恒星世界的奥妙

疏延祥

王爽的《穿越银河系》是一本讲述宇宙间恒星故事的书，与他的《漫步太阳系》一样，许多天文学家的故事都非常有趣。比如，1928年，美国人卡尔·詹斯基拿到了物理学学士学位，加入贝尔电话实验室，他在公司得到的第一个任务就是调查自然界中有哪些可能会干扰电话信号传输的无线电信号。为此，他建造了一个直径一百英尺、高二十英尺的大转盘，在转盘上安了一个接收波长十四点六米的无线电波天线，在接下来的好几个月的实验中，他收集到一大堆自然界的无线电信号。这些信号除了雷暴外，就是一种周期性出现的神秘信号，它们是来自银河系的中心。只有本科文凭，没有任何天文学训练的詹斯基歪打正着地成了“射电天文学之父”，我们后文所说的女子贝尔就是在詹斯基的基础上发现了脉冲星，1995年，德国著名的天文学家根泽尔由此揭开了银河系中心的神秘面纱——黑洞。

《穿越银河系》里这样的神奇故事很多，这使我的阅读过程充满了快感。而且，在趣味性的同时，我们还能获得很多知识，比如地球上的黄金是怎么来的。以前，我没有想过这样的问题，如果有人问我，我肯定会说，那是地球上地质演化的结果。读了《穿越银河系》，我才知道，黄金的来源有两个渠道。一是在大质量恒星死后塌缩过程中，强大的引力把电子压进了原子核的内部，从而与质子结合形成中子，这个恒星“中子化”的过程会制造一场中微子大爆炸，从而形成超新星爆发。在恒星“中子化”以后，铁原子不断俘获中子，将会产生黄金，它随着不断膨胀的超新星遗迹向外扩散，并融入星际介质。星际介质又形成新的恒星和行星，其黄金就被带到了地球。二是两个中子星合并，会比超新星爆发产生更多的黄金。原来，黄金并不产生于地球，它是宇宙间恒星演化的结果。这些知识在天文学家是基本的常识。但对于一般大众，仍很新鲜，也有了解的必要。

在天文学的历史上，我们会读到不止一个残疾人对这门学科的重大贡献。如古德里克（1764—1786），他自幼聋哑，只活了二十二岁，却在人类历史上留下了偉大的第一流的科学发现。1782年11月12日夜晚，古德里克观测到大陵五逐渐暗了下来，当它的亮度只有正常的亮度三分之一时又重新亮起来，直至复原。根据这一现象，这位当年才十八岁的年轻人得出一个石破天惊的结论：一定还有一颗暗得看不见的星星陪伴着大陵五，就像日食那样，由于它的周期性的遮掩，大陵五的亮度有了周期性的变化。接下来。古德里克又发现了两颗变星，其中一颗就是中国古星名“造父一”。造父是西周时代人，驾驶马车的能手。周穆王西巡狩猎，就由造父驾车，后来被中国古代天文学家作为星官的名字。古德里克的发现作为“造父变星”定律，而这一定律大放光彩则要到另一个残疾人、女性天文学家勒维特手里。

大陵五，英仙座第二亮星，西名Algol，意思是“妖魔”（因为其亮度的周期性变化），在西方星座系统中，大陵五是英仙座帕尔修斯（Perseus）手中提着的美杜莎头颅上的“魔眼”。在古希腊与古罗马传说中，若谁与美杜莎的魔眼对视，他立刻就会变成石头。在中国占星系统中，大陵五属二十八宿中的胃宿。在昴宿的西北，胃宿的北部有大陵星八颗。中国古代天文学家以大陵星官的明暗程度来判断是否将有大丧。《二十八宿总论》言：“积尸，一黑星，去极五十五度，入胃四度，在大陵中，为陵中墓。”积尸在陵中，在古代占星中主丧、墓，不明为吉，“明则有大丧，死人如丘山”。

大陵者，大墓也，因其亮度的变化，中国人也将其作为不祥之兆。从这颗星的中、西命名看也有其一致性，同时也表明，早期的中、西天文学家都注意到这颗星的物理特性。

王爽的这本书不仅介绍了残疾天文学家古德里克，还对另外两位残疾天文学家安妮·坎农、勒维特进行了大书特书。《是谁打开了现代宇宙学的大门？》一节，介绍并歌颂勒维特。她出生于1868年，上学期间对天文学产生了兴趣。1892年，她从拉德克里夫女子学院毕业。在毕业旅行中，一场大病使她听力和视力严重损坏，其视力虽然后来有所好转，但听力随后每况愈下，直至完全失聪。1894年，勒维特作为一名志愿者加入哈佛大学天文台，后来成为测光部的负责人。这个部门的主要工作就是测量恒星的亮度，而勒维特承担的一项具体任务是检查大、小麦哲伦星云的照相底片，并在其中识别亮度发生变化的恒星，也就是变星。为了实现这一点，她会比较不同日期拍摄的同一片天空的底片。偶尔发现一颗恒星在有些日子会变亮或变暗，就表明它可能是一颗变星。从1904年开始到1908年，勒维特在麦哲伦云中一共找到一千七百七十七颗造父变星，她发现“变星越亮则其光变周期就越长”、“造父变星的亮度与其光变周期成正比”。王爽对这一天文学史上的重大发现作了一个充满诗意的比喻：“你可以想象一片被冰封了多少岁月的荒原，由于这句蕴含着巨大魔力的咒语，在眨眼之间就绽放出数以亿计的美丽花朵。”十八世纪的古德里克只是定性解释了造父变星的成因;勒维特比古德里克晚一个半世纪，她用周光关系定量地解释了变星周期和亮度的关系，至此，任何造父变星的距离才都可以被精确计算。

在勒维特的基础上，第一学历是小学的美国著名天文学家沙普利再出发，他希望找到除造父变星以外的其他标准烛光。最后，他盯上了球状星团，对银河系的球状星团进行了大规模研究，并测量了几十个球状星团与地球之间的距离，他发现这些星团并非均匀地分布在太阳周围，这一切表明太阳并不是银河系的中心，统治学术界三百多年日心说的丧钟就这样敲响了。而勒维特这位伟大的女科学家在一个雨夜中离去时，她留下的遗产价值三百一十五美元，只够买八条地毯。在她逝世的讣告中，她的同事梭伦·欧文·贝利这样写道：“她有着欣赏他人长处和可爱之处的美好性格，也有着充满阳光的本性，对她而言，人生的一切都如此美妙又充满意义。”她的伟大成就和光辉的品格在生前没有给她带来应有的回报，她甚至无法拥有一个自己单独的墓碑，只能葬于勒维特家族在麻省剑桥市的墓园中。

坎农和勒维特作为残疾人和女性，用自己的辛勤和发现证明了自己的不朽。但这两人在她们活着的时候所受的待遇是不公正的，男女平权和实践的思想虽然更多是开始于西方，但这一过程在西方也是艰难的，而许多杰出女性的努力无疑在其中是一种响亮的回答和改正。女性在精神创造上可以和男性一较短长，这是西蒙娜·波伏娃的观点。坎农和勒维特没有这样说，但是她们做到了。发现脉冲星的乔瑟琳·贝尔不仅做到了，她还在女人仍受到歧视的现代社会，为了使像坎农和勒维特以及她自己那样的女科学家得到公平，做了更多。

乔瑟琳·贝尔在大学时学的是物理，那时就听到“女子学不好物理”的歧视性言论，为此，课堂上回答问题的她常常受到男同学起哄。本科毕业后，她加入剑桥大学天文系，师从天文学家安东尼·休伊什，由此开启了她射电天文学研究的人生。开始，她不得不从事一些颇为繁重的体力劳动，包括为四千多个小射电望远镜架设天线，同时还兼职牧羊。这样的生活持续两年，她从一个见到男生起哄就脸红的女生变成一个风里来、雨里去，既会架天线又会赶绵羊的女汉子。不仅如此，那个时候人们还不用计算机处理分析天文数据，导师们都是将观测数据直接打印在纸带上，然后由研究生去分析。两年的苦力和这种分析纸带上数据的枯燥无味的机械性劳作，给人毫无尽头和毫无希望的感觉，但贝尔熬过来了。1967年8月6日，她发现了一个天体正在持续不断地向地球发出周期性的射电脉冲。1967年12月24日，她又发现另一个天体似乎发出同样神秘的射电脉冲。为了确认这一事实，她把第二天的订婚仪式抛在脑后。这是一个寒冷的夜晚，沒有空调的实验室里，打印设备都被冻得停止工作。她修好了打印机，坚持到25日凌晨两点，证实了这个天体发出的同样是周期为一点二七秒的周期性射电脉冲，这个全新的天体就是脉冲星。1968年，休伊什团队在《自然》上发文，宣布脉冲星的发现。1974年，这个发现获得了诺贝尔物理学奖，但是，脉冲星的真正发现者贝尔却在获奖名单之外。贝尔这时成了一名家庭妇女，不得不随着丈夫的工作四处漂泊，有段时间，她甚至已经淡出天文学界。可以说是男权社会的制度以及天文学界的不公，加上婚姻家庭的羁绊，迫使贝尔的人生如此暗淡。到了1993年，当贝尔和丈夫离婚，重返天文学界，她的职业人生又绽放出灿烂的光芒。2002年，她当选为英国皇家天文学会的会长;2008年，她成为英国物理研究所所长;2018年，她被任命为邓迪大学校长。2018年9月6日，高达三百万美元的科学突破奖公布，贝尔获奖，以表彰她发现脉冲星的壮举，终于，脉冲星之母的她举世公认。但贝尔把三百万美元悉数捐出，捐给一个旨在帮助女科学家职业发展的基金会，捐款时，她表示希望自己曾经遭受的不公，不要在其他女科学家身上重演。

中国古代的天文学一度非常发达，而且有许多连西方都没有的星象记载，谁都没有想到，它会解决西方天文学的悬案。该书《人类怎样揭开蟹状星云的神秘面纱？》一节，就描述了1758年梅西耶发现的蟹状星云是中国十一世纪古籍记载的“客星”（新星）这一过程。事情的原委是这样的：

1758年，在金牛座的天区，梅西耶发现了蟹状星云，他以为是哈雷彗星，这使他成为全欧洲的笑柄。但是梅西耶编出的星表让蟹状星云成为全世界天文学家关注的焦点。1928年，哈勃的测量结果表明，蟹状星云的膨胀速度约为1500千米/秒。这样一来，哈勃就成功算出蟹状星云应该源于公元十一世纪的某个神秘的天文事件。现在问题来了：“这个创造了蟹状星云的神秘事件到底是什么？”破解这个难题的关键人物，是美国天文学家尼古拉斯·梅奥尔。

二十世纪三十年代，梅奥尔大幅改进了哈勃的测量结果：他用自己发明的新摄仪（拍恒星光谱的仪器），成功地把这个神秘事件发生的时间锁定在十一世纪五六十年代。

确定了神秘事件发生的时间，下一步自然就是要把它找出来了。但问题在于在十一世纪，欧洲人根本就没有进行天文记录的传统。梅奥尔翻遍了欧洲古籍，却没有找到任何关于这个神秘事件的线索。万般无奈的梅奥尔选择了向一个天文学界的大人物求助，此人就是荷兰著名天文学家奥尔特。太阳系最外层的奥尔特云，就是用他的名字命名的。

得知了梅奥尔遇到的困难以后，奥尔特提了一个极为高明的建议：既然在欧洲古籍里找不到，不如去天文记录堪称世界一绝的中国古籍里碰碰运气。不过，梅奥尔和奥尔特都不懂中文。所以他们又拉了一个人入伙，此人就是荷兰汉学家德伊文达克。这三个人对十一世纪中叶的中国古籍进行了地毯式搜索。最后，他们终于在一本叫《宋会要》的书中，找到了锁定此神秘事件的决定性线索。

这本书里写道：“嘉祐元年三月，司天监言：客星没，客去之兆也。初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”

翻译成白话文就是：公元1056年三月，北宋的皇家天文台（司天监）在金牛座（天关）方向发现了一新星（客星）亮度与金星（太白）相当，发出红白色（赤白）的光芒，持续了二十三天后才暗下。

这个《宋会要》中记载的“天关星”，就是创造了蟹状星云的那个神秘事件的真面目。

在古代西方天文学文献中，天狼星经常被描述为红色，这显然是错误的，可能古代西方人把大角星误为天狼星，但是在《史记·天官书》中明确地说：“白比狼。”《汉书》《晋书》都是这样记载的，也就是说中国典籍中，天狼星始终是白色的，至此，天狼星颜色问题的国际论证在中国古代典籍里就可以画上句号。

中国古代的天文学值得骄傲，根据江晓原、汪小虎《中国天学思想史》一书的统计，比如上述新星和超新星的记载，中国古代有一百余次，日食记录一千六百余项，月食记录一千一百余项，月掩行星记录二百余项，彗星记录一千余项，流星记录四千九百余项，流星雨记录四百余项，陨石记录三百余项，太阳黑子记录二百七十余项，极光记录三百余项。

这些记录在世界天文学遗产中都是首屈一指和最为完备的，但是我们的问题也是显而易见的，对此，王爽有清醒的认识，这种完备的记录数据往往没有随之而来的科学解释，比如公元1054年，北宋仁宗皇帝一个最宠爱的贵妃死了，所以司天监官员就不敢把超新星这件事上报朝廷。因为据古代的观星理论，客星都是大凶之兆。司天监的官员怕仁宗皇帝把天关客星和贵妃之死联系在一起，从而迁怒于他。一年后，北宋的敌国契丹国皇帝驾崩，人们才恍然大悟，原来这颗“天关客星”把这个敌人克死了。这是多么可笑！

还有，天文学在中国古代多半是皇家的学问，对于民间私藏天文著作、私习天文，历朝都颁布过许多严厉的禁令。《唐律疏议》卷九：“诸玄象器物、天文图书、谶书、兵书、《七曜历》、《太一雷公式》，私家不得有，违者徒两年。私习天文者亦同。”宋太宗将全国三百名私习天文者拘送京师，除录用于司天台外，其余全部“黥面流海岛”，而《万历野获编》卷二十《历法》也记载：“国初，学天文有厉禁，习历者遣戍，造历者死。”

如果天文学的认识水平和禁锢如此之严厉，天文学又怎么能发展，因此，我们古代的记录只能成为西方天文学的参考资料，不能成为原创性的发现，最终使我们在天文学上与西方的差距越来越大。好在我们今天再也没有这么多清规戒律，正在迎头赶上西方。我们的宇宙飞船已经登月，我们的火星探测器也已登陆火星。笔者从去年开始，尝试将观星结合到文学课程中，大学生对北斗七星和天狼星这些出现在文学经典中的星宿居然可以通过肉眼一一仰望，都非常激动。这种对接很重要，而科学的认识更重要，从这个意义上说，读读王爽的《穿越银河系》非常有必要。