云山下，奶奶带着我爬山，然后在半山腰的水库边停下，躺在草地上，星辰映在平静的水面中，那应该是我第一次认真地观察星空。 c:12
因为地球自转，长时间曝光下的星空照片，会变成“星轨 c:16
星野图片或者银河的拍摄，需要将相机的参数设置在高感光、大光圈、快门速度不能高于30秒的情况，用高感光和大光圈更多的记录下星星的数量，有时候能够记录下几倍甚至几十倍肉眼可见的星星。而快门速度，根据星野拍摄的500法则（即焦段与快门时间的不能高于500，否则因为地球自转星星会出现拖尾），我使用的15MMF 2.8镜头不能高于30秒。 c:16
比科学故事更重要的，是科学精神。 c:70