浪漫之外，才是真的宇宙

本文来自微信公众号：硬核读书会 （ID：hardcorereadingclub），主持：王亚奇、钟毅（新周刊编辑），嘉宾：陈鹏飞（南京大学天文与空间科学学院教授），头图来自：《星际穿越》剧照

7月12日，NASA公开了首批詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的全彩图像和光谱数据。

这让我想起了读大学的时候选修的基础天文学课程。当时我想，天文学，那上课岂不就是探索浩瀚无垠、给人心灵以最深的震撼的宇宙吗？想到之前看过的那些璀璨华丽的星云，纪录片中合成的以一种摄人心魄的方式运行的脉冲星，我对于这门课充满了浪漫的想象。

七八节课过后，球面三角、天顶高度、透镜成像公式、多普勒速度等五花八门但冰冷无情的公式浇灭了我大半幻想。我从此意识到“天文学”和“看星星”完全是两种概念。

但是，当我看到韦布望远镜传回的图片时，心里还是不免感到震撼及虚无。我们想借此机会，聊聊天文学是什么？它给我们带来了什么？

今天，我们和南京大学天文与空间科学学院教授陈鹏飞聊了聊天文学和天文学教育。

以下为内容节选：

一、人的存在与否对于宇宙来讲就是可有可无

王亚奇：天文学研究的范畴是什么样的？

陈鹏飞：整个天文学研究涵盖的范畴非常广。

小到小天体、行星、恒星，大到最大的星系，包括这些恒星死亡之后的产物，白矮星、中子星、黑洞等等，甚至包括整个宇宙，都是天文学研究的范围。天文学主要是研究宇宙，研究它是怎么来的、宇宙为什么在膨胀、为什么这种膨胀在加速、最终它的结局会是什么等等。

而我个人只是研究离我们最近的恒星——太阳。

钟毅：研究天文学对您个人产生了什么具体影响？前段时间我和王亚奇去采访了一位科幻作家，我们发现近段时间很多科幻作品里都有一种倾向，就是把人类放在很次要的位置。您是怎么看待这种趋势呢？

陈鹏飞：研究天文学时间长了，确实会如此。研究天文学的人，或许会更洒脱一些，会把个人的得失看得更淡一些。

单纯一个银河系，大概就有几千亿颗恒星，每个恒星周围几乎都会有一颗甚至几颗行星。

而我们看得见的宇宙里面又有几千亿个像银河系这样的星系。你会发现宇宙太浩渺了，我们只是在一个角落。我们常常感受到，地球真的非常渺小，所以有的时候会把个人的得失看得比较淡。

红圈圈里是银河系中太阳的位置。/《宇宙时空之旅》剧照

我记得前不久在朋友圈有一张传得比较广的图片，大意是说有人的时候银河系是什么样，如果人类消失了，宇宙是什么样，银河系又是什么样——那两幅图一模一样。

人的存在与否对于宇宙来讲就是可有可无，没有任何差别。研究天文学之后，你会意识到，个人得失根本算不了什么，就会把生活中的各种琐事或者名利看得相对淡一些。

二、居然十几二十岁都还没看见过星空

王亚奇：您平时会观星吗？

陈鹏飞：会的。我自己家里也有小望远镜，有时候我也会去看国内外的同行拍的漂亮的星空。这也算是一种业余的爱好，而且是专业性的业余爱好。图片中那些星云星系非常震撼，非常美。我也经常跟学生说，如果有望远镜，你可以更清楚地看到更多的星星。

天文望远镜。/pixabay

但其实没有望远镜去观察也很有意思。

我记得2008年我们去甘肃开国际会议，正好有日全食。因为我们国家北部干燥，水汽比较少，到了晚上更容易看得见星星，而且星星会更亮。南方因为水汽重，所以有时大气层会吸收一些光，就没那么容易看得到星星。

在西北，星星特别的亮，一颗颗悬挂在空中，手真的可以触碰一样，非常壮观。

而且这些星星都有很明显的特征，特别是各种星座。比如说双子座，就像两个人站在那肩并肩；北斗星，那就是像一个勺。即使人们对天文一无所知，看到北斗星的样子也会觉得很震撼，天上真的就像悬挂了一把勺子，确实很漂亮。

王亚奇：我有过类似的体验，我的老家是在乌鲁木齐。

有一次我在山里，因为那里没有什么光污染，一抬头就看见了密密麻麻的星空。但是在我来南方上大学之后，就很少有这样的体验。大城市光污染很严重，有时天气也不是很好，就很难看到浩瀚的星空。观星的条件变得非常严苛。 

陈鹏飞：对，我经常问学生：你们有没有看过银河？很多学生都长到十几二十岁了，却从来没看过银河，我觉得那种损失比你不是千万富翁的儿子更大。大自然奉献给我们那么美丽的星空，我们居然长到十几二十岁都还没看到过。

这也是现代工业发展过度、城市化、光污染带来的后果之一。

因为在城市里光线太强，以至于很多人除了看过太阳和月亮，就没怎么看见过星星了。从这个意义上讲，最好是去郊区或者山谷里——特别是西北人烟比较稀少，像戈壁沙漠周围没有灯光污染——在那里观测到的星空非常漂亮。

我小时候在江西的一个农村，晚上太热没有空调，一般都会拿个竹床到二楼的屋顶上睡觉。睡在竹床上，就能看见银河，还能看见流星，这种生活非常的美。

《星空》剧照。

我还记得以前在海边看月亮，感觉月亮很大。那时候没有城市的光污染，虽然人跟天体隔得很远，但也像是近距离的亲密接触。

王亚奇：詹姆斯·韦布望远镜在发射之前做过很多巡回展览。人们看到这种大型空间望远镜的照片时，依然在惊叹，原来望远镜并不是想象中的那样。我们对于天文学方面的科普还是比较缺失的吗？

陈鹏飞：这跟大家没有机会去参观有关。

南大也有望远镜，很多人来参观之前，就会想象着它跟科普望远镜一样，透过目镜去看。

现在科技很发达了，人在离望远镜还有一段距离的控制室，就可以通过远程控制获得采集的图片和资料。我在南京的办公室就可以拿到千里之外的望远镜采集的图片和获取的资料。很多人到了实地，是在控制室通过屏幕来看图片。他们这时候发现原来专业的望远镜跟科普的不太一样，会有点失望。

王亚奇：视觉冲击很强的星云或者是星系的照片是合成的吗？

陈鹏飞：对，大部分都是。

《宇宙时空之旅》剧照。

王亚奇：用肉眼看的话，星空其实并不是那样？

陈鹏飞：对，天体图片中拍到的都是天体辐射的电磁波。电磁波范围非常广，射电波段是电磁波，可见光也是电磁波，紫外线、X射线、伽马射线都是电磁波。可见光在整个电磁波谱里面是非常窄的一段，这是由人眼的生理结构决定的。

我们普通相机拍的图片是由可见光部分，其他的X射线、紫外线、红外线，我们都看不见，但专业相机可以拍到。我们为了能看见它，就要把它转变成伪彩色，其实这些都是假的。

但这样至少能够让我们有个直观的感受。所以有的时候你看到图片很漂亮，但如果真拿肉眼去看，它就不是那么的漂亮了。当然，有的直接看也很漂亮，比如说木星的条纹非常漂亮。但有些星云，如果你拿肉眼去看，那可能就很平淡无奇，只是有点亮光，并不是像我们在电脑上看到的那样五彩缤纷。

《宇宙的奇迹》剧照。

钟毅：中国传统历史的神话其实有一种教育的意义，历史上天文也发挥了很多很重要的作用，其中有我们熟悉的中国传统历法，有西方儒略历、格里高利历，还有伊斯兰教的回历。在天文学研究的时候，你会去关注到它在历史向度的影响吗？

陈鹏飞：会关注的，因为天文的发展确实对历法、导航有过帮助。在导航方面，当初郑和下西洋是根据恒星的位置来判别方向的。在古代，尤其在我们国家，有天人合一的思想，认为天象可能是一些预兆，这样也对统治者有些规范和约束。这让他们不能随心所欲，要顺应民意，否则的话上天会有惩罚等等。

在文明的演变过程中，天文学确实起了很多正面的作用。我们在学习文明史、天文学史的过程中才会去了解它。现在，我们更多的是希望去了解宇宙的奥秘——为什么会有这些现象？它将来会怎么演化？甚至将来某些天体运动和爆发活动是否会影响到我们人类？

宇宙中对我们产生的诸多影响里，有正面的，也有负面的。负面的，比如说太阳系的一些小行星将来有可能撞击地球。在6，500万年前，小行星撞击地球，使恐龙灭绝，将来如果有一个相似的小行星撞击地球，也有可能把人类毁灭，对不对？我们就必须要对这些小行星进行监测。

还有正面的影响，这个更多是提供一种可能性——我们寻找太阳系外是否有跟地球差不多的行星。未来我们人类在地球上无法生存的时候，是否可以移民到一个新星球上去？

《星际穿越》剧照。

三、任何地方都应该配备一个天文望远镜

王亚奇：我小时候看的《十万个为什么》或科普书里介绍行星时只有地、火、木、土这种排列顺序，您觉得到现在我们这个阶段对于小孩的天文启蒙是够的吗？您觉得我们需要什么样的天文教育？ 

陈鹏飞：天文学是一个日新月异的学科，所以这也导致我们有的时候不太愿意去写一本专业教材。为什么呢？因为这个领域发展得实在是太快了。我花了一两年时间写了一本书，结果再过两三年很多内容可能又要更新。

科普也一样，我相信现在写成的科普书在将来也会有新的内容需要补充，而不只是跟十几二十年前看的那些书内容一样。你举的例子，在20年前的《十万个为什么》里面几乎没有与暗物质、暗能量有关的话题，关于暗物质的可能还会有，但至少没有暗能量。现在会有很多新的知识了。

给小孩的科普书肯定也不能只满足于这种水、金、地、火、木、土、天、海8大行星的排列顺序。现在的科普书肯定还会告诉你行星上有没有水、甚至可能将来发现有哪个行星上有低级生命之类的相关知识。

钟毅：关于天文教育，除了学校教育外，更多的是需要地方性的辅助，或者说是像天文台和博物馆等实体上的具体帮助。但我们是不是做得还不太够？我很少见到有天文台。在大城市可能有一些，但是二线以下的城市，这方面还是比较欠缺的。

现在这些场馆是什么状况，您有了解吗？

陈鹏飞：上海有一个全世界最大的天文馆，我不知道你们去过没有。 它有很多装置。比如说在大厅有个很大的傅科摆，它可以证明地球在自转。还有各种天文的图片，甚至有月壤。

所以，大城市的科普资源非常多，但二三线城市确实会相对较少。

从这个意义上讲，我觉得很有必要在更多的地方建设天文馆，或者至少在更多的地方配备望远镜。一个科普望远镜并不贵，只需要两三千块钱，其实这是很容易普及的。别说二三线城市，即使是农村，都应该配一个天文望远镜，小孩可以通过望远镜看看美丽的星空。

这样看到的星空，实际比电脑上看图片更震撼，因为确实是你肉眼看到的。原来木星在我们肉眼里就是一个点，而拿望远镜看，可以看到上面居然有彩色的条纹，而且有个大红斑——我觉得那种震撼非常有必要。

钟毅：您提到您在研究太阳，它对我们造成的具体影响有哪些？

陈鹏飞：这种影响很多。

地面虽然有地球磁场和大气的保护，但其实也会受到很多来自太阳的影响。比如说太阳爆发抛射的物质撞到地球会引起地球磁场的变化，而这种变化会产生电场，这个电场则会施加在电线、电缆上。

有一个很有名的例子：1859年9月1日，发生了有记载以来最大的一次太阳耀斑。这个太阳耀斑爆发17个小时之后，地球上发生了很明显的地球磁场扰动，出现了非常强的极光。通常我们国家是看不到极光的，但是那个时候河北都能看到极光，更别说东北了。那时候欧洲有电报系统，有的电报员因此触电了。甚至一些地方着火了，因为电线难以承受这个负载。

《宇宙时空之旅》剧照。

另外一次是1989年3月，有一个比较大的太阳耀斑，抛射的物质撞到地球，使得加拿大魁北克的一个水电站烧坏了，这导致包括魁北克省，还有美国5个州600万人的用电中断，断电一直持续了9个小时。那时候是3月，天气很冷，600万人就在那么寒冷的天气下度过了9个小时。

甚至也有人说太阳周期跟人类的一些疾病会有关系。

我们正在与上海的一些医生研究太阳爆发现象是否跟一些疾病相关，太阳爆发现象是否会对人体产生一些影响。研究显示，太阳黑子时多时少，黑子越多，爆发越强，太阳也会越亮，所以太阳的亮度也会有起伏，有11年的周期。

地球的气候也会受到太阳的影响。既然太阳的亮度会有起伏，那么气候也有起伏。我们发现农作物的产量会有一个11年的周期。农作物的产量有了起伏，其价格也就同样受到影响。这是别人研究过的，研究者统计了伦敦期货市场小麦价格几百年来的数据，发现也有一个跟太阳黑子差不多长的周期，11年左右。

另一个天文学研究有趣的地方是，它要不断地去挑战人类的极限，要探测更弱的信号。天体活动参数很极端，天文学研究的空间尺度都是几万公里几亿公里，甚至几光年几百光年。

它涉及到的物理量也非常极端，密度和温度都非常的高。比如太阳核心的地方密度是水的一百四五十倍，稀薄的地方又是空气的多少分之一——所以，天文学跟其他学科也确实不一样，它的参数走了两个极端。

四、天文学真的改变了我们的生活

王亚奇：天文学的研究中经常会挑战各种设备的极限，这种设备的突破是否又会反过来反哺其他的学科呢？

陈鹏飞：有的时候确实是这样的。为了研究极端情况，我们在天文上取得的发展经常会用来改善我们的生活，甚至用在其他的学科上。

最简单的一个例子是，当初天文学家为了探测微小黑洞死亡时发出的辐射而设计了一套装置。按照当时的一个理论，我们周围可能到处都有微小黑洞，黑洞越小，它的寿命就越短。

它死亡的时候就要辐射出一种电磁波，天文学家就想设计一个装置来探测这种辐射，最后失败了，没有探测到。

但是后来发现这套装置可以用来接收无线信号，变成办公室和我们家里都有的Wi-Fi。所以，Wi-Fi其实就是天文学家发明的，天文学真的改变了我们的生活。

医疗设备中的CT成像也是。它的前身是射电望远镜，是射电望远镜组成的一个阵列。它们怎么成像呢？其实射电镜它不能直接成像，而是每个望远镜都接收一个信号，去合成一个图片。这种技术后来用在CT中。

射电望远镜。/pixabay

对极端环境下物理现象的探测确实会要求用到以前从来没有过的技术，这些技术反过来就可以反哺我们日常生活。

王亚奇：不过再回到天文学本身，如此极限的探索，比如说几百万光年以外的探索，它好像没有尽头。

陈鹏飞：没有终点，这就是科学的魅力。其实科学并不是研究完了，就到此为止了，它不像我们吃晚饭一样，吃到最后一粒了就没饭了。科学的魅力正是你了解的东西越多，你会发现你不了解的更多，这是人类前进的动力，总是有目标让我们去不断地探索。

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