为何要仰望星空？

2020-09-06 本文已影响0人空明山人

　　人们记住的第一个仰望星空者恐怕要算泰勒了，他被誉为科学之父。记住他的另一个理由是，他过于专注，以致欲望星空时，掉入了枯井。

我们的祖先尚不能像我们今天这样理解宇宙。没有尾气，没有工业污染的天空格外美丽。它像一个倒置的海洋，深不见底。星星的亮度不一，分布不均。但古人早就发现这些晶莹剔透的珠宝似乎镶嵌在一个巨大的天球上，因为它们相互间的位置是固定的。而整体（对北半球）围着北极星在转动。

　　祖先们把星星当做了各种神，人类理解未知的方法就是把它与已知事物或想象事物相关联。因而从那些星座的名称，就能探知祖先们生活中的“高频事物”。猎户、狮子、大熊、公羊、天蝎… ，大多是动物。

多美的画卷啊！它是天空中的“清明上河图”。今天，天文学家还为88个星座划定了“国界线”。一幅世界通行的宇宙地图就这么定了下来。

　　今天网络还在频繁地八卦各类星座的传说故事。它们只是黄道面（地球绕日轨道所在的平面）与天球交界的12个星座（其实有13个），生辰八字必然落到其中之一。

诸葛亮草船借箭对大雾的预测和赤壁之战的借东风，都需要夜观天象的智慧。其实今天的计算机也只能算个概率，因为描述大气模型的洛伦兹方程是“混沌方程”。理论上就不可能算准，就别说诸葛亮了。

　　作为普通人，我们仰望星空有什么意义呢？文明人落入鲁滨逊的境地毕竟概率太小了，可如果你通过北斗星的斗柄指向判断季节，或通过它的斗前壁，发现北极星，识别方向，也是个乐趣。亦或通过日落日出的天边星座判别自己的纬度等。

　　我今天要说的是“非功利”目的。学点天文学，成不了诸葛亮，但对智慧的启迪还是蛮大的。为什么呢？这就要从天文学这门学科的特点说起。

科学的范式就是先假设，后求证。古代中国之所以有技术没科学，就是缺少这种研究范式。因为技术不是这样的，它正相反，往往是实践（在先）的总结。要验证天文学的假说非常难，你去不了太阳，如何能知道它的组成，结构和维持不断发光的原理呢？

这一切都有赖于“宇宙学原理”。就是无条件地承认地球和地球上的自然规律不特殊。科学家就是通过太阳光谱与地球物质光谱的对比，知道了太阳的组成。又通过引力理论和核反应原理，以及“日震”数据，建立了太阳的结构模型。

具体过程非常复杂，但卢昌海的《上下百亿年》就有生动的解说。

今天的宇宙学建立在广义相对论和大爆炸理论的基础上。很多人不以为然，他们并不知道今天的天文学与那些占星算卦有何本质区别。因为他们不知道如何从天文观测的数据中检验。

事实上，天文之所以可以从非常有限的观测数据推出如此宏大的天文体系，是因为现代天文学家小心谨慎地建立了非常多的天文学模型。而这些模型是紧密联系的。推翻一个模型或它的结构参数往往涉及多个关联模型的崩塌。而众多关联模型已经得到了很多天文观测数据的支持。

理解了吧！这种“抱团取暖”的理论体系相当稳固。与阴阳五行的自圆其说不同，它们是集体经受观测数据考验的。

　　在众多模型中，我最喜欢“赫罗图”和宇宙膨胀（大爆炸）。赫罗图是我们研究恒星生命的UI界面，通过光度（把星星位置统一这算到地球后的亮度）和颜色（与温度相关）就能定位恒星的其它参数。最核心的模型参量是质量，小的只能聚合氢，它燃尽后引力就“换挡了”，开始聚合氦…直到铁元素，再重的就只能由超新星合成了。

如果没有大爆炸模型，你甚至无法解释星空深处的黑夜，无限大的宇宙在任何方向必然都有无数的星星，怎么可能会有黑夜呢？科学家从星光光谱虽距离远近产生的不同“红移”，以及微波背景辐射，验证了大爆炸理论。并解释了非常多的天文现象。黑夜也就能理解了，因为宇宙仅仅膨胀了138亿年。时间的有限性，才给出了黑夜存在的理由。