目錄
CONTENTS
序（林元章），1
前言：星空引*人類思想的航程111
第*章巨鏡時代001
第*節地麵望遠鏡的“變形記”001
第二節太空望遠鏡中的“多波段景觀”012
第三節透視宇宙的“射電窗口”019
第二章地球之外027
第*節看不懂太陽係-027
第二節太陽係“擴大”瞭035
第三節行星周圍-045
第四節柯伊伯的世界-054
第五節“塞德娜”歸來059
第三章嘹望銀河065
第*節欲識銀河真麵目065
第二節給我一把“量天尺”吧069
第三節總算清楚一些瞭一075
第四節銀河真相078
第五節銀河的裏裏外外087
第四章今夜星辰095
第*節發現瞭一個星雲095
第二節破解星雲之謎101
第三節百變星辰107
第四節我們自己的恒星——太陽115
第五節妙趣橫生的“天體運動會”121
第五章宇宙真相131
第*節沒有昨天的131
第二節元素進行麯141
第三節隱藏的宇宙147
第四節宇宙命運的“末日猜想”155
第六章望盡天涯161
第*節尋找係外“生命行星”161
第二節換一種思路吧168
第三節嗨，小綠人172
第四節幸虧有瞭望遠鏡180

第*章巨鏡時代 第*節地麵望遠鏡的“變形記” 一、伽利略的視覺奇遇 說起來，在望遠鏡齣現以前，我們頭頂上的星空是非常簡單的，隻有太陽、月亮、幾韆顆肉眼可見的恒星和五顆行星，即水星、金星、火星、木星和土星，除此之外，就是偶爾齣現在天空中的彗星。當然，人們還會看到“天河”，那是銀河係的一部分；如果運氣好，還會看到一顆陌生的“新星”，那是一顆恒星發生瞭爆炸。 大約400年前的一個晚上，一位46歲的中年人將自己的眼睛湊近一根管狀物，這是一根空管子，兩端各嵌有一塊透鏡。誰也沒有料到的是，就在他把這根管子指嚮天空時，星空發生瞭改變，因為從此以後，在人類的視野中，星空就再也不是原來的那個模樣瞭。圖1.1伽利略像 這位中年人名叫伽利略（圖1.1），是一名意大利天文學傢，當時正在威尼斯附近的帕多瓦大學持教。他聽說荷蘭人發明瞭一種新奇的名為“窺視鏡”的東西，主要部分是兩塊眼鏡片，當把這兩塊鏡片一遠一近地固定在眼前時，遠處的景物就會拉近，變大。這個消息讓伽利略非常興奮，於是自己也“如法炮製”起來，他找來一根管子和兩塊透鏡，將管子的一端嵌上凹透鏡，作為供眼睛窺視的目鏡，另一端嵌上凸透鏡，作為指嚮目標的物鏡。就這樣，一番調試後，人類曆史上第*架天文望遠鏡就誕生瞭（圖1.2）。圖1.2伽利略嚮彆人介紹如何使用望遠鏡 現在想來，當伽利略帶著這架簡陋的望遠鏡走上塔樓時，他一定非常興奮，好奇心強烈地衝擊著他，布滿星辰的夜空深深吸引著他。接下來發生的事對當時的人來說無異於一次令人驚訝萬分的“視覺奇遇”：伽利略看到木星有4顆衛星，看到月亮上有不少隕石坑，還明白瞭月亮和行星發齣的光是太陽的反射光（圖1.3）。圖1.3伽利略用望遠鏡觀測木星的原始記錄 在一個霧氣朦朧的黃昏，伽利略開始用他的望遠鏡觀察太陽。透過濛濛的霧靄，伽利略發現瞭太陽黑子（用望遠鏡直接觀察太陽是危險的，會傷害眼睛。正確的方法是采用“投影法”：將物鏡一端對準太陽，讓陽光透過望遠鏡從目鏡一端投射到一個白色錶麵上。調節焦距，可清晰地顯示太陽黑子。伽利略雖然用望遠鏡直接觀測瞭太陽，但他選擇黃昏時段，又有霧靄，所以問題不大。後來伽利略也使用投影法觀測太陽瞭）。連續觀測瞭一段時間後，伽利略認定，那些黑子是太陽錶麵的一部分，於是就此推測瞭太陽的自轉，認識到太陽在以大約每25天一周的速度自轉著。 伽利略在觀測土星時，也發生瞭奇怪的事，他看到土星呈現齣一種古怪的形狀，好像長瞭兩隻“耳朵”。伽利略懷疑那耳朵是土星的兩顆衛星。 我們知道，那兩顆“衛星”就是土星的光環。由於伽利略的望遠鏡倍率太小，光環的形狀看上去有點古怪，所以像兩隻耳朵。後來，人們用更精密的望遠鏡觀察土星，纔真正發現瞭土星環，不過那已經是半個多世紀以後的事瞭。 二、從“越來越長”到“越來越胖” 就這樣，伽利略啓動瞭一次嶄新的“視覺革命”，天文望遠鏡也從此走上瞭一條極不平凡的發展之旅，形形色色的望遠鏡層齣不窮，它讓人類的視覺體驗瞭從未有過的刺激。但總的來說，望遠鏡的作用就是通過光學原理將遠處的物像“放大”和“加亮”，從而有瞭“望遠”和“看清”的效果。在後來的幾百年裏，不論望遠鏡發展得多麼復雜，除瞭個彆特殊的望遠鏡外，它們*基本的原理和作用都並沒有太大的改變。 伽利略發明瞭天文望遠鏡後，摺射望遠鏡統治瞭半個多世紀的天文觀測，人們在這段時間裏不斷通過延長望遠鏡的焦距來消除影響觀測效果的物像變形，望遠鏡因此也被做得越來越長。例如，荷蘭科學傢惠更斯就把他的望遠鏡做到瞭將近40米長，望遠鏡的物鏡吊在一根高高的桅杆上，目鏡則用一根繩子與物鏡相連，這種望遠鏡操作起來很不方便。但長焦距也確實管用，前麵說到，伽利略曾把土星的光環當成瞭衛星，而土星環的真正發現是在半個多世紀後。這發現瞭土星環的人就是惠更斯，而他用以觀測土星的就是這架怪模怪樣的望遠鏡。 然而惠更斯的望遠鏡也並不是*長的，還有人製造瞭更長的望遠鏡。從理論上說，望遠鏡可以長得不可思議，而這種隻存在於構想中的望遠鏡甚至可以看清月麵上極小的細節。大約也就是在這個時候，反射望遠鏡齣現瞭，這時人們意識到，物鏡的口徑越大，收集到的光綫就越多，分辨率也越高，於是，望遠鏡開始變得越來越“胖”，而不是越來越長瞭。這種“胖”望遠鏡的製作競賽也“催生”瞭不少牛人，其中英國天文學傢威廉·赫歇爾和愛爾蘭天文學傢羅斯伯爵就是赫赫有名的人物。 赫歇爾一生製作瞭幾百架望遠鏡，磨製的鏡片不計其數。由於專注於磨鏡，他有時騰不齣手吃飯，他的妹妹就喂他吃飯。1789年，赫歇爾製作瞭一架口徑為1.22米的大望遠鏡（圖1.4），他用這架望遠鏡發現瞭土衛一和土衛二。 和赫歇爾一樣，羅斯伯爵也對大望遠鏡情有獨鍾，他齣身於門第顯赫的貴族，*大的心願是製造一架當時*大的望遠鏡觀測星空。他磨製瞭一塊金屬反射鏡麵，這個鏡麵是分塊磨製然後焊接在一起的，重達3.6噸，口徑1.84米，人們費瞭好大的勁纔把它裝進瞭一個17米長的鏡筒中。圖1.4赫歇爾製作的口徑為1.22米的大望遠鏡羅斯伯爵的這架望遠鏡非常龐大，大傢因此用《**》中的大海怪“列維亞森”稱呼它（圖1.5）。“列維亞森”圖1.5羅斯伯爵的