第六章
石山
——道元
——列奥纳多·达·芬奇对人眼的描述
夜幕降临石山天文台，我检查了一下西面地平线上是否有起雾的迹象。我们身处加利福尼亚州酒乡，距海岸40英里，但雾气会在你未察觉的时候就覆盖这个距离。雾气有时候突如其来，灰色的雾障忽然就遮蔽满天星星，像闭眼一样快，又或是悄然潜伏在山谷，犹如苍白的手指，缓缓攀爬上山。天顶是最后被遮住的，因为我习惯于在天顶附近观测，所以有时候直到目镜视野变成灰色，抬头看见星表和工作台上都结了水汽，我才发现是怎么回事，液体比重计读数是99%，整个天文台几乎泡在水里。但今晚没有起雾的迹象，所以我只需欣赏景色——怀抱着一条欢唱的小溪和一座葡萄园的小山谷，面对着有紫色北坡的索诺马山。
这里是地震区——圣安德烈亚斯断层就靠在岸边——这些山都是在移动的，像积云一样不安分。它们大多是玄武岩，将近1000万年前被活火山吐出。岸边躺着放射虫燧石层的厚片，它们始于1亿年前太平洋中部的海床，砂岩则曾经属于美洲中部的海滩。地质学的时间尺度对普通人来说长得可怕，但从天文学角度来说却很普通。在石山，仅用双眼和一台18英寸的望远镜，你就能看到星系的壮丽景色，那是千万年前发出的光；你还能看到很多距离超过千万光年的东西。
几颗亮星闪烁在天空。我用望远镜瞄准它们以校准方位，如往常一样惊异于它们的色彩——橘色的毕宿五，黄色的五车二，蓝色的织女一。天色全部暗下来之后我看了看三角星系，它距地不到300万光年，以星系际的标准来说是个本星系群天体。它那伸展的旋臂上缠绕着发光的气体云，漫溢到视野之外。我一如既往地深陷于一个事实：这些东西，它们可能或大或小，或冷或热，难以想象，但它们真的就在那里。它们就像巨乌贼或是烤法式面包——而不是，比方说，后现代主义或民意测验这类东西——以物质的无上真实性面对着我们。
我打开一本满是星系照片的活页册子，核对我刚才看到的东西。如果一颗恒星在那里爆发，它就是一颗新星（nova），你在望远镜中能看到，但在前段时间拍摄的照片里没有。这样的星有两种：一种是新星，偶然爆发，可能会重复爆发；还有一种是超新星，它们的一生在一次致命的巨大爆发中结束。一颗超新星可以在数日之内亮度暴增，直到光芒胜过它所在星系内千亿颗其他恒星的总和，然后在数月或数年内缓缓消退。今晚我就是在找超新星。技巧就是在它亮度还在增长的时候捕捉到它，因为这时候是天文工作者研究它的最佳时期。对我来说，一个星系在一晚发生超新星爆发的概率不大于万分之一，所以试图捕捉到一颗超新星就像在一条溪流中钓鳟鱼，垂钓者可能一条鱼也钓不着。然而就算是一颗也找不到，搜寻超新星本身也能给你盯着星系看的绝好机会。
融合着星和气体云的一团薄雾出现在我的视野中，它庄严又冷静，呈现出银白至炭黑，又至墨黑的彩色。我想，星系如此宽广，比任何人、任何地方都要包罗万象，不可理解。尽管今夜这个特别的星系中没有任何超新星的迹象，移开目光之前我还是在它身上停留了片刻，就仅仅是看着它。我感到一阵可笑的快乐，就像早年的那个坐热气球的法国人，他一上天就拒绝再下来了。
望远镜这个词来源于希腊语的“望远”。远的天体比近的暗，所以要看得更远需要聚集很多光，然后将它们投向焦点。就折射望远镜来说，小型望远镜就是个例子，光线由大的“物”镜聚集。而反射望远镜则是由一块大“主”镜来聚光。大型望远镜一般比小望远镜好，但更贵，更难运输，对空气湍流，即所谓“不佳的视宁度”，也更敏感。任何一架望远镜都有最重要的两个参数，一个是孔径（聚光的镜头或镜面的大小），另一个是焦比，就是焦距——聚集起来的光束到达焦点的距离——除以孔径。望远镜焦比越大，图像越清晰，但视场也就相应地越窄：一个焦比为12的折射镜也许在观察行星时效果卓越，但并不很适合看伸展开来的天体，比如星云或距离比较近的星系。目镜放大图像，放大倍率为望远镜的焦距除以搭配的目镜焦距。不同的镜头适用于不同的天体，很多观测者都喜欢收藏目镜，就像摄影师在一个机身上用好几个镜头一样。低倍率的广域目镜用来观看星系、星云，还有其他一些比较宽广的天体，能提供最佳视野；中高倍率则适合行星和比较遥远的星系。
望远镜多少都会有畸变——就像信号里的噪声——物镜或主镜的曲面（一般是抛物面）需得完美，方能将远处散射的光聚焦成一点，畸变从这里就开始了。望远镜的容错率其实很低。物理学家、天文爱好者哈罗德·理查德·苏伊特注意到，一个优质的8英寸望远镜主镜，就是很多技术型业余爱好者手制的那种，如果把直径扩大到1英里，其曲面的精度应达到0.25毫米，“误差相当于1英里宽、300码[54]高的圆盘上的一张纸牌的厚度”。[55]相同尺度下，一个极度精密的金属设备部件，比如喷气式发动机上的一个轴承，它的波荡会比一枚垒球还要大。就如苏伊特所描述的，一个好的望远镜镜面“是人类能做出的肉眼可见最精确的固体表面”。[56]
反射镜让光原路返回，所以必须想办法将光束引向一侧，避免观测者的头挡住光路。（从帕洛马的海尔望远镜开始，有些山顶望远镜大到需要观测者乘坐一个“笼子”才能到达主焦点。现在这些望远镜几乎都是电子摄像了，主焦点上只需要安装CCD相机及其冷却设备。）牛顿反射望远镜是最主流的一种反射镜，它在镜筒靠近开口的部位悬挂一个平的副镜。用来悬挂副镜的支架一般是用金属制成，而且打造得很细，以便将对进入的星光的干涉减到最小，这些支架组装起来叫作蜘蛛架。副镜将光反弹到镜筒一侧，在那里被聚焦的图像会被相机捕捉，或被目镜放大。牛顿望远镜指向天顶的时候，要到目镜那里就得爬梯子，那是通向天堂的阶梯。
星系际的太空净澈精妙，数百万光年之遥的古老星光抵达太阳系，除了略受星际和星系际云的扰动，大部分依旧如新。最会干扰和屏蔽星光的，是它在旅程的最后万分之一秒内穿过地球大气层时的路径。大气湍流让星星闪烁，这种闪烁又被望远镜放大。为了将这种不稳定减到最小，天文台一般建在高海拔地区，以便超过尽可能多的大气层，或者建在大气稳定的地方。
石山天文台在一座小丘陵上，它不是一座山，海拔只有400英尺，但依旧是个理想的地方。为了找到一个好的站点，我用一架便携式望远镜测试了不同的地点，然后来到一个地势平坦的好地方，当地视宁度不错，名不虚传，因为有干净的太平洋气流平滑稳定地自西吹过来。唯一的问题是东面部分天空被两棵高高的老橡树遮挡。我在考虑这个问题的时候，一个叫约翰·米勒的建筑师打电话来，邀请我为美国建筑师学会致辞。“我们不能提供酬金，”他说，“但我们可以赠送您一箱好酒。”
“我不需要酒。”我答道，视线越过那片葡萄园。
但我们聊了聊我建一座天文台的愿望，米勒将这场谈话视作一次建筑咨询。我们在肯伍德见面吃了午饭，然后去了那个站点。米勒很快陷入一种看起来无目标、无意义的工作状态，我很幸运地——因为在几个大艺术家身上目睹过这种状态，当中有物理学家理查德·费曼和画家唐纳德·考夫曼——逐渐认识到这其实是一种创造力的象征。他信步走着，漫不经心地在这里捡起一片树叶，在那里捡起一块树皮，咀嚼一根小茎。然后他向我宣布，我应该把那些树砍掉。
“真是个好建议，”我说，“那些树有100多岁了。我才不想把它们砍掉。”
米勒微笑着继续闲逛，然后捡起一张斑驳的卡牌，掏出一支笔，在上面画着。他说，要做的就是别把天文台建在平坦的地面，而是建在附近的山上，就像这样。
这个草图吓到我了。曾经设想的简单的一层结构，现在在西侧多了一幢三层建筑。但我有一架果园里用的梯子，我把它拿出来，放在本该放望远镜立柱的地方，然后爬上去看了看。一切都一目了然。太完美了。
“这要比我计划的贵了。”我嘟囔着爬下梯子。米勒又笑了。“当然啦，”他说，“你以为建筑师是干吗的？”
站点选好之后，我开始就设计细节咨询有经验的天文台建造者。他们的建议大多很环保：如果你找到一个不错的站点，那么建台的时候尽可能不要对它产生任何影响。
用滚动式移动屋顶而不用圆顶；圆顶贵，而且容易滞留热气。避免使用沥青纸盖顶和水磨石地板，因为它们会在白天吸收太阳的热量，然后在晚上把它缓缓释放出来，扰乱视宁。如果你必须用混凝土的话，就把它盖住；否则混凝土中石灰里含的水汽可能会侵蚀望远镜上的玻璃。
我得到的最有说服力的建议来自克莱德·汤博，他是冥王星的发现者。我在1991年去新墨西哥州的梅西亚见他。他带我出门，走到房子后面靠近拖车公园的一个地方，给我看了他的两架望远镜，它们都是手制的。
它们都没有受到什么保护，就这样站在室外的沙漠空气中，白天黑夜，数年都如此。没有圆顶效应。“这一架的极轴是从我爸那辆1910年的别克车上拆下来的，”汤博说着，拍了拍他的9英寸望远镜，“我是1928年春天完成这个镜子的。史密森学会当时想要这架望远镜，但我跟他们说：‘我没法给你们，我还在用呢。’”
他爬上他的16英寸望远镜的脚手架，那架望远镜是钢铁与玻璃的组合，在黑暗中若隐若现，仿佛墨水写的一组方程式。汤博年逾八十，是一个佝偻的老人，但他能像蜘蛛一样灵活地攀上设备的梯子、平台和台阶，给重力驱动的发条装置上发条，把镜筒搬到适当位置。我只能努力跟在他身后，拼命记笔记。
“你至少得离地8英尺，”他向我喊道，“在上面观测天顶的时候，你的双脚离地16英尺。围绕望远镜最好的材料是木头。混凝土就是在谋杀望远镜。只有支架的镜筒是最好的，它能避免空气滞留在里面。如果你必须用封闭式镜筒，那就用软木加衬。这些都用螺栓手动拧紧，没有一处是焊接的。6吨重的基底，1吨重的钢铁。螺栓都是我敲上去的；我把螺孔钻得略小，这样可以更紧。所有花费加起来大约500美元。
“这是个超级望远镜，”
他喊道，“非常了不起。用它我能看到木卫三上的痕迹。”那是木星的一颗卫星，和地球的月亮差不多大，但距离远2000倍。“要看到这个，你得有极好的视宁度和极好的光学设备。”
他发现我终于跟上他，就放低了声音。“很少有人能和我一样，”他安静地说，“用这架望远镜看到木星的这么多细节。”
我采纳了克莱德的建议，天文台主要用木材建成，靠近望远镜的地方尽量不用混凝土，效果不错。只要天气不是太热，内里都能保持凉爽——可以打开一个排气扇，将冷气从地下室抽上来——屋顶一旦移开，温度很快和外界一致。露天观测台有两层楼高，没有地面效应引发的大气湍流，矮墙提供了清晰的视野，让我就像在巴比伦金字形神塔观星的古人。
天文台建成后不久的一天，我在望远镜平台下的地板上安装书架，旁边有一些我妈妈从基比斯坎的房子给我寄的旧天文书。当中有一本褪了色的蓝色活页册，里面是我幼年时的观测笔记和月亮、火星及木星的素描。封面被1965年“贝特西”飓风带来的洪水弄得污迹斑斑，但内页被很好地保存下来。我怀恋地翻阅着，这时候其中一页从背后滑出来，掉在地上。上面是我13岁左右用铅笔画的天文台设计平面图。这个设计构想的是一层结构，并不是像约翰·米勒设计的那样斜盖在山坡上，但其余的部分与我现在所在的建筑几乎完全一样。常言道，一切梦想都来自童年。