从午夜凝视星空的孤独宁静到野外熊在天文台游荡的荒诞,从智利的安第斯山脉,到亚利桑那州的悬崖,再到夏威夷的大岛,天文学家艾米莉讲述了无数个观测夜晚宇宙的寂静,以及来自凝望星空的有趣、热烈、辉煌的故事。
我们为什么要研究宇宙?我们为什么要仰望星空,为什么要提出内心的疑惑,满世界建造这么多望远镜,到地球的极限之地寻找答案?我们为什么要观星?
原因无他,只因我们必须这么做。在这颗小小的星球上,有一团微小却无法扑灭的无形之火,在渺小的人类心中燃烧着,驱使我们在漫漫宇宙中上下求索。
★美国天文学会安妮·坎农天文奖得主,讲述星空守望者鲜为人知的惊奇冒险故事,一窥天文学家的真实生活
他们每天都在奔赴世界各地的望远镜的路上,一路上充满各种跌宕起伏的故事与野外熊的意外相遇,观测中遭遇雷击、火山喷发,任何一个喜欢观星的人都会被书中欢乐的冒险故事吸引。
★满载荣誉,入围多项影响力奖项,媒体盛赞推荐
入围美国笔会文学奖决选名单、英国皇家学会科学图书奖决选名单、美国科学促进会/斯巴鲁图书奖决选名单,并被评为2020年美亚优秀图书。《出版人周刊》、BBC《夜空》主持人克里斯·林陶特、格林尼治天文台前负责人盛赞推荐。
★以科学家的视角窥视宇宙的奥秘,以普通人的视角将星空的美尽收眼底
这本书不仅带领我们追随科学家的脚步,穿越地球上一些最偏远的角落,追逐宇宙魅影。仅靠星星的指引,就能横渡数千英里的太平洋。也可以一个人惬意地行走在夜色中,将星空的美尽收眼底。
★认识当代众多优秀的天文学家,了解重点科研基地
诺贝尔物理学奖得主弗朗克·韦尔切克、类星体的发现者马丁·施密特等众多杰出的天文学家,都正活跃在各学科机构。
★喜欢萨根《宇宙》的读者也会对这本书如痴如醉
诗意、温暖、鼓舞人心,充满了生动易懂的科学知识与人文关怀,每一次阅读带来的震撼,都将推动读者进行自己的小小星空观察。
★献给每个渴望仰望星空的人
望向苍穹之上那些美到摄人心魄的星辰时的感动和震撼,驱使我们在漫漫宇宙中上下求索。写给任何曾经看到过星座、日食或流星,并想追逐它们的人。
你试过关机重启吗?
这句话被世界各地的IT小哥疲倦地重复着,但可能不曾引起其他人如此强烈的恐慌。首先,那时是凌晨一点,二十四岁的我正在夏威夷最高的一座山峰上海拔近14000英尺(约4267米),坐在一个寒冷的控制室里,一边顽强地与睡意和缺氧搏斗,一边努力抢救一台坏掉的设备,想为我的博士论文做最后的挣扎,以挽回来之不易的几小时观测时间。
其次,那台故障的设备是昴星团望远镜(Subaru Telescope),一个630吨重的大怪兽,位于我头顶上方足足有十四层楼高的圆顶内,与我仅隔着一层天花板。它是美日天文界合作的结晶,拥有直径超过27英尺(约8.2米)的主镜(当今世界上最大的单一镜片主镜),还有一套地球上最精密的光学仪器和图像处理工具,每晚的运行费用高达4.7万美元。在向系里的教授们提交了一份长达12页的研究提案后,我总算申请到一个宝贵的夜晚。今晚正是我这一整年里分配到的唯一的夜晚,这台望远镜将任由我摆布,指向50光年外的些许星系。
这么金贵的仪器,我怎么敢随便关机重启?那天晚上,观测工作一直进行得很顺利。突然,控制室里的一台电脑发出不祥的警报,令我和望远镜操作员(山上除了我以外的另一个活人)瞬间僵住不动。我问她这是什么意思,她面色凝重地告诉我,支撑镜面的一个机械支架可能失灵了,转而又安慰道:没关系,我觉得镜子应该还没掉下来。
你觉得?
没错,否则我们听到的会是砰的一声巨响。这推理完美得无懈可击,却无法令我那颗悬着的心安定下来。
我们显然是幸运的,当机械支架失效时,望远镜正好处于一个极其微妙的角度,没有立即发生灾难性的事故。目前,支架依旧顽强地支撑着副镜,它虽比主镜小多了,但也有4英尺(约1.2米)宽,400磅(约181千克)重,悬挂在73英尺(约22米)高的空中,将主镜收集和反射的光线引导到我正在使用的相机上。不幸的是,如果我们继续移动望远镜,就有可能将副镜甩落这算是轻的了,运气够差的话,掉下来的副镜可能会砸中主镜,两者共赴黄泉。
我们忐忑不安地给昴星团望远镜的白班工作人员打电话。他们是一群机械工程师,专门在观测人员熟睡的白天,维护山上的13架望远镜。我们联系到的日本工程师乐观地说,这个情况今天早些时候也发生过,不过望远镜的机械支撑应该没毛病,电脑发出的可能只是虚假警报,重启望远镜或许可以解决问题。这时候,如果我们友善地提醒对方,这是一台价值数百万美元的望远镜,而不是家里的路由器,不知会不会有点唐突。
我不知道400磅重的玻璃砸向我头上的水泥地板会发出什么样的声音,但我很清楚我一点也不想听到那个声音,也不想顶着那个杀死昴星团的博士生的绰号,被同行取笑一辈子。这些年,我从别人那里听了很多我弄坏了望远镜之类的故事,总觉得那是跟我毫不沾边的事,忘了有一天我也可能成为故事的主人公。好事不出门,坏事传千里。我有一位合作研究者曾无知地将两根不应该相遇的电线接在一起,烧坏了望远镜上一台贵得离谱的数码相机。他还没来得及回去向导师自首,这个噩耗就传到了他老人家的耳朵里。另一位天文学家,而且是一名资深的观测者,不小心撞坏了望远镜的工作端。那晚她因睡眠不足,忘了将圆顶室内的移动平台收回来,结果就跟望远镜撞上了。有时,意外说来就来,甚至不是人为的。某一天夜里,在西弗吉尼亚州的绿岸小镇,一个巨大的300英尺(约91米)的射电望远镜才刚抬起头就轰然倒塌,像一个被踩扁的易拉罐,一下子瘪软在地。我不记得是什么导致了这起臭名昭著的绿岸事故,但我很确定机械支撑这东西有着洗不清的嫌疑。对我来说,现在最明智的做法是立马收工止损,开车回到观测站的宿舍睡觉,第二天早上让白班人员里外彻查一遍。
但这是我与这台望远镜仅有的一个夜晚,不管我今晚经历的是机械故障,不请自来的云彩,还是虚惊一场真相是什么,到了明天都不重要了。天文学家需要提前好几个月申请,才能如愿用上望远镜。一旦错过这个夜晚,明天另一名天文学家将带着截然不同的研究计划过来,接手这台望远镜。到头来,我只能带着半途而废的观测,抱憾而归。回去以后,我还要重新递交一份新提案,期盼着再次得到望远镜管理委员会的批准(让他们点头比登天还难),
接着再等上一整年,直到地球绕太阳一圈,同样的星系重新出现在那一小块天区,我才有机会再试一次,而且要提前烧高香,祈祷那天晚上不要有云,设备不要罢工。
我太需要这些星系了。我想要观测的星系在几十亿年前曾出现过一种被称为伽马射线暴(Gamma-ray Burst,GRB)的奇异现象。天文学家的猜测是,它们来自迅速旋转的垂死大质量恒星,它的核心塌缩成黑洞,从内向外将它吞噬殆尽,并喷射出强烈的光束。那些光子横跨整个宇宙,最终抵达地球,成为我们看到的维持数秒的伽马射线。当然,宇宙中每时每刻都有恒星死去,只有少数恒星会这样壮烈地绽放余晖,没人知道为什么。我的博士论文主要建立在一个假想上,这些恒星在死亡时发生如此剧烈的爆炸,关键就隐藏在它们母星系的化学组成之中(因为正是同样的气体云和尘埃孕育了这些恒星)。昴星团是世界上少数具有这种观测能力的望远镜之一。电话那头的工程师说了,这也许是虚惊一场,如果我取消了今晚的观测,就相当于放弃研究那些星系的唯一机会,与我苦苦寻觅的关键线索失之交臂。
但是,摔碎世界上最大的一块玻璃,对我的研究同样毫无助益。
我看了一眼操作员,她也回头看着我,两人面面相觑。我是现场唯一的天文学家,今晚我说了算。凭我二十四年的人生阅历、三年的博士学识、租车还得缴年轻驾驶员风险金的资历,今晚我注定要独挑大梁。我看了看打印出来的精心拟订的观测计划,心知昴星团每闲置一分钟,我的计划就会落后一分钟,又看了看电脑屏幕上模糊的夜空影像,它们来自一台全年无休的小型导星摄像头,是它让我们看见了望远镜此时指向的天区,让观测者不会迷失在无边的星海中。
我毅然关闭电源,重启望远镜。
观星是一种简单原始的人类活动,几乎每个人都曾抬头仰望星空。无论是在繁忙的城市街头,昂首注视被光照污染的夜空,还是在地球上某个偏远的犄角旮旯,浑然忘我地凝视着划过天边的流星,或者只是安静地站在浩瀚的苍穹之下,用心灵去感应地球大气层外的广袤宇宙,神秘美丽的星空总是叫人心驰神往。你很难找到一个不曾欣赏过星空照片的人,世上最好的望远镜拍下了无数动人心魄的太空景象,蕴藏着宇宙的无穷奥秘:群星璀璨的全天画卷、如风车般盘旋的旋涡星系、如彩虹般绚烂的气体云……
照片背后的故事却鲜为人知,比如它们从何而来,为什么要拍它们,怎么拍到的,谁又从中窥见了宇宙的奥秘。天文研究听上去是一份既浪漫又天真的工作,从事它的人如独角兽般稀有:地球上有75亿人,只有不到 5万人是专业的天文学家。大多数普通人从未当面见过专业的天文学家,更不用说去了解天文学家的工作细节了。当人们思考天文学家是干什么的(其实几乎不会有人思考这个问题),他们往往会联想到自己的观星经历,然后将它放大到一种走火入魔的程度:一个夜行的怪胎,隐匿在黑暗的角落里,透过一面巨大的镜子窥视星空,身上也许披着一件白大褂,能够倒背如流地说出各种天体的名称和位置,隐忍地蛰伏在寒风凛冽的山头,耐心等待下一个重大发现的到来。电影中的少数天文学家也成为供他们参考的对象,像《超时空接触》中的朱迪 · 福斯特,一边戴着耳机,一边聆听外星人的信号;又或是《天地大冲撞》中的伊利亚 · 伍德,通过一台强大到明显不现实的家用望远镜,观测到一颗足以摧毁地球的彗星。几乎在每一部电影中,观测只是正戏之前的前奏,夜空永远是晴朗的,望远镜永远是好的,拥有主角光环的天文学家只要瞪大眼睛瞧个一两分钟,就能攥着几小段完美无缺的数据,飞奔去拯救世界。
当我宣布要以天文学为事业时,对天文学的认识其实也不过如此。我和无数专业或业余的太空发烧友拥有相似的童年,在新英格兰工业小镇的后院里仰望星空,阅读父母书架上摆放着的卡尔·萨根(Carl Sagan)的书,还有一些美丽的星空图,就是那种经常被用来做科普节目背景或科学杂志封面的经典图片。后来,即使我以大一新生的身份来到麻省理工学院,先声夺人地宣布自己将专攻物理,以此跨出我迈向天文事业的第一步,我对天文学家每天要干些什么仍然只有模糊的概念。之所以想要成为一名天文学家,是因为我想探索宇宙,了解星空的奥秘。除了这些笼统的描述,我从未深思过天体物理学家具体要做些什么,而是徜徉在各种白日梦里,或接触外星人,或揭开黑洞的神秘面纱,或发现新的恒星(到目前为止,我只实现了其中一个白日梦)。
但是,我从未想过有一天,我的一个决定将会影响这世界上最大的望远镜的安危;从未想过有一天,我会摇摇晃晃地爬上一台望远镜的支架,打着科学的名号往镜面上粘泡沫塑料,寻思着我的雇主是否给我购买了实航试验保险,说服自己和一只跟我的头一样大的狼蛛同床共枕;也从未想过,有些天文学家会为了科研飞上平流层,长途跋涉到地球尽头的南极,勇敢地面对危险的北极熊和偷猎者,甚至为了追逐一缕珍贵的星光而丢掉性命。
我同样没想过,我将进入的领域其实和世间万物一样瞬息万变。那些我读到或想象的天文学家裹着羊毛衫,守在寒冷的山顶,站在一个大得不能再大的望远镜后面,眯着眼看目镜,头顶上斗转星移已经是一个濒临灭绝却在不断进步的物种。步入天文学家的行列后,我发现自己越发深陷宇宙之美。此外,我还意外地发现,这条道路亦将指引我探索自己的星球,在迅速变化(有些东西甚至在逐渐消失)的天文学领域,倾听那些稀有珍贵、不可思议的故事。
艾米莉·莱维斯克,华盛顿大学天文学教授,以大质量恒星的演化与死亡为主要研究方向。6岁起痴迷于太空,在麻省理工学院求学期间与志同道合的同学和教授一起欣赏美丽纯粹的天空,立志以天文学为毕生追求。在她精彩的处女作中带领读者踏上天文朝圣之旅,探访遍布世界各地的天文台。她将记忆与大型望远镜交织在一起,生动地描述了自己与他人的惊奇冒险故事。
莱维斯克曾用地球上许多大型望远镜观测天体,总观测时长达50多个夜晚,并发现了索恩-祖特阔夫天体候选者HV 2112的存在。获得过多项学术奖项,包括安妮·坎农天文奖、科特雷尔学者奖、牛顿·莱西·皮尔斯天文学奖等。
引言
第一章 第一眼
第二章 主焦点
第三章 有人看见神鹰了吗?
第四章 损失时间:6 小时。原因:火山喷发
第五章 子弹造成的伤害非常小
第六章 一座属于自己的山
第七章 干草车和飓风
第八章 欲上青天览日月
第九章 阿根廷的 3 秒钟
第十章 测试质量
第十一章 机遇目标
第十二章 收件箱里的超新星
第十三章 巡天新时代
阅读指导
访谈名单
参考文献
致谢