當我們在孤獨的地球凝望整個宇宙

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讓我們展開想像：當你站立在大城市郊區的高山之上，環顧四野，人類聚居地各自散布，有的彼此靠近，形成一些安靜的小村莊。如果你向城市的方向眺望，將看見迷宮般的街道、公園和高樓大廈，氣勢恢宏，光芒閃耀。

大城市擁擠不堪，不斷擴展，其中心正是那些遙遠、璀璨的摩天大樓。此刻最令人震驚之事，便是它的安靜：你看不到哪怕一個生靈，聽不到任何鳴笛的聲響，全無遠處城區的嘈雜——城市彷彿處於詭異的休眠之中。

然而，這一切卻幾乎觸手可及，正靜候著你的探索。但眼下的你正被孤立地困在郊區，所能做的只有凝望著它，思索其複雜和豐富性之外的一些事情。

當你轉過身去，背對這座城市，眼前便是平坦而開闊的鄉村，綿延到地平線的盡頭。除了稀稀落落的村莊和接近郊區的小鎮，在這片空曠的大地上，城市似乎孤單寂寥。

你的目光會被遠處所吸引，你睜大雙眼，發現天際微光閃爍。在你所眺望的每一個方向上，都有更多光芒閃動，你意識到，原來，這個城市並不孤單，這個世界一定比你想像中大得多，或許還有其他城市存在，就像你所在的城市一般。

這正如我們的銀河系和宇宙中的其他星系。這是一本關於星系的書，包含了已知之事和未知之謎。我們生活在一個名為銀河的星系中，地球、太陽甚至太陽系都僅僅是它非常小的一部分。

宇宙中還充滿了其他星系，大小與形狀各不相同。人類盡其所能，估算出宇宙之中差不多有2000億至5000億個星系。

我們將會發現，不少星系在形態上和我們的星系很像，有些則差別很大。研究銀河系之外星系的天文學家（簡稱「河外天文學家」）的目的，就是弄清楚它們是如何形成的。

也許，有關星系最奇妙的事情，並非星系本身，而是星系之間的驚人距離。事實上，僅僅是在晚近，人類才認定星系是獨立的天體，被巨大的空間「海灣」所分隔。

從那時起，我們對星系本身及其形成和演化的理解就以驚人的速度加深，從中得到的豐富認識也已能夠支持人類進行最先進的實驗和測量——更重要的，是對實驗結果做出解釋。

我們可以檢測到隱藏在大爆炸遺迹輻射之中的密度擾動——如同漣漪一般，正是這些擾動孕育了星系的形成；我們可以觀察到遙遠星系中恆星的急劇死亡，並跟蹤它們漸衰的光亮，從而獲得有關宇宙整體以及星系本身演化與命運的信息。

我們目前正在準備一些實驗，意圖測量第一代星系中形成第一代恆星時的宇宙印跡。之後還會提及這一點。

人們常說，現在正處於一個研究星系起源、演化和命運的黃金時代。作為地球物種之一的人類才剛剛意識到，在被稱為「銀河系」的恆星群之外，還存在著其他離散的恆星系統。

這一點意義非凡，我們望向夜空所見的繁星，距離地球之遙遠幾乎難以想像，而其他星繫到銀河系的距離同樣遙不可及。如今這番宇宙圖景，在二十世紀初的觀測實驗中才被確認。

起初，我們繪製了那些離地球最近而較大、較亮的星系。在認識宇宙的深切渴望的驅使下，一個世紀以後，隨著技術的發展，天文學家們已經研究了數百萬個星系，繪製了空間分布圖，分析了星系的組成，並測量了它們的運動。

當人類最早對天上的事物感到好奇時，我們的祖先只能依賴裸眼觀察。如今，我們已可以探測到比裸眼能見亮度的數十億分之一還要微弱的星系，以及與人眼所能感受到的光頻相差幾個數量級的頻率。

但是，什麼是星系，星系是由什麼組成的？星系有多大，又是如何形成的？為什麼會有不同的類型，它們隨時間如何變化？這些簡單的問題構成了星系演化領域的基石。

我們將在這本書中探索這些問題，但有一點要先明確，許多問題還沒有答案，仍有很多謎團等待我們去解決。這就是為什麼，星系演化成了天文學（乃至所有科學）中最令人興奮的研究領域。

這一塊的研究感覺處於科學的最前沿。我將盡我所能，在最新的觀測和理論之外，帶你洞悉天文研究的基本細節：研究如何進行，使用什麼工具，天文學家每天做些什麼……就讓我們從自己的家與眼前的城市出發，開啟這段旅程吧。

圖文選自《丈量宇宙》

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《丈量宇宙》

星系漫遊專業指南，讀小庫科學讀物

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