疏延祥

很多人以為天文學(xué)是沒什么趣味的，其實(shí)不然，我讀王爽的《宇宙奧德賽·漫步太陽(yáng)系》就讀得興味盎然，愛不釋手，二十六萬(wàn)多字的書籍，僅用一天一夜就讀完了。

我覺得，該書之所以吸引我，一是有趣的知識(shí)。比如月球起源“撞擊說(shuō)”得以成為定論的一波三折。

現(xiàn)在科學(xué)界普遍認(rèn)為，大概在四十五億年前，有一個(gè)火星大小、稱為“忒伊亞”（希臘神話中的一名泰坦，也是月球女神的母親）的天體撞上了被稱為“蓋亞”（希臘神話中的大地女神，也是眾神之母）的原來(lái)的地球。這次劇烈的撞擊讓“忒伊亞”和“蓋亞”融合在了一起，從而形成了今天的地球。與此同時(shí)，這次撞擊也把“蓋亞”表面大量的物質(zhì)撞到了太空中，形成了一個(gè)繞地球旋轉(zhuǎn)的圓環(huán);隨著時(shí)間的推移，這個(gè)圓環(huán)中的物質(zhì)重新聚合在一起，從而形成了今天的月球。

這一結(jié)論是怎么來(lái)的？還得從德國(guó)氣象學(xué)家魏格納說(shuō)起。1910年的一天，此公由于一場(chǎng)大病住進(jìn)了醫(yī)院。那個(gè)年代可沒有電視、計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，窮極無(wú)聊的魏格納只好看他病房墻上的一張世界地圖來(lái)打發(fā)時(shí)間。在仔細(xì)研究了這張世界地圖以后，魏格納發(fā)現(xiàn)一件非常詭異的事：非洲西部的海岸線與南美洲東部的海岸線非常吻合，換言之，非洲和南美洲就像是一塊大陸被硬生生地從中間撕開。隨后，他注意到更多的大陸也能像拼圖般拼合在一起。

出院以后，魏格納又得知一件怪事：在非洲和南美洲，都發(fā)現(xiàn)了一種古代爬行動(dòng)物的化石，也就是所謂的中龍。據(jù)科學(xué)家推斷，中龍只能在淡水中生活，而不能生活在海水中。那么，它為什么能橫渡數(shù)千千米的大西洋呢？為了解釋這些詭異的現(xiàn)象，1912年，魏格納提出了一個(gè)堪稱石破天驚的理論，那就是著名的大陸漂移說(shuō)。大陸漂移說(shuō)認(rèn)為，地球上所有大陸原本是一塊完整大陸，被稱為泛大陸;后來(lái)泛大陸分裂成了好幾塊，然后在地球自轉(zhuǎn)的作用下移到了現(xiàn)在的位置。這樣一來(lái)，非洲和南美洲的海岸線重合，以及這兩個(gè)地方都發(fā)現(xiàn)中龍化石的問題就迎刃而解了。

王爽指出，在科學(xué)史上，這是一個(gè)非常罕見的情況。一個(gè)氣象學(xué)家提出了一個(gè)地質(zhì)理論，來(lái)解釋一個(gè)古生物學(xué)的問題。從某種意義上講，這有點(diǎn)像是一個(gè)沒有醫(yī)師執(zhí)照的人在非法行醫(yī)。所以在長(zhǎng)達(dá)四十年的時(shí)間里，魏格納一直被當(dāng)成是民間科學(xué)家，受到地質(zhì)學(xué)界和古生物學(xué)界的群嘲。

比如說(shuō)，耶魯大學(xué)古生物教授查理·舒克特就宣稱：“一個(gè)門外漢把他掌握的事實(shí)從一個(gè)學(xué)科移植到另一個(gè)學(xué)科，顯然不會(huì)獲得正確的結(jié)果?！倍▏?guó)地質(zhì)勘探局局長(zhǎng)特邁也斷言：“魏格納的理論僅僅是一個(gè)漂亮的夢(mèng)，當(dāng)人們擁抱它時(shí)，得到的只是一堆泡沫和一縷青煙?！?/p>

當(dāng)然，在長(zhǎng)達(dá)四十年的鋪天蓋地的攻擊和嘲笑聲中，也有人支持魏格納的理論，其中就包括哈佛大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授雷金納德·戴利。戴利是地質(zhì)學(xué)界的大拿，他于1912年成為哈佛大學(xué)地理系的第一任系主任，并于1932年當(dāng)選為美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)的會(huì)長(zhǎng)。雖然戴利也曾在公開場(chǎng)合管魏格納叫“門外漢”，他還是覺得“門外漢”提出的大陸漂移說(shuō)很有道理。

不止如此，戴利還嘗試解決大陸漂移說(shuō)最受人詬病的一個(gè)問題：為什么泛大陸會(huì)突然分裂成好幾塊？為此，在二十世紀(jì)四十年代，戴利提出了一個(gè)更驚世俗的理論：泛大陸是被一顆巨大的小行星給撞碎的。

戴利認(rèn)為，在很久以前，一顆巨大的小行星撞上了地球，把泛大陸撞成了好幾塊。此外，這次劇烈的碰撞也把地球表面（即地殼）的大量物質(zhì)撞到了太空;這些物質(zhì)后來(lái)重新聚合在一起，就形成了我們今天看到的月球。這就是月球起源的“撞擊說(shuō)”。

從1969年7月至1972年12月，美國(guó)的阿波羅計(jì)劃共把十二名宇航員送上月球。這些宇航員從月球上帶回大量的月球巖石樣本。通過分析這些月球巖石樣本，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這些巖石樣本化學(xué)成分與地球地殼的物質(zhì)完全相同。這樣一來(lái)，在被嘲笑了三十年之后，戴利的“撞擊說(shuō)”終于笑到了最后。

我們的地球?qū)儆谔?yáng)系，讀《漫步太陽(yáng)系》之前，我只知道地球的第一高峰是珠穆朗瑪峰，并不知道火星上的奧林匹斯山為二萬(wàn)一千九百米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于珠穆朗瑪峰，可是這一紀(jì)錄在2011年又被改寫。這一年，黎明號(hào)宇宙飛船造訪灶神星時(shí)，又發(fā)現(xiàn)有一座更高的山，高達(dá)二萬(wàn)二千米，這就是雷亞西爾維亞中央峰。而且這座太陽(yáng)系第一高峰和我們的地球淵源頗深。在幾億年前的一次撞擊中，它的一些碎塊經(jīng)過漫長(zhǎng)的旅程到達(dá)了地球，變成了HED隕石。

天文學(xué)不僅屬于天文學(xué)、物理學(xué)，也屬于地質(zhì)學(xué)，甚至是文學(xué)的范圍。比如我從《漫步太陽(yáng)系》一書得知尤金·舒梅克本是學(xué)地質(zhì)的，二十歲就獲得加州理工大學(xué)的碩士，從加州理工大學(xué)畢業(yè)后，他加入美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。在地質(zhì)調(diào)查的過程中，他在美國(guó)亞利桑那州北部發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大坑，這個(gè)坑與人類核爆引起的大坑極為相似，于是他推測(cè)，亞利桑那的那個(gè)大坑是隕石撞擊的結(jié)果。這個(gè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致天文地質(zhì)學(xué)這門全新學(xué)科的誕生。他的一些推斷，如月球上密密麻麻的環(huán)形山是隕石撞擊的，圍繞木星旋轉(zhuǎn)的二十一個(gè)碎片將與木星相撞等，都證實(shí)了隕石撞擊理論，地質(zhì)學(xué)就這樣深扎天文學(xué)，并碩果累累。

天文學(xué)是一個(gè)迷人的學(xué)科，會(huì)引起從事理工甚至從事人文學(xué)科的人士的跨界行為，上文的尤金·舒梅克是學(xué)地質(zhì)的，而威廉·赫歇爾原本是一個(gè)非常純粹的音樂家，因?yàn)楫?dāng)逃兵才從德國(guó)逃難到英國(guó)。但他很善于跨界，在英國(guó)自學(xué)了一門磨制望遠(yuǎn)鏡鏡片的獨(dú)特手藝，并且很快成了那個(gè)時(shí)代最厲害的制造望遠(yuǎn)鏡的大師。在自制望遠(yuǎn)鏡時(shí)，他和妹妹經(jīng)常忙到夜里十一二點(diǎn)，每天工作十六個(gè)小時(shí)，為了節(jié)省時(shí)間，他有時(shí)讓妹妹喂飯給他吃。從1773年開始，他白天在教堂里演奏管風(fēng)琴，晚上在自家后院用自制的望遠(yuǎn)鏡仰望星空，利用業(yè)余時(shí)間研究天文學(xué)。1781年3月13日，他在金牛座的區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一顆新的“彗星”。不久之后，克塞爾通過計(jì)算這個(gè)天體的運(yùn)動(dòng)軌道，證明了它其實(shí)是一顆位于土星之外的新行星，此發(fā)現(xiàn)立刻轟動(dòng)全世界。它讓人類認(rèn)識(shí)到，原來(lái)在土星之外還有一個(gè)更為遼闊的世界。而這顆新行星后來(lái)就被命名為天王星。

這個(gè)威廉·赫歇爾因發(fā)現(xiàn)了天王星永垂青史。他的墓志銘是“他突破了天空的障礙”。生前，由于其天文學(xué)的輝煌成就，國(guó)王給予他很多物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，但是他卻把這些金錢用于維護(hù)、保養(yǎng)望遠(yuǎn)鏡以及支付工人工資，他自己則始終過著一種拮據(jù)的簡(jiǎn)單生活。寫這篇文章時(shí)，我又搜集了關(guān)于他的一些資料，才發(fā)現(xiàn)威廉·赫歇爾家族堪稱是天文世家。他的父親伊薩克·赫歇爾就是個(gè)天文愛好者，威廉·赫歇爾的妹妹卡洛琳·赫歇爾曾經(jīng)回憶：“爸爸總是帶著我們，在一個(gè)晴朗的寒夜走到街上，讓我認(rèn)識(shí)了幾個(gè)最美麗的星座，我們一直盯著星星們閃耀?！蓖ず招獱柕膬鹤蛹s翰·赫歇爾后來(lái)也成為天文學(xué)家，1834—1837年，他在南非好望角附近進(jìn)行了三年天文觀測(cè)，在大麥哲云里識(shí)別了九百一十九個(gè)不同天體，在小麥哲云里識(shí)別出二百四十四個(gè)不同天體，并且斷定大麥哲云和小麥哲云是“南半球特有的一種恒星系統(tǒng)”。

《漫步太陽(yáng)系》中敘述的威廉·赫歇爾從音樂到天文的跨界行為如此迷人，羅琳·斯?fàn)柭热藦奈膶W(xué)到天文學(xué)的跨界行為也令人津津樂道。羅琳·斯?fàn)柭且幻?guó)文學(xué)碩士，作為一個(gè)典型的文科生，她小時(shí)就特別討厭理科，經(jīng)常在上這類課程的時(shí)候睡覺。但認(rèn)識(shí)了尤金·舒梅克并和他結(jié)婚以后，一個(gè)經(jīng)常在理科課堂上打瞌睡的女生，竟然對(duì)枯燥的地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

五十一歲的時(shí)候，她的三個(gè)孩子都離家上大學(xué)去了，她成了自己丈夫的助手?？_琳·舒梅克有一個(gè)好友，叫大衛(wèi)·利維;他也是一個(gè)擁有英國(guó)文學(xué)碩士學(xué)位的作家，并且從小就對(duì)天文學(xué)感興趣。所以卡羅琳·舒梅克就向他發(fā)出邀請(qǐng)，利用閑暇時(shí)間來(lái)天文臺(tái)搜尋彗星和小行星。詭異的是，這兩個(gè)半路出家的英國(guó)文學(xué)碩士，卻成了那個(gè)年代最好的小行星獵手?？_琳·舒梅克一生中發(fā)現(xiàn)了三十多顆彗星和八百多顆小行星，而大衛(wèi)·利維也發(fā)現(xiàn)了二十多顆彗星和上百顆小行星。1993年3月24日，尤金·舒梅克、卡羅琳·舒梅克、大衛(wèi)·利維團(tuán)隊(duì)終于迎來(lái)了他們一生中最光輝的時(shí)刻。那天晚上，他們?cè)谀拘侵車l(fā)現(xiàn)了二十一塊奇怪的碎片，在接下來(lái)的六天中，他們通過天文望遠(yuǎn)鏡目睹了這二十一個(gè)碎片接二連三地撞上木星。

其實(shí)在中國(guó)，天文學(xué)和文學(xué)相結(jié)合，這是一個(gè)古已有之的傳統(tǒng)。屈原《離騷》“朝發(fā)軔于天津兮，夕余至乎西極”中的“天津”，蘇軾的膾炙人口的詩(shī)句“西北望，射天狼”的“天狼”，它們都是星宿，都進(jìn)入了詩(shī)人的審美視野。

從王爽的《漫步太陽(yáng)系》中我們還了解到，科學(xué)家往往是有個(gè)性的人。比如蘇聯(lián)有一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主名叫朗道。此人也是天才少年出身，為人極度狂傲，誰(shuí)都不放在眼里。有人甚至畫過這樣一幅漫畫：朗道在臺(tái)上授課，頭上繞著光環(huán);而學(xué)生在下面聽課，個(gè)個(gè)都長(zhǎng)著驢耳朵。言下之意是，在朗道面前，所有人都是驢。但就連朗道這樣的狂人，遇到物理學(xué)家泡利也會(huì)變成小綿羊。有一年，朗道去泡利任教的蘇黎世大學(xué)做學(xué)術(shù)報(bào)告。報(bào)告結(jié)束后，出于對(duì)泡利的敬畏，朗道竟然破天荒地謙稱自己講的東西有可能是錯(cuò)的。沒想到泡利在臺(tái)下冷冷地說(shuō)道：“你講的東西根本就是亂七八糟，我搞不清哪些是對(duì)的，哪些是錯(cuò)的。”

天文學(xué)家作為科學(xué)家，他們的人生奮斗歷程都是一部勵(lì)志的傳奇，《漫步太陽(yáng)系》中介紹的威廉·赫歇爾是如此，該書中湯博的人生故事更是如此。

1906年，湯博出生在美國(guó)的伊利諾伊州。在他很小的時(shí)候，他爸爸在堪薩斯州買了一塊農(nóng)場(chǎng)，所以他們?nèi)揖偷搅四抢铩５翘煊胁粶y(cè)風(fēng)云。在湯博十六歲那年，一場(chǎng)巨大的冰雹砸壞了他家農(nóng)場(chǎng)里所有的莊稼。這場(chǎng)災(zāi)難讓這個(gè)家庭陷入貧窮的泥潭，也斷送了湯博上大學(xué)的希望。上不成大學(xué)的湯博只好留在家里的農(nóng)場(chǎng)工作。按照正常情況，他這輩子就要靠修理地球?yàn)樯?。但上帝在關(guān)上一扇門的時(shí)候，往往還會(huì)再開另一扇窗，而屬于湯博的這扇窗就是天文學(xué)。為了便于了解夜空，湯博自己動(dòng)手制造了望遠(yuǎn)鏡。但是僅有望遠(yuǎn)鏡還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)闇┻€遇到了一個(gè)很大的麻煩，那就是堪薩斯的晚上經(jīng)常刮大風(fēng)。

為了消除夜晚大風(fēng)的負(fù)面影響，湯博想了個(gè)招：他挖了一個(gè)二十四英尺長(zhǎng)、七英尺寬、八英尺高的大坑，然后跑到坑底去觀測(cè)。湯博仔細(xì)觀察了火星和木星的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后把它們畫下來(lái)并寄給羅威爾天文臺(tái)。如果沒有后來(lái)的成功，他此時(shí)的行為可能被人嘲笑為井底之蛙。但他這些畫作讓羅威爾天文臺(tái)斯里弗大為驚嘆，所以就破格給他一個(gè)在羅威爾天文臺(tái)工作的機(jī)會(huì)。

1929年，湯博加盟羅威爾天文臺(tái)，立刻加入重新啟動(dòng)的搜尋“X行星”的計(jì)劃。他的任務(wù)是時(shí)不時(shí)地在一些可能發(fā)現(xiàn)“X行星”的天區(qū)拍照片，然后比較同一天區(qū)不同時(shí)間的兩張照片上是否存在位置發(fā)生改變的天體。這聽起來(lái)好像挺簡(jiǎn)單的，其實(shí)極為困難。打個(gè)比方，想象一張一平方米的餐桌，上面鋪著一塊黑色的桌布，并且還隨機(jī)地撒了一把白色的鹽。現(xiàn)在有幾千張像這樣鋪著黑布、撒著白鹽的餐桌首尾相連，形成了一條好幾千米長(zhǎng)的直線。湯博的工作就是沿著這條數(shù)千米長(zhǎng)的直線巡視，然后找出其中某張桌上位置發(fā)生了改變的一粒“鹽”。1930年2月18日，湯博終于取得了歷史性的突破。通過比較當(dāng)年1月23日和1月29日的兩張照片，他終于找到了那粒位置發(fā)生了變化的“鹽”。

湯博立刻把同一天區(qū)不同時(shí)間的照片全都調(diào)了出來(lái)。經(jīng)過反復(fù)對(duì)比，他最終確認(rèn)了那的的確確是一顆從未發(fā)現(xiàn)的新行星。消息一經(jīng)公布，立刻轟動(dòng)了世界。這就是曾被視為太陽(yáng)系第九大行星的冥王星。

《漫步太陽(yáng)系》中的湯博挖坑并待在坑里觀星，令我想到古希臘哲學(xué)家泰勒斯因觀星而跌入坑里的故事?？茖W(xué)家往往難以被世人理解，甚至成為笑話。據(jù)說(shuō)那是一個(gè)秋日的夜晚，泰勒斯在草地上觀察星星。他專注星空，不料前面有一個(gè)深坑，一腳踩空，掉了下去。水雖然僅沒及胸部，離地面卻有二三米，上不去，只好高呼救命。一個(gè)路人將他救出。他對(duì)那人說(shuō)：“明天會(huì)下雨！”那人笑著搖頭走了，并將泰勒斯的遭遇當(dāng)作笑話講給別人聽。

第二天，果真下了雨，人們對(duì)他在氣象方面的知識(shí)的豐富驚嘆不已，而且他還利用自己的天象知識(shí)，提前購(gòu)置一批制造榨橄欖油的機(jī)器，輕巧賺了一大筆錢。

兩千年后，德國(guó)大哲學(xué)家黑格爾聽到這個(gè)故事，說(shuō)了一句名言：“只有那些永遠(yuǎn)躺在坑里從不仰望高處的人，才不會(huì)掉進(jìn)坑里。”

其實(shí)，泰勒斯也是一位天文學(xué)家，他首先確定了北極星對(duì)航海的意義，根據(jù)投影測(cè)量了金字塔的高度。他最早發(fā)現(xiàn)了小熊星，成功預(yù)言過一次日蝕，第一個(gè)測(cè)定了太陽(yáng)從冬至到夏至的運(yùn)行，并提出月亮的體積只有太陽(yáng)的一百二十分之一。他發(fā)現(xiàn)了冬至、夏至和春分、秋分的聯(lián)系，初步確定了太陽(yáng)從起點(diǎn)到終點(diǎn)的行程。他還發(fā)現(xiàn)了一年的四季，提出四季說(shuō)，并把一年分為三百六十五天?！堵教?yáng)系》一書講了世界上第一個(gè)論證大地必然是球形的亞里士多德，其實(shí)泰勒斯在天文學(xué)史上也是一個(gè)值得關(guān)注的人。

讀一讀王爽的《漫步太陽(yáng)系》吧，正如他自己所說(shuō)：“本書為你呈現(xiàn)的并不是一些關(guān)于太陽(yáng)系的碎片化知識(shí)，而是一個(gè)關(guān)于太陽(yáng)系的完整知識(shí)體系?！痹谌鎸?shí)現(xiàn)了小康的二十一世紀(jì)中國(guó)，有趣味地向民眾科普太陽(yáng)系知識(shí)，我以為很有必要。我們的嫦娥五號(hào)已經(jīng)完成從月球上采樣，并返回地球，我們的“天問”一號(hào)火星探測(cè)器已于2020年7月23日發(fā)射成功，可是國(guó)人對(duì)我們的太陽(yáng)系了解并不多。筆者去年10月在晚上上課時(shí)特意帶學(xué)生在校園看火星、木星、土星、偃月，并寫下詩(shī)歌《夜觀熒惑》（火星在古代中國(guó)叫“熒惑”）：“熒惑升空在校園，幾人舉首望東天？屈原詩(shī)賦今猶在，天問中華賴大賢?！苯袢諏懽鞔宋模菜闼]書給我的學(xué)生和國(guó)人，讓我們和王爽一起漫步太陽(yáng)系。

（王爽著：《宇宙奧德賽·漫步太陽(yáng)系》，清華大學(xué)出版社2018年10月第1版）