诺贝尔奖物理学奖得主：解开星空里蕴藏的奥秘

2017年10月3日，瑞典皇家科学院宣布，本年度的诺贝尔奖物理学奖颁给LIGO科学合作组织的三位主要成员：雷纳·韦斯（ Weiss）, 巴里·巴瑞希（Barry ）, 吉普·索恩（Kip ） ，以表彰他们直接探测到了引力波。

10月16日，全球数十家天文机构同时宣布人类第一次探测到了双中子星并合产生的引力波。

这场天文学界的狂欢不断出现在各大新闻媒体平台，1.3亿光年外的那次震荡不仅让科学工作者兴奋不已，也让普通人感受到了一点激动。

科学家们的理论和术语纵然难以理解，好莱坞科幻电影早已用画面向公众普及了星际旅行、奇点、黑洞等等天文学“知识”。

人类自从在地球上出现以来，就一直试图解开星空里蕴藏的奥秘。

站在一个新的历史起点上，回顾这一段漫长的历史，或许能更好地帮我们理解人类在宇宙的位置。

迷雾中的天文学

在史前时期，航海者和农夫最需要从天空获得实际的服务。王国的管理、宗教的运行也离不对太阳、月亮和星星的密切研究。

依靠肉眼年复一年的观测，古人们依然取得了令人瞩目的成就。

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现代天文学的开端最初在公元前第三个和第二个千年的史前迷雾中浮现，起始于在埃及和巴比伦发展起来的日趋复杂的文化。在埃及，一个辽阔王国的有效管理依赖于一部得到认可的历法，而宗教仪式要求有在夜间获知时刻以及按基本方向定出纪念物（金字塔）方位的能力。在巴比伦，王位和国家的安全依赖于正确解读征兆，包括那些在天空中被见到的征兆。

——《天文学简史》

”

公元前750年

巴比伦天文学家发现了月球停变周期是18.6年，并借此创造了第一部天文年历。

公元前3世纪

希腊人知道地球是一个球体，埃拉托斯特尼还对地球的实际大小做出了相当准确的估计。

公元前388年

柏拉图创立了柏拉图学派，影响力延伸到未来2000年。该学派认为宇宙万物和谐运作，太阳、月亮和其他星体都围绕地球转动。

柏拉图与亚里士多德，拉斐尔《雅典学派》

公元140年

托勒密出版了他的《天文学大成》诺贝尔奖物理学奖得主：解开星空里蕴藏的奥秘，书中的星表包含了被编排成48个星座的超过1000颗恒星，给出了每颗恒星的经度、纬度和视亮度。随后他的著作被译介给欧洲和阿拉伯地区的天文学界，他的地心说理论在欧洲统治了1500年之久。

手持浑天仪模型的托勒密，藏于巴黎卢浮宫

在中世纪的黑暗中望向天空

在文艺复兴的璀璨光芒映照下，中世纪被称为“黑暗的年代”。教会对知识和人性的限制尤为突出。但是，天文学却在这时开始复兴。

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天文学以及占星术在拉丁世界的复兴是在第一个千年的末期开始的。当时星盘从信仰伊斯兰教的西班牙传入了西方。1085年，伟大的穆斯林中心托莱多陷入了基督教徒之手，伊斯兰的知识宝库，特别是希腊文变得可以理解了。翻译家移居到西班牙，最著名的是克雷莫纳的杰拉尔德，他数不清的译作中包括有《天文学大成》和撒迦里的《托莱多天文表》

——《天文学简史》

”

公元1126年

伊斯兰教国家和印度的天文学著作在西班牙科尔多瓦被翻译成拉丁文，向欧洲天文学家介绍了伊斯兰世界和印度的天文学成果。

公元1543年

尼古拉斯·哥白尼出版了《天体运行论》，阐述了一套完整的日心宇宙观，但不加署名的序言却提出这里的太阳的运动只是一种方便的计算手段。

哥白尼与神对话天文学简史，马泰伊科绘

公元1572年

第谷·布拉赫观测到一颗亮到足以白昼可见的恒星状天体出现在仙后座，最终证明：天空的确能够改变。

从望远镜开始的革命

哥白尼的日心宇宙观虽然不断得到支持者，但是他主张地球是运动的则提出了一整套的问题：是什么使地球运动？我们没有感觉到运动，是怎么回事？我们又如何说明基督教《圣经》中那些似乎暗示了太阳在运动的段落？

望远镜的出现，给了天文学家们更精确的“眼镜”，得以看到先辈们未曾见过的奇观，论证全新的理论。

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直到发明望远镜为止，像他们的前辈那样，每一代天文学家看到的都是相同的天空。在即将到来的岁月中，伽利略用他的望远镜看到了在他之前无人见过的奇观：自创世以来就隐匿于视线之外的恒星，围绕木星运转的4颗卫星，土星奇怪的附属物……从他的时代起，每一代天文学家都将比他们的前辈拥有更巨大的优势，因为他们拥有的设备允许他们去接近迄今未见的、未知的，因而未曾研究过的对象。

——《天文学简史》

”

公元1608年

荷兰眼镜制造工匠汉斯·利伯希发明了望远镜，这项发明迅速传遍欧洲，科学家开始制造自己的仪器，开启了天文学革命。

公元1609年

约翰内斯·开普勒（1571—1630）发表《新天文学》，采用太阳作为太阳系的中心，并在其后著作中阐述关于行星运动的三大定律。

公元1610年

伽利略发表《星际使者》天文学简史天文学简史，宣告了他利用自制的望远镜所获得的发现，并继续支持哥白尼的学说。

伽利略在罗马宗教裁判所，克里斯蒂亚诺·班蒂绘

公元1687年

牛顿发表《自然哲学的数学原理》，最初的草稿只有9页，阐述了引力和运动的理论。

牛顿1672年制造的第二个望远镜复原品

公元1781年

业余天文观测者威廉·赫歇尔发现了天王星，拓展了太阳系已知的边界。

走入遥远的星辰大海

牛顿的哲学着力研究宇宙的动力学，在18、19世纪，对恒星的研究又转向了对光的研究。因为，不管观测者是否意识到，他们观测到的是光，而不是天体本身。

进入20世纪，爱因斯坦的广义相对论又引发了新一轮的革命。

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19世纪中期，天文学的变革标志着我们已开始讲述的故事的终止和另一个故事的开始。天文学研究现在成了科学家和工程师小组的团队工作。射电望远镜在人眼看不见的波长处截取辐射——信息。镜面不断增大的光学望远镜建在山顶，高出绝大部分的地球大气，并且主要是在南半球，在那儿，大多数有意义的深空天体有待观测。新的技术极大地增加了获得的信息量。

——《天文学简史》

”

1916年

德国物理学家卡尔·史瓦西根据爱因斯坦的广义相对论创立黑洞理论的基本框架。

1929年

埃德温·哈勃发现宇宙不断在膨胀，为宇宙大爆炸理论提供了有力支持。

哈勃在威尔逊山观测台使用过的望远镜

1957年

苏联发射第一颗人造卫星，四个月后，美国也发射了人造卫星。

1976年

NASA的两颗探测器抵达火星。

2013年

首次探测到距太阳170光年的白矮星GD61周围有含水行星的残骸。

2015年

LIGO首次探测到引力波。

2017年

LIGO和Virgo联合探测到引力波，也是人类探测到的第四个黑洞并合引力波，标志着天文学进入“多信使时代”。

双中子星并合模拟图。图片来源：ESO/L. Calçada/M.

从肉眼观测到射电望远镜和空间探测器，天文学家不断在获得关于宇宙传递给人类的信息。

纵观人类的历史，再比较地球的历史、宇宙的历史，不禁让我们越发觉得自身渺小。光是破解行星运动的轨迹诺贝尔奖物理学奖得主：解开星空里蕴藏的奥秘，我们就花费了几千年的时间。

然而，地球目前仍然是人类已知唯一的有智慧生物的星体，也是我们在广阔宇宙中的唯一家园。

不过，2017年探测到的这一段引力波，在未来又会是如何的定位呢？

只能留给历史来解答了。