捕捉穿越宇宙的光

張晶晶

“一個民族有一群仰望星空的人，他們才有希望。”黑格爾的這句話被廣泛傳誦。仰望星空，是一件浪漫且有著豐富含義的事情。每個人的星空有不同的風景和故事，如果是天文學家，頭頂的這片星空會有什么樣的不同呢？

《丈量宇宙》正是這樣一本天文學家寫給天文愛好者的科普書，全書分為五個章節——“城市之上”“銀河之外”“不斷延伸的實現”“星系的演化”以及“各種宇宙模型”。與很多天文科普書主打精美圖片的風格不同，這本書的文字量要遠遠多于圖片，有足夠的“干貨”，有足夠的深度，但又親切可讀，容易“消化”。

1.“干貨”滿滿的科普書

《丈量宇宙》的翻譯者之一、中科院國家天文臺研究員茍利軍向筆者介紹，本書原作者James Geach大約在10年前從英國的杜倫大學獲得博士學位，目前在英國赫特福德大學的天體物理中心做研究。

“《丈量宇宙》是他的第一本科普著作。其實在翻譯這本書之前，我沒有聽說過這個人，一方面是作者的研究領域為星系形成與演化，與我的研究方向相去甚遠，另外作者也很年輕。”

接受這樣一份翻譯邀請，是茍利軍在與《讀庫》雜志合作翻譯完《星際穿越》之后，《讀庫》編輯推薦的。“我大約翻閱了英文版，覺得寫得很有趣，也想通過翻譯學習一下相關的星系知識。”

這是一本天文學家也可以收獲滿滿的科普書。英文版書籍以“星系”（Galaxy）為名，主題是星系的形成與演化，除此之外，還介紹了天文學家的工作方法和研究工具，當然也會涉及整個宇宙的過去、現在和未來。書中一百余幅圖片都是來自各大空間望遠鏡的專業圖像。

《丈量宇宙》屬于“科學讀庫”系列，由《讀庫》雜志主編張立憲策劃。作為一名資深科學、科幻以及數學愛好者，這本書對張立憲來說有著不同的意義。下面的這段推薦語或許可以概述引進這本書的動機：“在某個睡不著的夜晚，或許你會愿意翻開本書，讓目光穿越霧霾、射向夜空，與天文學家和那些高原、荒漠甚至是太空中的空間望遠鏡一起，去丈量我們僅占一隅的浩瀚宇宙，丈量偉大人類的廣闊視野。或許你也會站在宇宙的立場上，問出書中貫穿全篇卻沒有明說之問：我是誰？我從何而來？將要去往何處？”

2.天文學家到底在做什么

因為光速有限，人類不可能看到意義上的“現在”，我們所看到的或遠或近的景象，其實都是“從前”。在宇宙尺度上來說，尤其如此。閃爍著微光甚或不可見光、遠到不可想象的星系，在時間上也代表著宇宙久遠的過去。星系可以帶領觀看者回到億萬年前的歷史之中，所看到的不僅是遙遠的、“它們”的世界，更是此地的、“我們”的歷史。

但這樣的延遲為天文學家提供了一個方便的工具——“通過觀測遙遠的星系，我們就能知道早期宇宙正在（實際上是過去）發生什么——這就像一扇通往過去的窗戶。河外天文學的研究目的，不僅僅是查證和計算宇宙的組成，還要知道宇宙構成是如何隨時間而改變的，并試圖構建一個物理模型來解釋這一切。”

上面的這段解釋出自《丈量宇宙》的第二章“銀河之外”。作者用通俗易懂的語言，說明了時間在宇宙中是一種怎樣的存在；他的敘述理性而浪漫，普通人本來覺得遙遠而神秘的天文學，在眼前慢慢拉開了一幅具體可觀的圖卷。

那么，天文學家究竟做了些什么呢？“縱觀歷史，幾乎無一例外，觀測天文學家都只對一件事感興趣：收集光子。”觀測天文學家可以說是光的獵手，而光子是人類與遙遠宇宙之間唯一的直接關聯。它們來自于遙遠的恒星或氣體云，經過數十億年的旅行來到地球，關于宇宙歷史的所有信息，都包含在這場“光雨”中。

借助望遠鏡和探測器的幫助，人類的天文學研究不斷前進。但好的設備需要雄厚的資金以及得天獨厚的地理位置，這決定了世界上很多的天文學家和無數的天文研究對象需要通過某種規則來分配使用有限的設備，而且要在每年有限的適宜觀測的時間內。這個體系又是如何運轉的呢？

這同樣可以在本書中找到答案。原來，有一個名叫“時間分配委員會”（Time Allocation Committee，TAC）的機構存在。如果想要使用一臺望遠鏡，天文學家首先需要寫一則簡短的申請書，列出自己想要觀測的內容和原因，然后經過TAC的評定，相應地分配寶貴的設備時間。

“如果你想用智利的8米口徑望遠鏡給月亮拍一張快照，是沒有可能分到時間的。但如果你是當前熱門研究的領導者，提出了某項有趣的新嘗試，并有希望得出影響巨大的成果，那么你也許有幸能分到一些時間。如果你想做一些真正古怪的東西（有趣，但伴隨很高的失敗風險），那么你很可能被要求縮減項目，要進行一個初步的先導研究看看你的實驗是否可行，比如先觀測一個星系而非十個，看看你能夠發現什么，到第二年再申請。”

3.一本令人激動的書

“地球沐浴在宇宙的光輝中，那復雜的光穿越了宇宙歷史而來，我們希冀捕捉到這其中的一些光，搞清它們來自何處、如何產生，這就是我們的研究方式。”作者客觀地對天文學家的工作作了概括，也卻無言傳遞了宇宙的莊嚴與宏大。

300頁的《丈量宇宙》，號稱推薦給12歲以上的人閱讀。書中涉及不少專業的天文術語，這嚇退了不少隨手翻開的讀者。但很多嘗試讀完的人卻又直呼過癮，那些本來只是“不明覺厲”的天文“干貨”，已經悄悄在腦海中留下了深淺不一的印記。

正如豆瓣網友編輯部牛小姐的一段評論：“在讀：明明敘述不煽情，術語密集得打臉，但讀著特別激動。讀完：術語其實不多，講得特別通俗，讀完對天文學能有一個大概的認識。”

“從一個普通讀者的角度來說，這是‘干貨滿滿的一本書。因為作者介紹了非常多關于宇宙的知識，所以要理解這些，難度還是不小的，不過整本書的表達還是相對比較通俗的，如果一個人要是能夠耐著性子讀完，肯定會了解到不一樣的宇宙。”茍利軍評價說，即使是從一個專業科研人員的角度，《丈量宇宙》對于星系的形成和演化表述得也是“比較詳細而完整，而且包含了最新的一些進展”。

偶爾給自己找一些挑戰、獲得一些成長，其實也是一件樂事。“干貨”滿滿的科普書，可能有點難入口，但卻不妨礙因為余味悠長愛上它，再來感受一次獨屬于《丈量宇宙》的激動感。

“在任何時刻，你用肉眼只能看到幾千顆恒星。我們所見的恒星通常位于太陽系附近，不過是冰山一角。如果我們在屋頂鉆一個洞，所見的星星，也只相當于浮在海洋中的某座冰山頂部的一個水分子中的一個氫原子而已。宇宙的大部分超出了人類的感官范疇，好似一道鴻溝，然而，我可以通過天文學來極大地延伸自己的視線，超越生物意義上的局限，從而看得更遠——正是這個想法，將我與宇宙連接了起來。”