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知識築成了通向遙遠距離的階梯

光速每秒為30萬公里,連《西遊記》中的孫大聖也望塵莫及!然而星星之間的距離就是光子也要叫遠不迭。使用光在一年內所走的路程——光年為尺子來測量星星間的距離,我們現在所知道的最遙遠的星系離我們達一百多億光年!

許多人會問,這麼遙遠的距離是怎樣測量出來的,天文學家到底有什麼神通能測出這樣遠的距離?他們的科學根據何在?這些問題並非三言兩語可以講清的。1980年底,科學普及出版社出版了《星星離我們多遠》一書,系統全面地解答了這些問題。該書語言生動、深入淺出,條理清晰、趣味盎然,是近年來天文科普作品中的佳作。

天文學是一門奧妙無窮,令人神往的學科。它的研究目標絕大部分是遙遠的天體,它們看得見,摸不著,有的甚至只能通過巨型望遠鏡,用照相方法經過很長的曝光時間才能在底片上留下點點影像。天文學家面對著這些對象,要測量它們的距離非得有特殊的手段和方法不可,這正是天文科學的特點之一。

本書首先抓住了天文學的這一特點把讀者引到了宇宙深處。

接著,作者以灑練的筆墨敘述了測量天體距離的各種方法。

這是一張時間的進程表,

也是一張知識積累的進程表。

從人們在地面上經常做的開始:要測量煙囪的高度,測量河流的寬度,無需爬高,無需渡河,只要在兩個不同地點觀測,通過適當計算就能求得。這就是利用視差的原理測距離。

測量大河對岸街燈的距離

(甲)大河對岸的街燈 (乙)按比例縮小後作圖

最初測量天體距離的方法就是三角視差法。天文學家用三角視差法測得了第一批天體的距離,它們都不超過300光年遠,再遠就無能為力了。

於是,「接力棒」傳給了分光視差法利用恆星的光譜差別求距離,使測距達到30萬光年左右。又因為遠星太暗無法得到光譜,分光法失去威力。

造父變星的周光關係接替了分光視差法,可以求得遠達1500萬光年之遙的星系距離。

雷達到月示意圖

對於更遙遠的星系,因找不到造父變星又使測距處於困境。此時新星和超新星以其突發的巨大光度給天文學家送來了佳音,測量距離的尺子又向宇宙深處延伸了,利用超新星使可測距離達到50億光年左右。

測量天體距離的接力棒傳給新星和超新星

然而超新星的光度還是「敵」不過距離的增大,對那些深空中的星系已無法辨認其個別恆星,連超新星也不可單獨分離出來,而且不是所有的星系都能在短時期內找到超新星。這時只有靠星系的視大小和累積星等來判知距離了。

後來,正當天文學家面對無涯的宇宙束手無策的時候,柳暗花明,星系的普遍紅移又送來了一把巨尺,測距範圍擴展到100億光年的地方。

作者從豐富的資料中恰當裁剪,使全書貫穿著這一主線,由淺入深,由近及遠,層層推開。不時伴有天文學家的趣聞軼事,發明史話,關鍵處常有構思巧妙的插圖闡明文意,把讀者帶進了天文學家探索宇宙空間的艱巨行程之中,困難時為之焦慮,勝利時為之歡樂,有時又不禁為科學家的巧妙方法叫絕。

讀完這本書,會使你感到,天文學家憑著不懈的努力,藉助天體送來的微弱光芒,征服了百億光年的巨大空間,真是比一根頭髮絲上雕刻出雄壯場面的畫卷有過之而無不及。然而他們畢竟勝利了,這是人類無窮智慧的象徵。

這既是一本向你介紹知識的書,也是一本啟迪思維的書。

赫歇爾最大的那架反射望遠鏡,口徑1.22米,長達12米。

作者佚名歷史圖片

作者在敘述每種測距方法的時候,既不是平鋪直敘,也不是只講結果,而是伴之以發展過程,顯示出天文學家解決問題時的思路,這種「與其告訴結果,不如告訴方法」的手法會使讀者受益更多。

最後作者還將類星體的距離之謎展現在讀者面前,這是一個尚未解決的問題,給讀者留下了思考的餘地。

星星的距離極其遙遠,人們探索天體距離的努力連續幾千年,要在一本小書里描寫這一切是不容易的事。

作者用通俗流暢的語言,淺顯易懂的比喻講清了許多常人沒有接觸過的概念,還用兩段間奏巧妙地將不連續的片段銜接起來,使全書渾為一體。書末,作者稍稍離開主題,以宇宙航行和希求跟「宇宙人」建立聯繫的努力豐富了讀者的想像力,把人們帶到了拜訪牛郎、問候織女、歸來仍年青的奇妙境界。

美麗的仙女座大星雲

讀完全書,掩卷回味,古往今來人們仰望天空,繁星點點、耿耿天河,天階夜色、秋夕迷人,多少人為之陶醉,對少人賦詩抒懷。《星星離我們多遠》一書卻為我們展示了天文學家如何兢兢業業,利用各種巧妙方法測量天體距離的歷程。我國著名天文學家、紫金山天文台台長張鈺哲先生說,這是近年來寫得很好的一本書。

本文選自《星星離我們有多遠》導讀,作者劉金沂

《星星離我們有多遠》

教育部新編初中語言教材八年級(上)

指定閱讀圖書

榮獲第二屆全國優秀科普作品獎

本文初稿是卞毓麟老師寫於1976年10月,同年由

《科學實驗》分 6 期連載此文,1979年 11 月將此文增訂成 10 萬字左右的書稿,1980 年 12 月,《星星離我們多遠》一書由科學普及出版社正式出版。

1999 年,湖南教育出版社出版了一套中國科普佳作精選 ,其中一卷是《夢天集》,由三個部分構成,第一部分 星星離我們多遠 系據原來的《星星離我們多遠》一書修訂而成,特別是酌增了 20 年間與本書主題密切相關的天文學新進展。

及2009年由湖北少年兒童出版社再版至2017年由長江文藝出版社重新出版此書,卞毓麟老師對原書再三進行了審定修訂,除與時俱進地繼續更新部分數據資料外,更具實質性的變動有如下幾點:

第一

增減更換大約三分之一的插圖,使最終的插圖總數成為 66 幅,其整體質量也有了明顯的提高。

第二

正文再次作了修訂,修訂的原則是「能保持原貌的儘可能保持原貌,非改不可的該怎麼改就怎麼改 。」

例如:2006 年 8 月國際天文學

聯合會通過決議將冥王星歸類為 矮行星 ,原先習稱的太陽系 九大行星 剔除冥王星之後還剩下八個;於是,書中凡是涉及這一變動的地方,都作了恰當的修改。

增設了一節 膨脹的宇宙 。發現我們的宇宙正在整體膨脹,是 20 世紀科學中意義極其深遠的傑出成就,它從根本上動搖了宇宙靜止不變的陳舊見解,深深改變了人類的宇宙觀念。而在天文學史上,導致這一偉大發現的源頭之一,正在於測定天體距離的不斷進步。

第三

將原先的 類星體距離之謎 一節改寫更新,標題改為 類星體之謎 ,使之更能反映天文學家現時對此問題的認識。

第四

在 飛出太陽系 一節中,扼要增補了中國的探月計劃 嫦娥工程 ,並說明中國的火星探測也已在積極醞釀之中。

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