■侯擎昊
“牛津通识读本”系列新书《天体物理学》由英国杰出理论天体物理学家、英国皇家学会会士詹姆斯·宾尼撰写，从多个角度言简意赅地介绍了天体物理学入门知识。其中有读者相对熟悉的，比如恒星、行星系、相对论天体物理学等，也有对普通读者来说相对冷门的，比如恒星间的气体、吸积等。事实上，读完本书，我深感获得知识或许不是最重要的，更重要的是看到了在辽阔宇宙面前人类的渺小和伟大。
当伍尔索普庄园里的那个苹果落在牛顿面前，牛顿想到，月球也应该和苹果一样落下，并因此打开了天体物理学的大门。然而，当物理学把宇宙展开时，其尺度之大让人类感叹自己的“渺小”。比如天体物理学中使用的距离单位“秒差距（pc）”，即在地球上观测与太阳相对静止、距离1秒差距的恒星，会看到它每个季度在天空移动的距离是1角秒，而这一距离换算下来是3.09×1016米，而银河系中心距离地球8.3×103pc，即3.09×1016米还要再乘8300，真的可以称得上“天文”数字。
太阳在10亿年里差不多绕银河系5圈，平均2亿年才绕一圈。相比之下，人类文明不过弹指一瞬。人类的远祖南方古猿，也不过是生活在数百万年前的非洲。亿与百万相差何其多，人类一族甚至无法完整历经一次太阳环绕银河系的旅程。而在大约30亿年后，银河系会与距离我们最近的大质量“邻居”——仙女星云相撞并合并。那时的地球和人类将何去何从呢？
书中对超新星的描述则凸显了人类的脆弱。“超新星会以每秒几千千米的速度喷射一到数个太阳质量的物质。喷射气体的动能约为1044焦。相较之下，太阳在过去46亿年中辐射的能量不到6×1043焦。”太阳的能量普照地球，孕育了万物生灵以及人类文明，但自地球诞生以来太阳辐射的能量总量，不过是一颗超新星在不到2秒内喷射气体的动能。太阳在宇宙中诸多超新星面前，有如萤烛。太阳尚且如此，人类的存在对于宇宙的影响可见一斑。在宇宙中，我们不过一粒尘埃。
正如美国科学家、科普作家卡尔·萨根所表达的观点，我们是宇宙的一部分，宇宙也是我们的一部分。面对辽阔的宇宙，渺小的人类通过不断探索，从而显示出“伟大”的一面。
从牛顿用理性构建宇宙秩序开始，“通过具有恰当定义的物理规律，得到精确的定量测量”。牛顿将微积分引入物理定律，天体物理学开始拥有自己的语言。“物理定律这种普遍、永恒不变的性质让我们在想象中成为时空的旅行者。”这种跨越时空的思维，使人类具有丈量宇宙尺度的勇气。
此后，科学家麦克斯韦、爱因斯坦接续天体物理学的理论研究，爱因斯坦的广义相对论关注引力，本质上看，“他对引力做了麦克斯韦对电磁学做过的事，也就是将单独的物理现象囊括在一套连贯的数学结构之中。其中不仅包含了启发它的物理事实，还预言了全新的现象”。爱因斯坦对牛顿的修正——“让木星和水星的共振失谐，然后生命才得以存在”，而英国科学家亚瑟·爱丁顿带领的团队测出了恒星的移动，结果与爱因斯坦的预言一致。
现在我们不仅可以描述当前可观测范围的宇宙，更可以依靠天体物理学，描述未来可能在宇宙中发生的现象。以有尽而观无穷，以不足万年的文明记载预言迄今已138亿年的宇宙。
现代科技的中微子探测器、引力波天文台等，无一不是人类将物理定律与辽阔宇宙联结的壮举。美国科学家戴维斯通过四氯化碳捕捉太阳中微子，尽管初期结果与理论不符，却意外揭示了中微子的振荡现象，最终修正了对粒子物理的认知。观测与理论互相促进，人类的认知在其中越走越远。
“任何引力论，只要满足洛伦兹变换所揭露的对称性，就能预言双星会发射引力波。”爱因斯坦在1916年预言了引力波的存在。百年来，几代科学家不懈努力，寻找引力波。作者在写作本书时还未探测到引力波，不过短短几年后，2016年2月11日，激光干涉引力波天文台（LIGO）正式宣布发现引力波。对此作者在书的脚注中作了注明，预言成为现实，人类像一个孤独的旅行者，即使拥有的只是最原始的指南针，仍旧一步一步向着终点走去。
承认渺小，恰恰是伟大的开始。从哥白尼到牛顿，从麦克斯韦到爱因斯坦，他们深知人类的局限，却仍向宇宙发问。作者在书中写道：“宇宙是一块巨大的画布，大自然在上面施展了许多技巧。”而人类“正在快速了解这块画布以及画家的技法，但我们要学的东西依然还有很多很多”。
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