《星空的琴弦：天文学史话》

汪诘著

海南出版社出版

(资料图片)

从托勒密到哈勃，从大地的形状到宇宙的尺度，本书用讲故事的方式历数人类在天文上的重大发现。

托勒密的地心说为什么能统治世界1500年？哥白尼、开普勒、伽利略如何改变了人类的宇宙观？宇宙到底是有限还是无限的？当今天文学谜题是什么？……从大地的形状到日月星辰的变化，从天文学问题到银河系的秘密，这是一部人类探索天文的历史，更是一部人类理性崛起的历史。

>>内文选读：

《三体》的作者刘慈欣写过一篇科幻短篇小说叫《朝闻道》，在这篇小说中，他写了一个普通人几乎很难理解的故事。有一天，一个文明程度远超地球文明的外星文明降临地球。外星文明给地球人一个机会，每个人都可以问他们一个科学上的问题，并且保证地球人一定能得到正确的答案，但只有一个条件：得到答案以后马上去死！说到这里，估计你马上就明白了小说标题的含义，子曰：“朝闻道，夕死可矣！”而小说里面还不是夕死，是立即就死。

对于大多数人来说，这似乎是不可理解的，难道真有人会为了一个科学问题的答案而放弃生命吗？人都死了，知道答案又有什么意义呢？

但是，我却能深深体会到这个故事的意义。我坚信这个世界上有这么一群科学家，就是“朝闻道，夕死可矣”的人。在人类的基因中，有一种叫作好奇心的生物编码，每个人都有，只是多少强弱的区别而已，有些人的好奇心已经强到可以为揭开谜底而放弃生命。而历史上，正是这样的一群好奇心强的科学家，把人类对宇宙规律的认识提升到了一个又一个崭新的高度，他们探索自然规律的动力，就是好奇心。

如果刘慈欣小说中的场景真的出现在地球上，我可以保证会有很大一批天文学家、物理学家为了一个问题而放弃生命，而这个问题就是：暗物质到底是什么？

暗物质这事还得从1932年说起。当时荷兰有一位著名的天文学家叫作奥尔特，你可能听过“奥尔特云”这个词。他在极其有限的观测条件下，隐约发现一件事情不怎么对头，什么事情呢？就是银河系的自转似乎不太符合牛顿力学。

大家知道，太阳系以太阳为中心，好多行星绕着太阳转，离太阳越远的行星转得越慢，比如火星比地球距离太阳更远，它的一年就是687天，这个现象完全可以用牛顿的万有引力公式推导出来。但是奥尔特隐约发现，银河系外侧的恒星运动速度似乎与靠近银心的恒星运动速度没有什么大的差别。

这事就很奇怪了，难道对于整个银河系而言，牛顿的万有引力不适用了？这里我要说明一点，虽然爱因斯坦的广义相对论对牛顿的万有引力公式做出了修正，但并不是说牛顿的公式就错了，在计算太阳系行星的运转周期和整个银河系的自转规律时，对精度要求不是极高的话，牛顿的公式足够用了。

实际上，美国宇航局发射火星探测器也只需要用到牛顿公式，登陆误差仅仅是1秒钟而已，因此大家不要认为爱因斯坦“推翻”了牛顿，“推翻”这个词可不能随便用。即便再过1亿年，只要人类还生活在这个宇宙中，牛顿公式就依然会被频繁使用。

奥尔特的这个发现虽然发表了出来，但刚开始并没有引起太多人的注意，因为当时的观测条件确实很有限，连奥尔特本人也没有对此问题深究下去。不过，我们仍然要把个窥探到暗物质的荣誉颁给奥尔特。

又过了一年，1933年，在美国加州理工学院有一位叫作兹维基的年轻天文学家，正在着迷地研究后发座星系团。那一年他35岁，刚刚结婚。虽然兹维基并不知道前一年奥尔特的那个困惑，但他居然遇到了与奥尔特几乎相同的困惑。

兹维基看到自己的计算结果后，呆呆地出神，他也冒出了和奥尔特同样的一个疑问：难道牛顿定理在后发座星系团失效了？但他很快就想到，也许还有一个更合理的解释：会不会是在后发座星系团中存在着大量不发光的物质呢？这个解释听上去合理多了，而且后发座星系团距离地球足足有3.5亿光年之遥，有一些物质不发光，或者发光很微弱，在地球上根本观测不到，这也是很合理的。

于是，兹维基就在论文中猜测，在后发座星系团中包含大量暗物质，也就是不发光或者相对很暗的物质，而且这种物质占到了该星系团中物质总量的99%。这是“暗物质”这个词次出现在学术论文中，但兹维基并没有觉得这个猜测有多么了不起，或者根本就没有意识到，他无意中触碰到了一个宇宙的惊世之谜。

作者：汪诘

编辑：袁琭璐

责任编辑：朱自奋