宇宙“變形記”

向由

星空給人一種寧靜的印象，也給現(xiàn)代人提供了緩解壓力的治愈作用。但天文愛好者們知道，浩瀚蒼穹中也有“眾神之戰(zhàn)”。

國際天文聯(lián)合會近日宣布，美國卡內(nèi)基科學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)了20顆土星的新衛(wèi)星。至此，土星的衛(wèi)星達(dá)到82顆，超過目前已知衛(wèi)星數(shù)量為79顆的木星，成為新的“衛(wèi)星王”。

木星與土星的這場“追逐戰(zhàn)”，很久以前就打響了?！皩W(xué)霸”們會記得，在20世紀(jì)90年代的小學(xué)教科書《自然》上，木星有8顆衛(wèi)星，土星有13顆衛(wèi)星—土星為王。

進(jìn)入21世紀(jì)后，兩顆行星的衛(wèi)星數(shù)量“此消彼長”。

2002年，木星的衛(wèi)星超過了土星。從那時起，直到2018年再發(fā)現(xiàn)12顆衛(wèi)星，木星“番位”一直穩(wěn)壓土星，差距還在不斷拉大。

但這一次，卡內(nèi)基科學(xué)研究所宣布，他們一口氣發(fā)現(xiàn)了20顆土星衛(wèi)星，重新將土星送回了“衛(wèi)星王”的寶座。當(dāng)然，某些思維嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某怨先罕姳硎?，土星、木星都不是王，地球才是！想想那些被不同國家發(fā)射上去的人造衛(wèi)星！

解綁“天球”

木星、土星若有知，它們定然會為地球上人類的“口水戰(zhàn)”感到尷尬。是王？不是王？對兩顆行星而言，早就是定論。人類爭議的起源，無非是他們雖在進(jìn)步卻依然短淺的眼光而已。

還好，地球上的居民不乏反思意識。有人就評論道：“人類哪有資格評定衛(wèi)星王呢？還真把自己當(dāng)上帝啦！”

但沒辦法，如哲學(xué)家所說，總有一部分人會深情地仰望星空。

發(fā)現(xiàn)了土星新行星的Scott Sheppard，便是這樣一個團(tuán)隊(duì)。成立以來，它只專注于一件事，就是搜尋外太陽系的新天體。

追逐星空的熱情，貫穿了人類的文明史。有傳聞?wù)f，古希臘第一個科學(xué)家泰勒斯，在某次仰望星空時，不小心掉進(jìn)地下的坑。女仆人笑話他：“你留意天上的事，卻在地上栽倒，那有什么用呢？”泰勒斯倒不以為意。

然而，盡管觀察了天空幾千年，人類對它的認(rèn)識卻常常出現(xiàn)謬誤。在這里，拋開古人因技術(shù)不夠而出現(xiàn)的認(rèn)知錯誤，只談?wù)劕F(xiàn)代人錯以為的“天文學(xué)常識”。

總的來說，它們往往來源于兩個方面：一是因?yàn)榻袢藢v史的錯誤敘述，二是因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展顛覆了舊有的結(jié)論，比如“衛(wèi)星王”。

先看第一種。在現(xiàn)代天文學(xué)的開端，今人就有一個常識錯誤。16世紀(jì)中葉，哥白尼發(fā)表了關(guān)于“日心說”的專著，在今天被翻譯為《天體運(yùn)行論》。事實(shí)上，這本書原名為《天球運(yùn)行論》。

僅僅一個字的差別，所描述的是全然不同的宇宙模型。把“天球”替換為“天體”，是編者將后人的結(jié)論強(qiáng)加給了哥白尼。

在哥白尼所處的年代，科學(xué)家們并不把星球當(dāng)作單獨(dú)的一顆漂浮的球體?；氐健暗匦恼f”，古希臘科學(xué)家托勒密認(rèn)為，地球處在宇宙中心一動不動，在它之外則套著一層又一層的“天球”。月亮、星星、太陽等，都鑲嵌在那些天球里，只有天球在做勻速圓周運(yùn)動，帶動著嵌在其中的星球，顯示出運(yùn)動的樣子。

新發(fā)現(xiàn)的20顆土星衛(wèi)星

最新發(fā)現(xiàn)的20顆土星衛(wèi)星，重新將土星送回了“衛(wèi)星王”的寶座

哥白尼也接受了天球理論模型，但他認(rèn)為太陽才是中心。也就是說，地球被鑲嵌在了一個天球里，而天球的勻速圓周運(yùn)動，導(dǎo)致地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。

如此一來，哥白尼以太陽為中心，畫出五層天球，即當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的四大行星所據(jù)的四重天球，以及距離太陽最遠(yuǎn)的“恒星天”，它是一動不動的。哥白尼把宇宙設(shè)想為，五個天球?qū)訉酉嗵撞√柕囊粋€模型。

后來，布魯諾將宇宙的邊界擴(kuò)至無限，提出“多重宇宙說”，被視為哥白尼學(xué)說的繼承者，但他其實(shí)是為個人的宗教信仰宣傳此說。直到布魯諾被燒死的半個世紀(jì)后，牛頓提出的力學(xué)體系，徹底粉碎了天球?qū)W說，古典天文學(xué)天球?qū)W說才正式宣告終結(jié)。

宇宙“變形”

在牛頓統(tǒng)一了天體力學(xué)和地界力學(xué)，即發(fā)現(xiàn)天上星辰與地上萬物的運(yùn)動，它們所遵循的是相同規(guī)律時，現(xiàn)代天文學(xué)的研究開始突飛猛進(jìn)。

然而，時至今日，盡管“拍”下了黑洞的照片，探索到了數(shù)十億光年外的天體，但對相較而言“近在咫尺”的木星、土星，我們甚至無法盡數(shù)它們的衛(wèi)星數(shù)量。能力十分有限，才導(dǎo)致了“衛(wèi)星王”的數(shù)度易位。

但木星也不必痛心，作為太陽系內(nèi)質(zhì)量最大的行星，木星的質(zhì)量是太陽的0.1%，是其他行星加起來的2倍多。因此，它也是唯一一顆“并非圍著太陽旋轉(zhuǎn)”的系內(nèi)行星。

怎么回事？據(jù)教科書所說，在太陽系內(nèi)，八大行星圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，但實(shí)際不是如此。在天體運(yùn)動中，以地球?yàn)槔?，太陽對地球有吸引力，但地球?qū)μ栆灿形?。所以在理論上，太陽與地球繞著在它們中間的質(zhì)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。

只是地球的質(zhì)量太小，這個質(zhì)點(diǎn)是在太陽內(nèi)部。而木星是行星中的“超大星”，它與太陽之間的質(zhì)點(diǎn)，是在太陽外部。教科書所說的，“八大行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)”，只不過是為了教學(xué)方便而已。

牛頓力學(xué)所能解釋的，只是在它理想模型中的理想狀態(tài)。盡管如此，由于牛頓帶來的觀念革命性太強(qiáng)、他本人的威望太大，所以，他所描述的天文世界雖然落伍了，但他的影響依然輻射著全世界。

牛頓打碎了古希臘的“天球”，在20世紀(jì)，愛因斯坦又“掰直”了牛頓力學(xué)的圓周軌道。據(jù)愛因斯坦的學(xué)說，質(zhì)量能夠扭曲空間，在天體質(zhì)量足夠巨大時，被扭曲的空間將很直觀。

在一次實(shí)驗(yàn)中，科研人員發(fā)現(xiàn)在日全食時，陽光依然能夠繞過月球，證實(shí)了愛因斯坦的學(xué)說。愛因斯坦表示，由于太陽的質(zhì)量很大，扭曲了它的外部的空間，所以在我們看來，行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，但對行星而言，它走的是一條“直道”。

常識性錯誤

天文學(xué)中更多的常識錯誤，則來自一些偏門的“冷知識”。比如說，人們會依據(jù)一片區(qū)域的星象，命名它們?yōu)槟衬承亲?，其?shí)星座只是遙遠(yuǎn)天體的一個“二維投影”，它們的距離可能隔了好幾個銀河系。另外，天上有88個星座，并不是12個。

又比如說，牛郎織女的民間故事很美，但在七月初七，牛郎星和織女星不會在一起。中國目前通行著兩種歷法，我們習(xí)慣稱之“陽歷”“陰歷”。事實(shí)上，應(yīng)將日常使用的歷法稱為“公歷”，而中國傳統(tǒng)歷法是“農(nóng)歷”。

歷法皆是由對天文現(xiàn)象的觀測而來。崇拜太陽的埃及用陽歷，崇拜月亮的伊斯蘭國家用陰歷，中國的農(nóng)歷則是“陰陽合歷”，既符合太陽的周期性，也順應(yīng)月亮的周期性。

現(xiàn)代人最親近的天文現(xiàn)象，大概就是流星雨了。但要知道，彗星碎片有集中之處，所以流星雨的現(xiàn)象也有周期性，沒有哪次是“此生唯一”。還要切記，北極星并不是夜空中最亮的星，比它亮的還有十幾顆。

另外要提醒的是，你與戀人看過一場流星雨后，盡量不要不合常理地唱起那首歌，當(dāng)然前提是……你有戀人。