向宇宙出发——12位天文学家的探索与发现

在本书中，读者将遇见12位天文学家。他们在天文学领域的探索和发现，为20世纪对时间和空间的理解带来了革命性的影响。从乔治·黑尔到弗兰克·德瑞克再到布赖恩·施密特，本书具体描述了这些科学先锋人物的人生和成就。读者将对12位天文学家的人生主线，他们生活时期的政治、经济和社会事件，他们的工作伙伴等都会有更清晰的理解。 

“科学探索”系列丛书的8部分册都贯穿一个简单而强大的思想——科学技术是人们在日常生活中理解世界和彼此了解不可缺少的一部分。结合人物传记、科学原理和历史，每本书都通过影响社会和为后续研究打下基础的创新将科技思想的进程娓娓道来。
《向宇宙出发》是这个系列的其中之一。本书全面介绍了为天文学发展作出突出贡献的12位杰出科学家。每一章包括科学家取得的成就、个人性格、遇到的专业困难以及有价值的贡献，正文后附生平表及扩展阅读等参考文献。
本书的作者丽莎·扬特是一位有40年经验的教育及纪实作家。她撰写或编辑的图书有50多部，都是科学家的传记，特别是女科学家和与医学或生物学相关专题。丽莎·扬特女士的系列书籍包括《从事科学和数学的女性》、《生物技术和基因工程》及《当代女科学家》。其中《生物技术和基因工程》一书获得《书单》杂志着重点评，《当代女科学家》一书被提名为纽约公共图书馆的*“青少年图书”。

前言
鸣谢
阅读提示
章
聚集更多光——乔治·黑尔和大型光学望远镜
第二章
大量星系——埃德文·哈勃和膨胀的宇宙
第三章
大耳朵——格罗特·雷伯和无线电天文学
第四章
宇宙烟花——乔治·加莫夫和宇宙大爆炸
第五章
那里有生命吗——弗兰克·德瑞克和寻找地球以外星体生命
第六章
X射线超人——里卡尔多·贾科尼和X射线天文学
第七章
太空中的一只眼——赖曼·斯皮策和哈勃太空望远镜
第八章
看不见的宇宙——维拉·鲁宾和暗物质
第九章
其他星体，其他世界——乔弗雷·马西、保罗·巴特勒和太阳系以外行星
第十章
“恐怖”的结局——索尔·皮尔姆特、布赖恩·施密特和暗能量
学科发展年表

 　　现代科学与发明的关键性进展建立在一些看似简 单却具真知灼见的想法之上，那就是——科学技术与 人们的生活息息相关。事实上，它们也正是我们探寻 这个世界的秘密、重新塑造这个世界的一部分，也在 某种程度上改变了人类的生活。
     在一百多万年前，现代人类的祖先开始将石块制 成工具，这样他们便可与周围的食肉动物竞争。大约 从3.5万年之前开始，人类开始在岩洞的石壁上绘制 精美的壁画与其他手工艺品，这些都表明技术已与人 们头脑中的想象、与人们所讲的语言交融在一起，一 种崭新的躁动难安的艺术世界的帷幕渐次拉开。人类 不仅在塑造着他们所处的世界，还用艺术的方式去表 现它，用自己的头脑去思考，思考世界的本真及其含 义。
     技术是文化的基本组成部分。许多地方的神话传 说中都有一个叛逆者的形象，他轻而易举地摧毁了既 定的顺序，而代之以令人耳目一新的饱含颠覆性的可 能。在许多神话里，都可提炼出这样一个例子：一个 叛逆者，例如一只来自美国的山狗或者乌鸦，从上学 科发展年表帝那儿偷来了火种，并将它交到人类手上 。所有的技术工具，无论是火、电还是锁在原子与基 因中的能量，都如同一把双刃剑，仿佛从那个叛逆者 手中接过来似的，它们发出的能量既可以治愈人类的 创伤，又可以给人类致命的一击。
     一个技术的发明者常常会从科学发现中寻找灵感 。就像我们所知道的一样，当今的科学远比技术要年 轻，回溯历史，便可发现它起源于大约500年前的文 艺复兴时期。在那个时期，艺术家与思想家们开始系 统地探寻自然的秘密；而个现代科学家，例如列 奥纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452- 1519）与伽利略。伽利莱（Galileo Galilei， 1564-1642），在一些器具的帮助下，通过做实验， 拓展了人们对于物体空间位置的认识。紧接着，一场 革命性的解放运动轰轰烈烈地展开了，代表性的 则是以下几位天才：在机械制作与数学方面有着卓越 贡献的艾萨克。牛顿（Isaac Newton，1643-1727） ；发现生物进化规律的查尔斯·达尔文（Charles Darwin，1809-1882）；在相对论与量子物理方面有 着开创性贡献的阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）以及现代基因学的鼻祖詹姆 斯·D.沃森（James D.Watson，1928- ）和弗朗西 斯.克里克（Francis Crick，1916-2004）。当今科 技领域新出现的基因工程、微缩工艺以及人工智能等 各领域都有着能够独当一面的主导者。
     像牛顿、达尔文以及爱因斯坦这些鼎鼎大名的名 字都能够紧密地与那些科技革命联系在一起，这些革 命代表了现代科技中作为个体的人的重要性。这一系 列的每本书都遴选了10余位在科学技术方面作出杰出 贡献的先锋者，并将目光集中在他们的人生与成就上 。每一本书都开辟了一个新的领域：海洋科学、现代 遗传学、现代天文学、法医学与数学模型。尽管早 的开拓者起到了重大作用，但这套书论述的重点则是 20世纪以来甚至是当今的研究者。
     每一卷的传记都按照一定的顺序排列，这种顺序 反映了作为个体的研究者的重大成就的变化过程，但 是他们的人生经历常常是枝蔓缠绕，不那么容易一下 子看清。每个人的具体成就都离不开他们当时所处的 环境，也离不开他们工作中的协作者以及给他们的研 究提供帮助的外界力量。牛顿有一句名言：“倘若说 我能（比其他人）看得更远，那是因为我站在巨人的 肩膀上。”每一位科学家或发明家的成就都不是无源 之水，而他们甚至要经过一个跟前人暗暗较劲的过程 才能超越他们。作为个体的科学家与发明家也与他们 的实验室的其他同事乃至别处的人发生着种种联系， 有时还得益于广泛的集体努力，例如20世纪末启动的 政府赞助与私人赞助，它们为人类基因组的研究提供 了一些细微的帮助。科学家与发明家不但影响着经济 、政治与社会力量，反过来也受着它们的影响。在本 书所属的这个系列中，科学和技术活动与社会制度的 发展之间的关系也是一个重要议题。
     在传记之外，本书还备有扩展材料，提供了另外 一些特定的研究对象。每一章后面都附了一份年谱以 及扩展阅读的建议。除此之外，在每本书的末尾还附 有学科发展年表。在书中还插入了以下一些工具条， 以便给我们提供一种更好的视角，从而更快地进入到 那个由科学家与发明家共同构建的世界中去： 相关链接：描写一些具有个性特征的工作与科技 发展的联系 亲历者说：为发现与发明提供手资料 争论焦点：对由发现与发明引起的科学或伦理问 题的探讨 其他科学家：描述的是一些在这项工作中起到重 要作用的人 相关发明：展示了一些与之类似的或相关的发明 社会效应：提供了有关发明创造对我们的社会或 个人生活的影响的相关讯息 科学成果：解释了一名科学家或发明者如何应付 一项具体的技术上的难题或者说挑战 未来趋势：描述了随着时间的变化，这些技术所 发生的进展，一些相关数据也在此处被公布 在这套书中，我们讲述的是人类不断寻求真理、 勇于探索、不懈创新的故事，我们也希望亲爱的读者 能够被这些故事吸引、鼓舞，得到一种潜在的力量。
    我们希望能够给读者铸造一座桥梁，一起走进科学与 发现、发明的世界，并且能够尽情游弋于这个广阔的 世界中，在其中找到内心更深刻的共鸣。

　　看不见的光环 20世纪70年代中期，鲁宾和福特回到了研究星系 运转速率的 工作上，这次他们研究了比仙女座更遥远的星系。由 于这些星系看 起来比仙女座要小，科学家们可以每隔几个小时就清 楚地观测到一 个“小片”穿过星系的景象。这些星系和他们之前观 测的仙女座一 样，出现了同样的观测结果。事实上，他们发现位于 星系外侧的星 体移动得非常快，甚至会摆脱星系重力的控制飞人太 空——应该有 一种重力更大的不可见物质提供了这样的引力。这一 次，鲁宾、 福特和地球磁力部的其他科学家证明了这样的现象广 泛存在于星 系中。
     到了20世纪80年代，天文学家们不得不承认鲁宾 的发现是正 确的，而且不得不面对这样令人震惊的结论：或者万 有引力定律在 更广大的宇宙会比在更普通的距离发挥不同的作用（ 这看起来极其 不可能），或者星系的重力并不像它们的光表现出的 那样分布。只 有当非常大的不可见物质形成或多或少地围绕着星系 的巨大光环 时，才有可能提供给这些外侧星体按照鲁宾和福特观 测到的速度 运行的引力。这些被称为暗物质的物质，其重力应该 是可见星系的 10倍左右。
     20世纪30年代，天文学家弗里兹·扎维奇 （Fritz Zwicky）和辛 克莱·史密斯（Sinclair Smith）发现，大型星系团 中的星系具有极高 的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量 计算所得到的 值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星 系。这时，他们 就预测了暗物质的存在。不过，这种现象也存在其他 解释，而大多 数天文学家没有发现扎维奇和史密斯观点的有力证据 。只有鲁宾的 发现，由于涵盖了广泛的星系而且研究得如此小心细 致，才让他们 开始相信扎维奇和史密斯是正确的。1980年左右，从 射电望远镜和 贾科尼的“爱因斯坦x射线卫星”发回的数据提供了 暗物质存在的 进一步证据。
     现在，大多数天文学家都相信宇宙中90％～95％ 的物质除非通过 重力效应，否则是无法探测到的。而其中只有少量的 天体是常规的 诸如黑洞、大行星或者昏暗的白矮星。其他的绝大部 分都是由未知 的亚原子或者其他非常规物质构成的。
     巨大的乐趣 当其他人开始思考暗物质的时候，鲁宾继续观测 星体并且有了 新的发现。比如，在20世纪90年代早期，她发现了一 个奇怪的星 系，在该星系中，一半的星体顺时针运转，一半的星 体逆时针运转。
    她认为该星系在一次与气云的接触中获得了一些星体 。她的发现为 其他科学家提出的大型星系通过小型星系和气云的结 合而形成的观 点提供了证据。鲁宾还和她的女儿扬（阿姆赫斯特 [Amherst]马萨 诸塞大学的教授）一道开展了关于星系演变的其他研 究。
     难忘自己为了让别人接受而做出的艰苦努力，鲁 宾竭尽全力为 女性接触天文学创造条件。“我很满意女性接触天文 学并且获得成 功的环境已经大大改善”，她1991年告诉斯蒂芬斯， 不过她还是承认 “改善的速度实在是太慢太慢了”。鲁宾鼓励年轻女 性对天文学和其 他科学一旦产生兴趣就“不要放弃”。她提醒她 们，有了运气和 支持的话，是可以在事业和家庭上都获得成功的，就 像她自己一样。
     鲁宾获得了很多奖项，包括被选人美国国家科学 院（1981 年），被授予国家科学奖（1993年），获得皇家天文 学会金奖（1996 年），获得皮特·克鲁博基金会（Peter Gruber Foundation）宇宙学 奖（Cosmology Prize）（2002年）以及获得太平洋 天文学会布鲁斯 奖（2003年）。她是继19世纪著名的女性天文学家卡 罗琳·赫歇尔 （Caroline Herschel）后位获得皇家天文学会 金奖的女性。
     不过，比奖项更宝贵的是，鲁宾享受着研究的乐 趣。“太有趣 了”，她在斯蒂芬斯的采访中说道，“观测过程非常 棒……我喜欢分析 观测结果，试图找出什么，试图理解你学到的东西… …促使我不断 前进的是……希望和好奇心——关于宇宙运转的基 本的好奇心”。
    …… P158-161