第5章 远古的足音,回想创世纪(4)
宇宙空间之大,天文学上只能以光年作计算。光,是宇宙间速度最快者,l秒钟为30万千米,眨眼之间便绕了地球7圈半。一年约3155万秒,光,在一年中走了多远呢?大约是9.5万亿千米,这便是1光年。
光,一直在走,从不停息地运动。
光,从有光的那个瞬间起就开始了光的历程。
不知道光的神速是在逃逸呢,还是在追寻?
如是逃逸,它为什么逃逸?如是追寻,它又追寻什么?
爱因斯坦说:“如果我赶上一束光线去看世界,它会是怎样的呢?”
它会渐渐地显现出来,但显现之路极为艰难,远非平坦,许许多多如今看来属于常识的观念,在当初,却正好相反。比如现在尽人皆知的地球自转与绕太阳公转;地球尽管称为地球却也只是天体的小小不言的一部分,等等。然而,假如我们换一个角色,把自己设想成史前底格里斯河畔的观星者,以为天空是一个巨大的苍穹,晚上悬挂着的星星开始发光,太阳每天横越苍穹,早晨从东方的海上升起,晚上则落到西方的大山中,似乎也是合情合理的。
人们找到了光,也为光迷惑了。
但,即便是最初的观测,星空好像还是杂乱无章的年代,从四季往复中得出了春种秋收的规律,又知道了“础润而雨,月晕而风”,“南闪火门开,北闪雨来来”,月亮的圆缺又约略地与春汛及秋雨相关联,便有了“天垂象,圣人执之”的古训。总之,天与地与人的生产、生活的关系是从开始就显现,并愈来愈密切了,密切度的增加与人的活动有关,只要你以为对星空、天宇有了一些了解了,哪怕这了解后来被证实是错的,也一样会把人与天缠结得更密切,人的敬畏之心也愈加强烈。人以为自己伟大是在地上,人发现自己渺小,则是在天上。人以为自己伟大的时候,其实只是渺小地站立着;人发现自己渺小的时候,精神的伟大已开始试图去追问星光了。
《宇宙》的作者大卫·伯尔格米尼认为:
在旧大陆(欧、亚、非三洲)的古老文明中,在精确观测方面,只有中国人足以与美索不达米亚人比美。中国人远在公元前2137年就曾记录下日食,而且建造了大量的天文台。新大陆(美洲)的玛雅人也是古时出色的天文学家。他们采用的历法,在许多方面都比我们目前通用的星期、月份、年和闰二月为29天的这一公历方便。可惜我们只能辨认玛雅人的数码,而不能认出他们的文字,所以对他们天文知识的整个范围,至今仍不了解。
人类留在天宇中的目光、探求与想象,是如此地缤纷、曲折,我们最好不要用冷冰冰的“准确”与“错误”这样的理性的判决字眼去评估它们,一切都是珍贵的思的丝丝缕缕,无须编织,不是网罗,更没有想到名垂千古。任何一种假设都是大胆的,任何一种想象都是奇特的。它们有时互相重叠,有时也互相冲撞,为了寻找并确定宇宙的中心。晚年的柏拉图“非常内疚,为的是把地球放在宇宙的中心”(普卢塔克语),并且柏拉图认为“这个正中而且最崇高的地方应该留给更有价值的东西”。
当亚历山大大帝征服埃及,希腊的文化之都从雅典移至埃及亚历山大港,仍有地球运动说的天文学者坚持认为地球自转、公转而且并非宇宙中心,塞摩斯的阿利斯塔克(前310~前230)便是最具代表性的一个。阿利斯塔克日心说的细节已无从得知,但他确曾指出过:太阳是宇宙的中心,地球、月亮及五大行星以各自不同的速率绕太阳运转。结果是阿利斯塔克被视为异端,这个被史学家称为“古代哥白尼”的天才最终不仅是无法淹没的,而且让千百年之后的人们认识到所谓异端很有可能是真理的新思维。霍尔顿在《物理科学的概念和理论导论》中庄重地说:
但正是这些推测在1800年后启发了哥白尼去完成他的关键性工作。显而易见,凡属有成果的思性是不受时间或空间限制的,而且永远不能以最终的定论来衡量它们的价值。
哥白尼(1473~1543)的出场是小心谨慎的。
1500年,人类进入16世纪之后,天文观测技术的进步,对光的进一步的跟踪以及对阿拉伯计数制的接受,使古老而伟大的托勒密体系陷入困境不能自拔。
哥白尼不能不小心谨慎,这不仅是因为中世纪教会的势力和影响是如此巨大,托勒密个人的影响及他的《天文学大全》也已深入人心。我们无论怎么看托勒密,他都并非是一般意义上的伟大者,这一点也不妨碍后人纠正他的理论上的缺陷或错误。但,正如克莱因所言:“托勒密理论提供了第一个相当完整的证据,说明自然是一致的而且具有不变的规律,它也是希腊人对柏拉图提出的合理解释、表现天体运动这一问题的最后解答。在整个希腊时期没有任何一部著作能像《天文学大全》那样对宇宙的看法有如此深远的影响,并且除了欧几里得的《几何原本》之外,没有任何别的著作能获得这样毋庸置疑的威信。”
因而波兰人哥白尼只能小心翼翼地在托勒密的宇宙体系中把地球挪开,将太阳放在所有行星轨道的中心,使之光芒四射。1543年,他说:“太阳肯定居于一切事物的中心……从那里它为各行星带来光明。”同时哥白尼又表示这些轨道还是圆的。在许多情况下沿用的还是托勒密的“本轮”说之后,哥白尼仍然受到攻击。1543年,哥白尼临终前在床上看到了他自己的著作《天体运行论》。终于,地球绕着太阳旋转了……
哥白尼长眠在星空下之后,意大利人布鲁诺不顾教会的禁令,研读《天体运行论》,并认为:太阳也不是宇宙的中心,它只是无数恒星中的一颗,宇宙中有无数的“太阳”……
布鲁诺比哥白尼走得还要远。
1600年2月17日,罗马教廷执行对布鲁诺的火刑,罗马百花广场上,熊熊的火焰吞噬了一个追寻光的秘密的伟大探求者的生命。布鲁诺在最后的遗言中说:
火并不能把我征服,未来的世界会了解我,会知道我的价值的。
100年后,罗马百花广场上建起了一座布鲁诺的铜像。
布鲁诺被火刑处死后9年,即1609年,伽利略在地球上举起了人类用来观测星空、追问光线的第一台望远镜。欣喜若狂的伽利略在望远镜里看到的是这样一些图像:月亮表面并非洁白光滑,而是坎坷不平、坑坑洼洼,环形山比比皆是。特别使伽利略震惊的是,金星像月球一样有盈亏的位相变化;木星拥有自己的4颗卫星;苍茫银河系原来是由那些看似针尖般大小的星星及其光构成的……
哥白尼的设想,布鲁诺为之被活活烧死的那一个完全不同于托勒密“地心说”体系的宇宙体系,被伽利略及他的望远镜证实了。
科学其实就是望远。
伽利略为哥白尼、布鲁诺的学说激动,并且因此而常常仰望迷人的星空。当柔和的星光布满心田时,伽利略深信,在那星星闪光处,在那蓝宝石一般的天幕的深处,人类不知道的秘密太多了。
1604年,伽利略亲眼目睹了夜空中一颗“新星”的出现,它是生出来的,还是闪出来的?
1609年,伽利略从朋友的来信中听说了一个传闻:荷兰的眼镜匠利帕希发明了一种能使远物近移的“魔管”。这一信息使伽利略激动之余顿时心生一念:制作望远镜。也许是“眼镜匠”启发了伽利略,他凭着自己科学知识的功底和丰富的想象力,开始磨制镜片,制作镜筒。靠近眼睛的凹透镜为“目镜”,另一面对着被观察物体的凸透镜为“物镜”。一架放大32倍的望远镜由伽利略亲手制作成功,并且也使伽利略成为人类史上第一个把望远镜指向空中的人。
伽利略发现木星的4颗卫星的时间,是1610年1月初,当他把望远镜指向木星时,真相显露了——木星的淡黄色圆面附近有3个小亮点,那是3颗小星星。连续几个夜晚的观测之后,伽利略有点困惑了,这3个小亮点有时会成为4个,有时却只有2个。困惑之后的豁然开朗使伽利略长长地吐了一口气:那是木星的4颗卫星,它们环绕木星运转,有时互相遮掩,有时转到木星后面去了,原来如此。
哪是什么地球中心?哪里只是地球才有卫星?
木星的这4颗卫星现在被称为伽利略星。
用眼睛直接观察太空的历史由伽利略结束了。但,伽利略为此付出的种种代价之一是常年患眼疾,到老时双目失明。
伽利略还用望远镜观测太阳,并最早发现了“太阳黑子”,亏得有云雾遮挡而他的望远镜放大率也不大。但即便如此,直接以望远镜观测太阳的结果也使伽利略的眼睛受到了极大损害。他曾经看见过,他后来什么也看不见了。
伽利略把自己的观察结果写成《星际使者》一书。
1616年,伽利略被罗马天主教宗教法庭传讯,庭长命令他忏悔并放弃“有关地球、太阳及其他恒星的异端邪说”,同时宣布《星际使者》为禁书。伽利略还之以沉默。
伽利略一定想到了夜的沉默,星空的沉默。
那沉默是如此巨大,因为它是自身的显现。
1633年6月22日,罗马宗教法庭拘押伽利略并判处他终身监禁。当这位已经年迈的老人被带离法庭时,他喃喃自语:
可是,地球仍然在转动着呀!
1642年,伽利略在监禁中病逝。
哥白尼之后的另一个观测者是第谷。
丹麦人第谷及他的学生——德国人开普勒,在16世纪临近后期的日子里,与伽利略一样,都是光的追问者。后来,伽利略为“日心说”的确立提供了强有力的证据,开普勒则在第谷精密观测的基础上发现了行星运动三大定律,即:行星围绕太阳运行的轨道是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个焦点上;行星在循椭圆形轨道运行中,离太阳近时比离太阳远时速度要快一些;行星围绕太阳运动的公转周期的平方,与轨道半长径的立方成正比。
第谷是在17世纪开始时离开人间的。
如果说第谷是16世纪末叶最后的也是最伟大的观星者,当不为过——10年后伽利略的望远镜就问世了,人类用眼睛直接观测星空的年代结束了。
但,世人仍可为第谷的发现而惊讶。
1572年11月11日,日落之后,第谷看见了仙后星座中出现的一颗他过去从未见过的明亮的星,他记录道:
11月11日晚间太阳落山之后,按照习惯,我正在观察天上的繁星。忽然间,我注意到这一颗从未见过的、异常的星,它比任何星都亮,正在我的头顶闪耀着。
我觉得很奇怪,以为我的视觉发生了毛病。但我把那颗星的方向指给别人看时,他们也都看到了那里确实有一颗星,我便不再怀疑,这真是一个奇迹呀!
第谷还详细记录了这一颗星的颜色和亮度的变化:该星起初呈明亮的白色,亮度与金星最亮时相当;后来渐渐变成黄色,再变成红色,最后是铅灰色;到1574年2月间,它的亮度已弱到眼睛刚能看见的6等星;然后就再也看不见了。
先是辉煌突起,然后迅即暗淡,乃至消失,迷人的星光啊!
后来的天文学家根据第谷的详细记载断定:这是一颗老年恒星的爆发现象,即超新星爆发,是这一颗老年恒星坍缩,成为星坟黑洞之前的回光返照。如果它的残骸还在,或许还能找到第谷多情而执着的目光。
1577年11月13日,第谷又发现了一颗人称“扫帚星”的大彗星。他持续观测3个半月之后,经逐日测量计算其位置,得出彗星运行的速度,并证明彗尾之光是由太阳对彗星的影响造成的。第谷撒手人间时,开普勒已经雄心勃勃地站到了他的位置上。在第谷观测的纷繁而又详尽的星光闪烁的轨迹上,开普勒终于发现火星运动并非是匀速的,据此可知行星绕太阳运行的轨道也并非是“完美”“完满”的圆形,开普勒的行星运动三定律就是这样诞生的。
伽利略辞世之年即1642年,牛顿在英国南部林肯郡的一个小村落里出生。传说的苹果落地的故事发生在1666年,牛顿在家乡的果园里读书时。
苹果为什么落向大地?
月亮为什么不从天上落下来?
总之,现在该由牛顿来追问开普勒的行星运动三定律了:行星为什么会如此这般地绕太阳运动,而不是别的模式呢?是什么样的力量驱使着行星似乎是永不疲倦地绕着太阳万古奔波并且还将奔波下去呢?
亲爱的读者,请想一想“万有引力定律”!
我们完全可以说牛顿征服了人的世界。
我们绝对不能说牛顿征服了光的宇宙。
人类因为牛顿而知道,天空的那些球体在绝对的、静态的外太空的框架之内自转公转。根据牛顿的理论计算,两颗只凭肉眼看不见的行星即海王星、冥王星(冥王星于2006年被定义为“矮行星”),也终于被发现。关于光和其他电磁波、原子物理学的各种定律也都陆续问世了,太阳在宇宙中的位置也全无中心可言,而是带着它的行星疾速地莫名其妙地朝向天鹅星座奔驰。它的轨道的中心竟然是一个巨大的被称为银河系的星系。在这本来就令人难以想象的星系之外,还发现了数以亿万计的河外星系,这些星系距离我们实在太为遥远了,还有人类未曾发现的呢。
牛顿之后,世界天文学界在将近两个世纪的时间里,如同发现天王星的威廉·赫歇尔所希望的那样,致力于“测量全部天空”并且“查明其全面结构的蓝图”。此种豪情与乐观一直占据着主导地位,使人觉得揭开宇宙全部秘密仿佛就是明天早晨的事情了。事实远非如此简单,一个主要的原因是观星者往往把光看得太简单了。