导读 知识筑成了通向遥远距离的阶梯[1]
光速每秒为30万公里,连《西游记》中的孙大圣也望尘莫及!然而星星之间的距离就是光子也要叫远不迭。使用光在一年内所走的路程——光年为尺子来测量星星间的距离,我们现在所知道的最遥远的星系离我们达一百多亿光年!许多人会问,这么遥远的距离是怎样测量出来的,天文学家到底有什么神通能测出这样远的距离?他们的科学根据何在?这些问题并非三言两语可以讲清的。1980年底,科学普及出版社出版了《星星离我们多远》一书,系统全面地解答了这些问题。该书语言生动、深入浅出,条理清晰、趣味盎然,是近年来天文科普作品中的佳作。
天文学是一门奥妙无穷,令人神往的学科。它的研究目标绝大部分是遥远的天体,它们看得见,摸不着,有的甚至只能通过巨型望远镜,用照相方法经过很长的曝光时间才能在底片上留下点点影像。天文学家面对着这些对象,要测量它们的距离非得有特殊的手段和方法不可,这正是天文科学的特点之一。本书首先抓住了天文学的这一特点把读者引到了宇宙深处。
接着,作者以洒练的笔墨叙述了测量天体距离的各种方法。这是一张时间的进程表,也是一张知识积累的进程表。从人们在地面上经常做的开始:要测量烟囱的高度,测量河流的宽度,无需爬高,无需渡河,只要在两个不同地点观测,通过适当计算就能求得。这就是利用视差的原理测距离。最初测量天体距离的方法就是三角视差法。天文学家用三角视差法测得了第一批天体的距离,它们都不超过300光年远,再远就无能为力了。于是,“接力棒”传给了分光视差法——利用恒星的光谱差别求距离,使测距达到30万光年左右。又因为远星太暗无法得到光谱,分光法失去威力。造父变星的周光关系接替了分光视差法,可以求得远达1500万光年之遥的星系距离。对于更遥远的星系,因找不到造父变星又使测距处于困境。此时新星和超新星以其突发的巨大光度给天文学家送来了佳音,测量距离的尺子又向宇宙深处延伸了,利用超新星使可测距离达到50亿光年左右。然而超新星的光度还是“敌”不过距离的增大,对那些深空中的星系已无法辨认其个别恒星,连超新星也不可单独分离出来,而且不是所有的星系都能在短时期内找到超新星。这时只有靠星系的视大小和累积星等来判知距离了。后来,正当天文学家面对无涯的宇宙束手无策的时候,柳暗花明,星系的普遍红移又送来了一把巨尺,测距范围扩展到100亿光年的地方。
作者从丰富的资料中恰当裁剪,使全书贯穿着这一主线,由浅入深,由近及远,层层推开。不时伴有天文学家的趣闻轶事,发明史话,关键处常有构思巧妙的插图阐明文意,把读者带进了天文学家探索宇宙空间的艰巨行程之中,困难时为之焦虑,胜利时为之欢乐,有时又不禁为科学家的巧妙方法叫绝。读完这本书,会使你感到,天文学家凭着不懈的努力,借助天体送来的微弱光芒,征服了百亿光年的巨大空间,真是比一根头发丝上雕刻出雄壮场面的画卷有过之而无不及。然而他们毕竟胜利了,这是人类无穷智慧的象征。
这既是一本向你介绍知识的书,也是一本启迪思维的书。作者在叙述每种测距方法的时候,既不是平铺直叙,也不是只讲结果,而是伴之以发展过程,显示出天文学家解决问题时的思路,这种“与其告诉结果,不如告诉方法”的手法会使读者受益更多。最后作者还将类星体的距离之谜展现在读者面前,这是一个尚未解决的问题,给读者留下了思考的余地。
星星的距离极其遥远,人们探索天体距离的努力连续几千年,要在一本小书里描写这一切是不容易的事。作者用通俗流畅的语言,浅显易懂的比喻讲清了许多常人没有接触过的概念,还用两段间奏巧妙地将不连续的片段衔接起来,使全书浑为一体。书末,作者稍稍离开主题,以宇宙航行和希求跟“宇宙人”建立联系的努力丰富了读者的想象力,把人们带到了拜访牛郎、问候织女,归来仍年轻的奇妙境界。
读完全书,掩卷回味,古往今来人们仰望天空,繁星点点、耿耿天河,天阶夜色、秋夕迷人,多少人为之陶醉,多少人赋诗抒怀。《星星离我们多远》一书却为我们展示了天文学家如何兢兢业业,利用各种巧妙方法测量天体距离的历程。我国著名天文学家、紫金山天文台台长张钰哲先生说,这是近年来写得很好的一本书。
刘金沂
[1] 这是刘金沂先生写于1980年代的一篇评介本书的文章,原载《天文爱好者》1983年第1期,并有副题“读《星星离我们多远》”。分析精炼,评价中肯,今借来作为本书“导读”。刘金沂,男,1942年生,1964年毕业于南京大学天文学系。在中国科学院自然科学史研究所工作多年,是一位有影响的天文史家,也是一位充满激情的科普作家。1987年春节期间,因肝癌久治无效逝世,年仅45岁。