认识广博与永恒：人类的天文史

豌豆皮

1 从有人类历史记载起，就有了关于星空的记录。星空在上古时代担任着时钟、日历和指南针的作用，从各个方面影响着人们的生活。正是因为星空的作用如此之大，后来人们才顺理成章地认为地球上事物的休咎、个人的命运，都与某一时刻的星空有关：这种严整的对应关系，与星空本身的严整秩序一样，符合的与其说是理性，不如说是美学。

两千多年前，人们已经从月食时的地影判断出地球是一个球体。古希腊的阿里斯塔克在公元前4世纪就猜测地球是围绕着太阳运转的，由于未能准确测量日-地-月连线夹角的角度，阿里斯塔克认为日地距离是地月距离的19倍，虽然远远小于真实数据（约400倍），但已经把太阳放在了远超前人想象的距离上，大大拓宽了当时人们心目中的宇宙。

2 然而在大众的心目中，地球还是位于宇宙中心，其他的天体镶嵌在套在小圆上的小圆上的小圆（层级的多少依修正的级数而定）上，小圆们沿着围绕地球的大圆前进。这就是奠基于亚里士多德、光大于托勒密、增补于接下来一千多年间一代代阿拉伯天文学家的地心说本轮-均轮系统，直到哥白尼重新把太阳放回这套系统的中心，人们对宇宙的认识才再一次被颠覆。

3 望远镜的出现改变了天文学家看待天空的方式。1728年，布拉德利发现了恒星的光行差，日心说的理论终于得到观测证据的验证。随后，人们开始能够测量恒星的距离（视差），又发现恒星在宇宙空间中的运动（自行），星空也由此从2D的球面，变为了“3D立体”的场景。

4 在很长一段时间里，人们把宇宙和银河系等同。从威廉-赫歇耳开始，一代代的天文学家试图通过估算恒星的距离来确定银河系的大小，并被银河系的巨大所震撼。直到埃德温-哈勃测量出某些“星云”的距离，判断它们其实是银河系外的其他星系，而且正在以高速远离我们，宇宙的图景才再一次发生巨变。它不但比之前人们的认识扩大了许多倍，并且还正在膨胀主。由此没着时间回溯，人们发现宇宙必须有一个致密而炽热的开端。几十年后，霍金证明宇宙的过去有一个奇点。宇宙确实从一個极小、极密的状态一路膨胀到现在。为了让膨胀的结果与现在的观测相符，阿伦-古斯提出了宇宙暴胀理论，如果我们的宇宙是从一小片时空经过急剧膨胀而迅速扩大，那么就会和现在观测到的宇宙一样均匀和平直。暴胀理论同样还暗示，可能有另外的许多个小片时空，通过暴胀的过程成为另外的许多个宇宙，只是因为距离太远而不可能与我们的宇宙发生任何关系。

随着观测事实的增多，宇宙学家设想的宇宙图景还在不断改变。为了解释星系们受到的额外的引力，宇宙中似乎存在看不见的“暗物质”。为了解释宇宙的持续膨胀，人们又提出了“暗能量”假说。通过对遥远超新星的巡天观测，科学家发现宇宙的膨胀还在加速，暗能量的贡献比以前设想的还要大。更大的望远镜和更多途径——中微子、引力波——的观测，会带给我们更多信息，我们心目中的宇宙图景会不会再次必须修改呢？