《星空的琴弦：12初窥银河》歌词

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[00:00:04] 欢迎收听科学有故事

[00:00:09] 比科学故事更重要的是科学

[00:00:33] 仰望星空

[00:00:35] 天文学史话

[00:00:36] 今天我继续为大家讲海王星的发现

[00:00:40] 1846 年9月23日

[00:00:44] 德国柏林天文台的台长家了

[00:00:47] 突然收到一封陌生人的来信

[00:00:50] 这封信还是从遥远的法国寄来的发信人的名字叫做勒维耶

[00:00:57] 勒维耶

[00:00:57] 在信中这么写道

[00:00:59] 尊敬的台长先生

[00:01:01] 请您在9 月23 日晚上将望远镜对准摩羯座德尔塔星之东约五度的地方

[00:01:09] 你就能找到一颗新的行星

[00:01:12] 它的圆面直径约三角秒

[00:01:15] 每天运动69 角秒

[00:01:18] 这个加了就大吃一惊啊

[00:01:20] 这简直就像是一封上帝寄来的邮件吗

[00:01:23] 连收到的时间都像是精心设计过的

[00:01:27] 家乐和助手们依照这个神奇开始了观测

[00:01:31] 一切都精确得令人难以置信几天后

[00:01:35] 这个家了

[00:01:36] 就向全世界宣布内科影响了天王星的未知行星找到了它被命名为海王星

[00:01:45] 一个月以后当家了站到了那个寄信人勒威耶面前时又大大地吃了一惊

[00:01:52] 这个勒威耶居然是一个30 出头的年轻人

[00:01:56] 而且呢一笑起来就会脸红显得既羞涩又腼腆

[00:02:02] 这个加了就冲上去给了他一个拥抱

[00:02:04] 还下了这个小伙子一大跳

[00:02:07] 加了就问这个小伙子黑你是怎么做到的

[00:02:12] 这个勒威耶呢

[00:02:14] 就拿出了厚厚的一叠稿纸说道

[00:02:17] No 就是这样

[00:02:19] 我用纸和笔计算了好多年呢

[00:02:22] 加了在看完这个小伙子的计算稿后不仅大为叹服

[00:02:27] 一共有33 个方程组要把这堆方程组给解出来

[00:02:31] 确实需要超高的智慧

[00:02:34] 耐心和毅力

[00:02:36] 要知道啊

[00:02:37] 这个家了几乎是用了一辈子在望远镜中寻找海王星

[00:02:42] 但一直就从未找到过

[00:02:45] 没想到眼前的这个年轻人居然仅仅只用纸和笔就战胜了自己的设备和多年的经验

[00:02:54] 以万有引力定律为核心的天体力学确实是威力无穷

[00:02:59] 海王星的发现又反过来证明了万有引力定律的正确性

[00:03:05] 但是故事到这里却并没有结束在英国皇家天文学会的会长艾里在得知了加了的发现过程后悔得肠子都青了

[00:03:17] 因为正是他的傲慢

[00:03:20] 把海王星的发现权拱手让给了法国人

[00:03:25] 这又是怎么回事呢

[00:03:27] 原来早在一年前有一个26 岁的青年人叫亚当斯带着他的论文求见了艾里

[00:03:35] 但是傲慢的爱里呢

[00:03:36] 没有把这个毛头小伙子给放在眼里

[00:03:39] 敷衍了事的对付了他论文根本就没有怎么仔细看就束之高阁了

[00:03:45] 在听说法国人发现了海王星之后呢

[00:03:48] 爱丽就立即想起了这篇论文

[00:03:51] 他马上又把它翻了出来

[00:03:53] 一看之下那真叫后悔啊

[00:03:55] 肠子都快青了

[00:03:57] 原来亚当斯的计算结果与勒威耶几乎是一模一样的

[00:04:03] 这篇论文居然就在他的眼皮底下这么搁置了一年多

[00:04:08] 你说这能不叫爱丽后悔不迭吗

[00:04:12] 不过呢

[00:04:13] 这个勒维耶和加勒倒是非常的谦虚

[00:04:16] 在得知了亚当斯的论文后

[00:04:19] 她们主动要求把海王星的发现权让给亚当斯

[00:04:23] 而亚当斯呢

[00:04:24] 居然也是谦让

[00:04:25] 最终天文学界一致决定让他们三个共享海王星的发现权

[00:04:31] 那么就皆大欢喜了

[00:04:33] 海王星距离地球约30 个天文单位公转周期是165 年

[00:04:40] 从发现到现在也就是二

[00:04:43] 现在201 6年刚刚转了一圈多一点点太阳系的疆域又扩大了一倍

[00:04:50] 这个时候的人类呢

[00:04:51] 就已经认识到了小小的太阳系的尺度与遥远的恒星世界比起来

[00:04:57] 根本就不值得一提了

[00:05:00] 在太阳系中我们还可以用千米或者天文单位也就是are you 来表示距离

[00:05:06] 但是如果用这个单位来表示恒星到我们的距离

[00:05:10] 那就显得太小了

[00:05:12] 比方说吧离地球最近的恒星是半人马座阿尔法星也就是那个著名的三体星了

[00:05:19] 他离我们有多远呢

[00:05:21] 通过已知的日地距离和测得的半人马座阿尔法的周年视差可以计算出它离我们的距离是四零六八一一四一零三二零九七千米

[00:05:34] 大概也就是四十万亿多千米

[00:05:36] 这样子的一个数值

[00:05:39] 或者也可以写为271397 AU 呃

[00:05:43] 也就是271937 AU 这个数字呢

[00:05:47] 看起来实在是太庞大了

[00:05:49] 这还只是离我们最近的一颗恒星

[00:05:53] 于是

[00:05:53] 天文学家们就找到了另外一个更好的单位光年

[00:05:58] 这也就是光在一年中走过的距离

[00:06:02] 这个数字是九万四千六百零七一千米或者等于61037 AU

[00:06:11] 如果用光年为单位的话

[00:06:13] 那么半人马座阿尔法离我们就只有4 .3 光年了

[00:06:18] 不过

[00:06:19] 这个4 .3 光年又是什么样的一个概念呢

[00:06:22] 让我来帮助你理解一下我们坐飞机从北京飞到上海大约是需要两小时飞行时速约10 00公里

[00:06:31] 如果坐这架民航客机飞去半人马座阿尔法星需要多久呢

[00:06:36] 计算结果是46 亿多年

[00:06:40] 这个数字大的有点超过一般人对数量的理解能力了

[00:06:43] 对吧

[00:06:44] 那我再换个说法

[00:06:46] 人类目前为止发射到宇宙中最快的飞行器是1977 年发射的旅行者一号太空探测器那么经过了几次引力助推以后呢

[00:06:57] 他现在的飞行速度是三十千米每秒这个速度是多快呢

[00:07:02] 相当于子弹飞行速度的30 倍

[00:07:06] 如果用他从上海飞到北京的话只需要不到一分钟

[00:07:10] 即便飞去月球也只需要3 .5 个小时就是这么快的一个飞行器用它飞到半人马座阿尔法星的话也需要4 .3 万年注意这还仅仅是离我们最近的一颗恒星

[00:07:26] 如果你在理解了这个距离的遥远程度后感到大吃一惊的话

[00:07:32] 那么19 世纪中叶的那些天文学家们在首次意识到恒星离我们有多遥远时

[00:07:38] 其吃惊的程度只会比你大不会比你小

[00:07:42] 那个时候的人们还只能用马车或者火车要跑多久来帮助自己理解到底有多远

[00:07:49] 你想想他们是不是会更吃不消

[00:07:51] 那些庞大无比的天文数字呢

[00:07:54] 天文学家比普通人更吃惊的是

[00:07:57] 他们明白那些能射出视差的恒星只不过是离我们最近的一些恒星罢了

[00:08:04] 真正遥远的恒星离我们有多远是一件

[00:08:06] 想想都会让脑子腾云驾雾的事情

[00:08:10] 我们人类终于意识到几千年以来

[00:08:13] 我们自以为是整个宇宙的太阳系其实只不过是宇宙中小小的一粒微尘而已

[00:08:21] 外面的世界很大很大

[00:08:23] 要真正认识宇宙人类只不过刚刚起步而已

[00:08:28] 每当到了夏末秋初之际

[00:08:31] 壮观美丽的银河就会出现在我们头顶的星空很多人可能长这么大就从来没有见过银河

[00:08:39] 因为现在城市里面光污染都很严重

[00:08:42] 晚上的天空根本就黑不下来

[00:08:44] 肉眼也根本无法看到银河

[00:08:47] 这是一件相当遗憾的事情

[00:08:49] 不过呢

[00:08:49] 我在今天的节目封面上给你配了一副壮观的银河的景象

[00:08:54] 注意啊

[00:08:55] 这是实拍的不是画出来的

[00:08:58] 那么我曾经在新疆的吐鲁番和澳大利亚的墨尔本确实看到过如此壮观

[00:09:05] 美丽的银河

[00:09:07] 大家在有生之年一定要想办法去领略一番

[00:09:11] 不过呢

[00:09:11] 在没有光污染的古代夜空中最壮观的天象便是这横亘在天空中犹如一条大河般的银河了

[00:09:21] 因此呢

[00:09:22] 对于银河自古就有许多种传说

[00:09:26] 全世界各地的传说都还不一样

[00:09:28] 中国人认为银河就是天上的一条真正的大河

[00:09:32] 它阻隔了牛郎和织女的相会

[00:09:35] 那么在罗马神话中银河是天神朱比特的老婆朱诺的奶水飙射出来撒了一路行程的

[00:09:43] 所以在英语里银河诗游客为传说

[00:09:47] 当然都是不靠谱的啦

[00:09:50] 第一个看到银河真相的人又是我们的老熟人

[00:09:54] 伽利略先生

[00:09:55] 当他用望远镜对准了银河后

[00:09:58] 他发现银河呢

[00:10:00] 看上去像牛奶一样的白雾

[00:10:02] 实际上是由无数的极为暗弱的恒星构成的

[00:10:07] 多的简直令他难以置信

[00:10:10] 后来呢

[00:10:11] 一代又一代的天文学家用望远镜仔细的观测银河证实了银河确实是由难以计数的恒星组合在一起形成的

[00:10:22] 大家还记得上一节中

[00:10:23] 我们讲到的那位第一个发现天王星的赫歇尔吗

[00:10:28] 正是他首先开始探索恒星世界的奥秘

[00:10:33] 他把北半球的天空呢

[00:10:35] 就分成了68 3个区域

[00:10:37] 然后像扫地一样逐一观测记录每个区域恒星的数量

[00:10:43] 他一共观测了1083 次详细记录了近11 .8 万颗恒星的位置

[00:10:50] 他发现所有的恒星似乎都聚集在一个状如魔盘的系统里面

[00:10:56] 我说的这个魔盘就是指磨黄豆的那个魔盘

[00:11:00] 赫歇尔的这个发现呢就被当时的天文学界称之为圆盘理论

[00:11:07] 实际上他已经很接近我们今天知道的银河系的真相了

[00:11:11] 可是这个和希尔在年龄大了起来以后呢

[00:11:14] 他居然又开始怀疑自己的这个研判理论是错的

[00:11:18] 在他去世之前他就郑重的嘱托

[00:11:21] 他的儿子要替他继续完成这项研究他的儿子呢

[00:11:26] 就叫j j er

[00:11:28] 这个杰克希尔在当时也是非常出名的天文学家他做了一件让所有人都瞠目结舌的事情

[00:11:36] 他把他老爸的内尊著名的大炮望远镜给拆卸装船不远万里运到了

[00:11:43] 南非的好望角在那里建了一个观测站

[00:11:47] 为什么要在南非的好望角呢

[00:11:49] 第一是他想去观看一下南半球的星空

[00:11:53] 因为之前一直在观测北半球的星空吗

[00:11:56] 北半球的星空

[00:11:57] 毕竟观测了这么多年

[00:11:59] 所以呢

[00:12:00] 他就想南半球的星空还没有怎么观测过这是一方面的原因

[00:12:04] 另一方面的原因呢

[00:12:06] 非洲的好望角的天空呢

[00:12:07] 确实非常非常的干净

[00:12:09] 特别适合于建立观测站

[00:12:13] 这个结合谢尔呢

[00:12:14] 就按照他老爸传授给他的方法把天空分成了30 00个区域

[00:12:19] 然后用三年的时间观测了6 .9 万颗恒星

[00:12:24] 他的统计结果证实了老赫歇尔的这个圆盘理论是对的

[00:12:31] 于是就在这个赫希尔父子的卓越努力下

[00:12:34] 银河系的出不正确的概念

[00:12:36] 建立了起来

[00:12:38] 尽管在赫歇尔之前也有一些人提出过类似的银河系结构的理论

[00:12:43] 例如英国的哲学家赖特和德国的哲学家康德

[00:12:49] 他们凭借着一颗哲学家的想象力丰富的大脑就凭空想象出了银河系的结构和形状

[00:12:57] 尽管他们的不少设想与我们今天知道的银河有类似的地方

[00:13:02] 但是在天文学界正式得到承认的是喝希尔父子而不是他们之前的莱特和康德为什么呢

[00:13:11] 因为科学重视的不仅仅是结果

[00:13:14] 更重视方法和过程

[00:13:17] 哲学家可以在头脑中随意地创造各种各样的理论

[00:13:21] 他们只关心自己的理论是否能听上去有道理

[00:13:25] 而且呢不自相矛盾

[00:13:27] 他们往往不会去关心如何通过观测和实验来检验自己理论的正确性

[00:13:33] 这就有点像做无本买卖了

[00:13:35] 如果说的不对

[00:13:36] 反正也没什么损失

[00:13:38] 反正就是凭空推测的吗

[00:13:40] 没花太多的代价

[00:13:42] 但如果万一说对了

[00:13:44] 哪怕有时候只是说对了一部分或者貌合神离地猜中了一些这可就能青史留名了

[00:13:51] 这样的例子在科学史上其实挺多见的呃

[00:13:55] 比如古希腊的阿里斯塔克

[00:13:58] 被誉为古代哥白尼因为它比哥白尼早了2 000年就提出过日心地动的猜想

[00:14:04] 但客观的说他这种毫无成本的猜想与哥白尼的思考方式不是一个级别的

[00:14:11] 他的天文知识和思维能力

[00:14:13] 不会比同时代的亚里士多德柏拉图

[00:14:15] 他们高明

[00:14:16] 只不过他的猜想恰好蒙对了答案而已

[00:14:20] 这在我看来就根本不是真正的解题

[00:14:24] 再比如古希腊的德谟克利特早在20 00多年前

[00:14:28] 他就提出了原只说这也是典型的蒙对答案名垂青史了

[00:14:33] 事实上德谟克利特脑子中的原子和现代科学所说的原子完全不是同一种东西

[00:14:40] 可以说

[00:14:40] 除了名字是一样的

[00:14:42] 根本就没有其他什么是一样的

[00:14:44] 但人家毕竟与正确答案听上去有那么一点像了

[00:14:48] 于是他的这个名声捡来的

[00:14:50] 真的是很合算

[00:14:52] 再比如

[00:14:52] 更近代一点的布鲁诺

[00:14:54] 他其实早就提出了太阳不是宇宙的中心

[00:14:58] 而是一颗普通的恒星

[00:15:01] 他认为

[00:15:01] 宇宙是无限大的

[00:15:04] 但布鲁诺呢

[00:15:05] 它是猜想他是用哲学思辨的方式凭空想出来的

[00:15:10] 因而在科学界不会把破除太阳中心思想的功劳归于布鲁诺

[00:15:17] 真正的科学工作者在创立一套理论提出一个模型之前必然要经过艰苦卓绝的观察和实验用数学的方法

[00:15:28] 对自己的理论

[00:15:30] 不但要有定性

[00:15:31] 还要定量

[00:15:33] 同时呢

[00:15:34] 还一定要做出可以被检验的预言

[00:15:37] 这个老赫歇尔正是这样的一位天文学家这位乐师出身的天文学家

[00:15:44] 如果搁在今天一定会被贴上几个标签

[00:15:48] 比如说非科班的

[00:15:50] 业余的等等

[00:15:52] 但是以他采用的方法和所做出的成就来看

[00:15:56] 我相信不会有人再质疑他的专业性是他第一个用科学的方法

[00:16:03] 初步建立起了银河系的正确模型

[00:16:06] 我本人呢

[00:16:07] 非常讨厌有些人爱你大学专业是不是某个学科来区分一个人是业余还是专业

[00:16:14] 而不是以这个人实际具备的专业技能和研究方法来区分

[00:16:20] 在这些人简单的头脑

[00:16:22] 看来只要一个人

[00:16:24] 大学四年没有学过专业课

[00:16:26] 那么就会被一辈子贴上了业余或者非科班的标签

[00:16:31] 但我认为人生有很多个四年并不是只有第一个四年才能学习专业知识的并且众所周知的是

[00:16:41] 至少在中国吧

[00:16:43] 大多数的大学生上课其实不听课的真正的学习基本上也都是靠自学

[00:16:49] 那么

[00:16:49] 是否在校园中学习是否是顶着一个大学生的头衔在学习真的有那么决定性吗

[00:16:57] 好吧

[00:16:58] 我承认啊

[00:16:58] 我现在有点跑题了

[00:17:00] 让我们回到正题上来吧

[00:17:03] He 希尔父子建立的仅仅是一个初级的银河系观念对银河系更深层次的认识

[00:17:10] 我们要放到下一节去讲在本节我还要讲讲老赫歇尔的另外两个重大发现这两个发现为后人打开了一扇窥视宇宙的窗户

[00:17:22] 我们在前面呢

[00:17:23] 就已经提到过哈雷首次发现了恒星有自行的现象

[00:17:28] 也就是自己的自行动的行自己会动的现象

[00:17:32] 这个自行现象呢

[00:17:33] 就让许多的天文学家发出了这样的一个疑问自行现象的真实原因到底是恒星在运动还是太阳在运动或者是两者都在运动呢

[00:17:45] 这就好像日月星辰的东升西落其实是地球自己在转而以现象并不一定直接反映本质

[00:17:54] 老和谐

[00:17:55] 对这个问题的思考

[00:17:56] 结论是都在动

[00:17:58] 那么要如何证实

[00:18:00] 太阳在运动呢

[00:18:02] He Xi er 努力地思索着这个问题

[00:18:05] 这就是他和布鲁诺的区别

[00:18:07] 布鲁诺不会去想如何证明

[00:18:09] 而赫歇尔就会努力去想该怎么去证明他的这个猜测

[00:18:15] 可惜啊

[00:18:15] 冥思苦想之后他就想到了一个方案

[00:18:18] 这个方案呢

[00:18:19] 确实非常的了不起

[00:18:21] 至少以当时的人类的见识来看这个方案绝对是了不起的

[00:18:26] 柯希尔是这么想的

[00:18:28] 如果说太阳确实在带着地球一起朝某个方向运动的话

[00:18:33] 那么就应该能在地球上观测到路灯效应

[00:18:38] 啊

[00:18:38] 什么是路灯效应

[00:18:39] 我打个比方

[00:18:40] 如果你坐在马车上行进在一条两边有路灯的路上

[00:18:45] 那么你朝前方看你会看到前方的路灯似乎是从一个点向两边散开运动

[00:18:52] 如果你朝后方看呢

[00:18:54] 看到的景象就正好相反

[00:18:56] 所有的路灯都是从两边向一个中心点运动

[00:19:01] 依照这个路灯效应的原理

[00:19:03] 如果太阳朝某个方向运动

[00:19:06] 那么在运动方向上的恒星就会向四周散开

[00:19:10] 而另一个背向运动的方向上看起来所有的恒星则是向某一点聚拢的

[00:19:17] 当然如果恒星本身也是在运动的话规律可能不是那么容易发现

[00:19:22] 但只要观测的恒星足够多

[00:19:24] 路灯效应还是一定可以被观测到的

[00:19:27] 有了理论就可以靠理论来指导具体的行动了

[00:19:31] 柯希儿

[00:19:32] 于是呢

[00:19:32] 就按照他的这套思路开始了

[00:19:35] 小心的观测和求证这个呢

[00:19:38] 就是我前面说的一个科学理论

[00:19:41] 首先要提出可以被检验的预言

[00:19:44] 然后再去验证这个预言是否正确

[00:19:48] 那么这个和希尔到底有没有观测到路灯效应呢

[00:19:54] 科学有故事下一期接着为您讲

[00:20:02] 我是卓老板

[00:20:03] 我是吴金平

[00:20:04] 我是王杰

[00:20:05] 我们是科学声音

[00:20:11] 这一期节目是在山城重庆为大家录制的这个中国著名的火炉之一确实非常的热

[00:20:20] 所以这期节目录完呢

[00:20:21] 真是满头大汗了

[00:20:23] 因为我录的时候

[00:20:24] 要把空调给关了吗

[00:20:25] 否则噪音太大

[00:20:27] 前两天在北京

[00:20:29] 我们科学声音组织成功的举办了第一次听众见面会

[00:20:34] 虽然参加的人数不多

[00:20:36] 但来的

[00:20:37] 我觉得个个都是精兵强将

[00:20:40] 每一个人分享的主题和知识都非常的有趣

[00:20:44] 这次聚会的录音呢

[00:20:46] 我们也会把它一点一点的整理出来

[00:20:49] 然后在我们的节目中放出来

[00:20:52] 左老板正在很辛苦的做这件事情

[00:20:55] 其中有一些听众的知识分享

[00:20:57] 我认为是相当精彩的

[00:21:00] 其中给我印象最深刻的有两个

[00:21:03] 一个是陈腐粉碎机带来的城市学的一个演讲

[00:21:07] 他说的是城市和洪水的一个关系特别有意思

[00:21:11] 完全可以把他的这个演讲延展成一个科幻小说

[00:21:15] 另外一个知识分享是牛仔很忙

[00:21:18] 给我们带来的快速射电暴的一个知识牛仔很忙

[00:21:22] 是一个专业的天文工作者

[00:21:24] 他工作的单位是新疆的一个射电望远镜阵列

[00:21:29] 他是一名在读的博士生

[00:21:31] 所以呢

[00:21:32] 它带来的这个知识分享

[00:21:33] 可以说是现代天文学最前沿的一些研究方向

[00:21:37] 可以说令我脑洞大开

[00:21:39] 而且他讲的内容完全可以成为一部科幻小说的动机

[00:21:45] 如果大家对这些感兴趣的话呢

[00:21:47] 请您一定要留意我们科学声音的节目

[00:21:50] 我们会陆续放出这些有趣的知识分享

[00:21:54] 我今天还要给所有听过仰望星空

[00:21:57] 这个专辑的朋友们呢

[00:21:58] 打一个预防针

[00:22:00] 可能在后面的一段时间里头我更新这个专辑的频率会有所下降

[00:22:06] 因为接下去的几周里面我碰到一些工作上的事情会非常的忙

[00:22:11] 而且更重要的是我收到了基本别人送给我的最新的基本关于宇宙学方面的书

[00:22:18] 我这两天呢

[00:22:19] 才刚看了一些我就发现很多我的知识和观念呢

[00:22:22] 需要更新而仰望星空

[00:22:24] 这个专辑马上就要开始讲涉及到宇宙学方面的内容了

[00:22:29] 所以我觉得我有必要再讲之前把我手上的这几本书系统地看完把我脑中已经建立起来的可能有一些过时的知识在更新一遍

[00:22:41] 这样或许能让我仰望星空

[00:22:42] 这个专辑做得更好一些槽点也少一点

[00:22:47] 就像卓老板在付费专辑中一开头说的知识这个东西啊

[00:22:51] 就得不时的更新

[00:22:53] 我呢也得好好更新一下我的知识了

[00:22:57] 好了

[00:22:58] 非常感谢您还能够把我结尾的这些废话给听完

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[00:23:16] 嗯

[00:23:17] 没错

[00:23:17] 刚才那一点声音确实是我排了一点气好

[00:23:20] 谢谢大家

[00:23:21] 我们下期再见