認識廣博與永恒：人類的天文史

豌豆皮

1 從有人類歷史記載起，就有了關于星空的記錄。星空在上古時代擔任著時鐘、日歷和指南針的作用，從各個方面影響著人們的生活。正是因為星空的作用如此之大，后來人們才順理成章地認為地球上事物的休咎、個人的命運，都與某一時刻的星空有關：這種嚴整的對應關系，與星空本身的嚴整秩序一樣，符合的與其說是理性，不如說是美學。

兩千多年前，人們已經從月食時的地影判斷出地球是一個球體。古希臘的阿里斯塔克在公元前4世紀就猜測地球是圍繞著太陽運轉的，由于未能準確測量日-地-月連線夾角的角度，阿里斯塔克認為日地距離是地月距離的19倍，雖然遠遠小于真實數據（約400倍），但已經把太陽放在了遠超前人想象的距離上，大大拓寬了當時人們心目中的宇宙。

2 然而在大眾的心目中，地球還是位于宇宙中心，其他的天體鑲嵌在套在小圓上的小圓上的小圓（層級的多少依修正的級數而定）上，小圓們沿著圍繞地球的大圓前進。這就是奠基于亞里士多德、光大于托勒密、增補于接下來一千多年間一代代阿拉伯天文學家的地心說本輪-均輪系統，直到哥白尼重新把太陽放回這套系統的中心，人們對宇宙的認識才再一次被顛覆。

3 望遠鏡的出現改變了天文學家看待天空的方式。1728年，布拉德利發現了恒星的光行差，日心說的理論終于得到觀測證據的驗證。隨后，人們開始能夠測量恒星的距離（視差），又發現恒星在宇宙空間中的運動（自行），星空也由此從2D的球面，變為了“3D立體”的場景。

4 在很長一段時間里，人們把宇宙和銀河系等同。從威廉-赫歇耳開始，一代代的天文學家試圖通過估算恒星的距離來確定銀河系的大小，并被銀河系的巨大所震撼。直到埃德溫-哈勃測量出某些“星云”的距離，判斷它們其實是銀河系外的其他星系，而且正在以高速遠離我們，宇宙的圖景才再一次發生巨變。它不但比之前人們的認識擴大了許多倍，并且還正在膨脹主。由此沒著時間回溯，人們發現宇宙必須有一個致密而熾熱的開端。幾十年后，霍金證明宇宙的過去有一個奇點。宇宙確實從一個極小、極密的狀態一路膨脹到現在。為了讓膨脹的結果與現在的觀測相符，阿倫-古斯提出了宇宙暴脹理論，如果我們的宇宙是從一小片時空經過急劇膨脹而迅速擴大，那么就會和現在觀測到的宇宙一樣均勻和平直。暴脹理論同樣還暗示，可能有另外的許多個小片時空，通過暴脹的過程成為另外的許多個宇宙，只是因為距離太遠而不可能與我們的宇宙發生任何關系。

隨著觀測事實的增多，宇宙學家設想的宇宙圖景還在不斷改變。為了解釋星系們受到的額外的引力，宇宙中似乎存在看不見的“暗物質”。為了解釋宇宙的持續膨脹，人們又提出了“暗能量”假說。通過對遙遠超新星的巡天觀測，科學家發現宇宙的膨脹還在加速，暗能量的貢獻比以前設想的還要大。更大的望遠鏡和更多途徑——中微子、引力波——的觀測，會帶給我們更多信息，我們心目中的宇宙圖景會不會再次必須修改呢？