相信你在学校的时候,就学过以下的知识:

哥白尼推翻了地心说,四处宣扬他的日心说。

伽利略用新发明的望远镜发现了四颗卫星环绕着木星运行。

哈洛经过重新测量,绘制出了银河的形状。

而哈勃在1924年的时候,彻底证实了地球并不是太阳系或者银河系的中心,更加不是宇宙的中心。

随着科学家们对宇宙星空的无尽探索,我们发现了越来越多的星系谜团。

20世纪40年代末,帕洛玛天文台建成了200英寸的海耳望远镜,天文学家们利用它为现代天体物理学奠定了基础。通过它,人类认识到了类星体和超大质量黑洞,明白了从恒星灰烬中孕育生命的化学过程,甚至又把宇宙认知边界不断向外拓展。

《宇宙百年探险》这本书的作者邀请我们一起跟着伟大的天文学家们去帕洛山顶一起去探索宇宙奥秘。他在书里通过讲述众多精彩的故事,向我们展示了科学家们的所思所想。

银河系巨洞在哪里(帕洛山顶的神秘星空)(1)

这本书被誉为天文学家的《一千零一夜》。光物质、暗物质、类星体、系外行星、超新星甚至其它奇异天体,都能在这本书里一窥究竟。

作者是美国天文学博士琳达·施韦策,她曾经为多家天文台工作,也在大学里教授科学写作。她在写这本书的时候,采访了上百位科学家,收集了各种珍贵的资料,这才让我们更加了解宇宙的广袤无垠。

那么下面,就让我们来悄悄围观一下,天文学家们到底都做出了什么努力。

01 观天“巨眼”的建立

19世纪末,有一位年轻的天体物理学家海耳,一生都致力于建造功能强大的天文望远镜。

他在学生时代就有自己的天文观测站,甚至还设计了一台光谱仪。但他并不满足传统天文学,于是他开始推行一种新的理念,把望远镜和物理试验室相结合,建立了威尔逊山天文台,甚至接连策划设计并建造了四台世界上最大的望远镜。

但海耳自己心里知道,他想建造世界上最大的望远镜,绝不会止步于100英寸的天文望远镜。在1928年的时候,他已经年老体衰,甚至还会出现幻觉,可是他依然不肯退休,继续坚持着他的天文事业。

当时天文台上还有一个叫佛朗西斯的天文学家,他有着和海耳一样的梦想,也希望能建造出世界上最大的望远镜,甚至绘制了200英寸望远镜的设计图,还做了一个模型比例。这就让海耳发起了一个新项目:建造一台功能更强大的天文望远镜。

他把自己积攒起来的巨额财富,用来与富人交际应酬,努力为自己的新梦想寻找赞助人。他还在杂志上发表文章,列出几个深刻的科学问题,并说只有借助巨大的望远镜,以及物理及化学方面的最新成果,才能解决这些问题。

当然,最终海耳得到了赞助。他估计望远镜各方面的建造需要4-6年的时间,而且当时相关工程和物资也不完善,更不具备高端技术。特别由于第二次世界大战的干扰,整个工程耗费了20年才完成。令人遗憾的是,海耳在临终前都没亲眼见证这项伟大工程的最终落成。

无论如何,1948年,帕洛玛山上,200英寸的海耳望远镜最终建成。媒体以“巨眼”来称呼它,可见它的无限魅力。

历经20年的波折,这台望远镜让宇宙变得触手可及,给天文学家们带来了无限希望。

02 巡天相机施密特

没有任何人,任何事,甚至任何物品,是十全十美的,海耳望远镜也不例外。

1925年,有一位瑞士籍物理学家兹威基投身进了天体物理学的研究。他在威尔逊山天文台的工作人员巴德带领下,进入了爆炸恒星的新世界。

这种恒星也被后来成为超新星,在很短的时间内发出耀眼光芒,璀璨整个星系。但是捕捉它们爆发的机会十分渺茫,只有不停地给无数星系拍照,才能捕捉到一两个。

像这样的事情,海耳望远镜肯定是做不到的。不过这并不能难住我们聪明的科学家们,1929年,有一个叫施密特的光学仪器工程师利用革新性光学概念发明了一台相机原型,而这个概念被巴德介绍给了兹威基。

他大受启发,于是,在海耳望远镜即将动工时,帕洛玛工程又新增添了一项:制造巡天望远镜样机。这是由兹威基主管的项目,工程施工进展非常迅速。而1936年,这台18英寸的施密特相机完工,它为整个天体物理学测绘和观察提供了莫大的助力,也是后来在帕洛玛天文观测前线值守12年的唯一哨兵。

这样的硕果,让天文台后来又制造出了一台48英寸的施密特相机,成为海尔望远镜的最佳搭档。确实,它大获成功,记录了无数星云、星团、恒星、彗星以及小行星等等。

在望远镜们的加持下,天文学家们如虎添翼,在天文研究上取得了跨越式的进展。

03 锁眼的作用

古时候,人们只能用肉眼观星,激发了无数的想象力与传说。

后来,随着科学发展,一台又一台的天文望远镜被制造了出来,一台又一台的天文仪器也随之而生。

书里为我们打了个比方。现代天文学家在观测时,面对宇宙,就好像是在面对一扇紧闭的大门,而只能依靠锁眼去看见另外一侧的景象。

但无论如何,天体的光子与粒子都需要经过这个锁眼,地面或者空中的望远镜,才能到达天文学家们的面前。

但尽管有这样的限制,天文学家们依旧为我们建起了一幅连贯的宇宙全貌:137年前一场大爆炸后,产生了宇宙、时间和空间,从此宇宙一路演化成为我们今天所知道的样子。

1963年的时候,光学天文学家发现了有些天体貌似行星,实质上离我们非常遥远,从一个极小的区域喷射出巨大的能量,相当于数亿万颗恒星发出的能量总和。它们很快就得名“类星体”,揭露了充斥在宇宙空间的气体介质的存在。

而红外天文学家们则是通过天文望远镜们,穿过弥漫的银河系,发现在银河系的中心,有一个超大质量的黑洞。

天文学家们实质上已经掌握了足够证据,表明宇宙中大部分物质是不发光不可见的,但同时它也充满不可思议的物质与结构,而天体物理学的进展也让他们领悟到:我们用望远镜看到的物质与能量不过只是宇宙的“沧海一粟”,更多的发现,也许需要未来更高级先进的技术。

写在最后

宇宙,对于人类来说,永远会是一个烧脑的课题。

它无边无际,神秘莫测,我们不知道它的边界在何方,也不知道它在未来哪天会结束,甚至根本都不知道它的全貌到底是什么样子的。

可是不要紧,优秀的科学家们从古至今都在不断努力研究着宇宙,把人类探索宇宙的梦想慢慢实现。

宇宙的巨大能量,实际上也赋予了这些天文学家们巨大的激情和力量,创建了无数高端的天文技术,让我们普通人也能从他们的研究发现中,一窥宇宙。

请翻开这本书,和我一起,走出太阳系,观测宇宙的整体世界。

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