《星空的琴弦》|了解天文学的过去现在和将来，理解科学精神的本质。

一部人类探索天文的历史，一部人类理性崛起的历史。

核心书摘：

《星空的琴弦》是一部天文学史话，它不仅讲述了天文学的发展历程，还介绍了许多天文学历史长河中的重要人物，是一本不可多得的天文学科普书。

作者汪洁用琴弦两个字命名这本书，是一种十分浪漫的比喻：宇宙中所有的星辰运动，就像巨大的琴弦正在演奏一部恢弘的交响乐。本书以天文学发展的时间轴作为主线，分段描述了人类认识宇宙的整个过程以及在科学理论和科学工具上的发展。同时，作者也还原了那些天文学重大发现的来龙去脉以及重点人物的所思所想。

关于作者：

汪洁，网红级科普作家，她主播的电台节目《科学有故事》，在喜马拉雅、蜻蜓、网易云音乐平台累计播放量超过1000万次，她还是全国各科技馆及大、中、小学人气科学嘉宾，也是第八届文津奖获奖图书得主，除了本书以外，她还著有《时间的形状》《外星人防御计划》等书。

学什么：

1、了解天文学发展的几个重要阶段

2、了解天文学上的几个重大发现

一、从古代天文学的假说到地心说

    人类的文明史虽然有上万年，但是对天文学的认识却不到2500年，主要原因是受限于人的自身条件和工具。最早对天文学现象进行思考的是埃及和巴比伦的学者，他们当时普遍认为大地平的，是一个悬浮在空中的半球形，尽头是万丈深渊。

    到了公元前500年，以毕达哥拉斯为首的古希腊学者开始意识到大地不是平的，他用思辩的方式猜测地球是圆的，却无法实证这个猜测。

    又过了100多年，思想家亚里士多德用实证的方式证明了地球是圆的。他通过三种现象证明了他的观点，一是海上的帆船，当他远离我们的视线时，总是船身先消失，然后船帆消失；二是在夜间朝着北极星方向走时，视野的前方会升起一些星星，背后的星星会消失；三是发生月食时，月亮的边缘是一个圆弧形。亚里士多德提出的这三个证据虽然是事实，但因为缺乏理论论证，所以接受的人还是不多。

首先提出系统观点的还是毕达哥拉斯，他认为球形的地球是宇宙的中心，地球的外表被一圈球形的天空包裹着，五大行星、月亮、太阳就在这圈圆形的天空里，再外面一圈是天际，恒星在天空中是一团不熄灭的天火，这些天体都围绕着地球做匀速圆周运动。 

 毕达哥拉斯之后，柏拉图的学生欧多克斯又提出了一个同心球理论。他认为太阳、月亮还有五大行星的运动是若干套同心球体系的匀速圆周运动的组合。欧多克斯的同心球理论在很长一段时间内成为古希腊天文学的主导学说，它也是人类天文学发展史上的一个里程碑，标志着人类开始用几何学的思想和理论来真实地模拟天体运动，人类理性的火苗燃烧起来了。

400年后的托勒密提出了著名的“地心说”理论，他综合了大量前辈科学家观测、计算的结果，完成了耗费他一生心血的鸿篇巨制《天文学大成》。在这本书里，宇宙被描述为一个以地球为中心、日月星辰以特定轮盘轨道绕地球旋转的大系统。按照书中的理论，人们已经能够以较小的误差预报日食和月食出现的时间，以及五大行星的运动位置了。这是人类天文学的第一部系统著作，也是集古代天文学成果的大成之作。此书一出，在随后的1500年时间里，没有人敢于挑战“地心说”理论。

回看历史，地心说虽然不正确，但它依然是天文学的重大进步，托勒密的伟大之处在于它用数学计算验证了观测实证，这是科学精神的体现。

二、从地心说到宇宙空间的探索

地心说统治天文学1000多年后，伟大的哥白尼出现了。哥白尼对地心说提出了质疑，他小心谨慎地对天体观测了10多年，内心也天人交战了10多年，最后还是决定勇敢地提出自己的观点，他在41岁的时候写了一篇关于天体运行假说的文章，以假说的方式正式提出了日心说观点，这个观点简单说就是，地球不是宇宙的中心，太阳才是。

后来，哥白尼又用了30年时间写了《天体运行论》，用模型和数学定量计算证明了日心说，并提出了预报日食月食的方式。

在哥白尼去世30多年后，另外一位伟大的天文学家开普勒提出了开普勒三定律。开普勒的老师叫第谷，他潜心观测天文现象21年，积累了当时世界上最齐全精度最高时间跨越最长的恒星和行星数据，第谷临死前把这些珍贵的观察数据都交给了开普勒。第谷原本是地心说的拥护者，他把资料交给开普勒，原意是想让开普勒用这些数据推翻哥白尼的日心说。可是他万万没想到，开普勒不仅是哥白尼学说的拥护者，还是毕达哥拉斯的忠实粉丝。他雇佣了很多人帮忙观察，然后用这些人观察到的数据进行了8年的演算，最后提出了开普勒三定律，这是人类历史上第一次为天空立法。

我们简单回顾一下开普勒三定律的内容：

第一定律：行星绕日运行轨道是一个椭圆，太阳位于其中的一个焦点。

第二定律：在相同的时间内，行星到太阳的连线扫过的面积相等。

第三定律：行星绕太阳公转周期的平方和轨道椭圆长半轴的立方成正比。

这三个定律通俗理解就是：第一定律和第二定律揭示了行星和太阳之间的数学联系，通过这两个定律，天文学家无需使用相对复杂的“本轮-均轮系统”，就可以计算天体的运行，而且精度更高。第三定律是在前两个定律提出后10年提出的，意思是行星绕太阳转一圈的时间各不相同，但是这些时间之间的数值比例与他们到太阳的距离有映射关系。简单说，从开普勒三定律提出后，天文学家就可以快速准确地计算出地球与行星之间的距离了。

1609年，开普勒正式出版了他的代表作《新天体轮》，这标志着日心说全面战胜了地心说，也标志着人类第一次窥视到了天空的奥秘。

虽然有了突破性进展，但人类对太空的探秘只能算刚刚开始，尽管承认了地心说，但两个疑问始终没有答案，一个疑问是，有什么证据可以证明太阳是宇宙的中心？第二个是，为什么行星的轨道是一个椭圆？解答这个问题的人，是天才的伽利略。

伽利略制造了世界上第一架天文望远镜，然后用望远镜观察月亮，发现月亮表面并不平整，接着观察木星，发现木星周围有四个小星星在转动，这就充分证明日月星辰不是围着地球转，地球显然不是宇宙的中心，他是用真实的证据告诉人们，地心说不成立。接着，伽利略又去观察金星，发现金星也像月亮一样有盈亏变化，金星的盈亏变化成为日心说最好的佐证。

伽利略的观察证明了哥白尼日心说的正确性，于是，他开始大力宣传日心说，他的行为惹怒了罗马教廷。教会先是把哥白尼的《天体运行论》列为禁书，接着开始打压伽利略。被压制7年后，伽利略在1632年出版了《关于两个主要世界体系的对话》一书，他在书中提出了著名的“伽利略相对性原理”，相对性原理认为，力学规律在惯性系中保持不变。通俗地讲，整个地球是一个巨大的惯性系，地球上的一切都参与了地球的转动，所以人们无法感受到地球的自转。相对性原理为地球自转建立了牢固的理论基础，也让哥白尼的日心说站稳了脚跟。但他彻底激怒了罗马教廷，教廷下令把他终生软禁，一直到了300多年后的1980年,罗马教廷才替伽利略翻了案,宣布他无罪。但伽利略的理论却让日心说真正深入人心，地心说从此成为过去式。

从伽利略开始，人类对宇宙的认识才算走上了正道。但是，虽然认可了日心说，可有一个疑问还是无法得到圆满的答案，这就是既然地球是个球体，人们为什么没有掉下去？

解决这个问题的人，就是伟大的牛顿和他的万有引力定律。

万有引力简单说就是：只要是有质量的两个物体，他们之间就存在引力。运用这个定律可以推算出很多已知的宇宙运动规律，还可以准确解释地球上的潮汐现象。1687年，牛顿45岁，他发表了《自然哲学的数学原理》这本书，书中阐释了万有引力和牛顿力学三定律，天体力学这门学科从此诞生。从那以后，只要人们肉眼可以观察到的天文现象，都可以用数学方式计算出来，这是人类对宇宙认识的一次飞跃。

也是在那个时代，牛顿的好友埃德蒙多·哈雷对恒星的研究也有了重大突破，他发现恒星也不是完全恒定的，它们的位置也会发生变化，这一发现激发了大批天文学家对恒星的研究，人类对宇宙的认识开始一步步向外扩展。

三、从银河系到宇宙的终极命运

天体力学的产生，还有哈雷对恒星的新发现，让天文学家们开始考虑测量出恒星的精准位置。哈雷提出，可以利用“金星凌日”现象来精确测量日地距离，。遗憾的是，在哈雷的有生之年，没有赶上金星凌日。在哈雷去世19年后的1761年，金星凌日出现了，天文学家们果真测到了日地距离。接下来的两年，天文学家们又先后发现了天王星和海王星，人类认识到太阳系与遥远的恒星世界比起来简直太渺小了，天文学上从此出现了一个词叫“光年”，专门用来描述天体的距离。

在这一时期，很值得一提的天文学家是发现了天王星的威廉·赫歇尔，威廉和他的妹妹卡罗琳·赫歇尔、儿子约翰·赫歇尔都是天文学家，他们一家三人常被合称为赫歇尔一家，是英国18～19世纪对天文学有卓越贡献的家庭。他们通过巡天观测，发现了几万颗恒星，从而提出了银河系的圆盘形状，初步建立了银河系的正确概念。

1906年，在荷兰天文学家卡普坦的倡议下，天文学家们把天空划分成了3000多个小格子，由世界各地的天文台分工协作进行恒星观察，详细记录观察到的每颗恒星的亮度、视差、位置等参数，最后把大家的工作成果汇总统计，就能定量勾勒出银河系的结构和形状，这个工作开创了统计天文学的先河，促进了恒星天文学和星系动力学的发展。到1922年，卡普坦把所有天文台的观测结果进行统计，得出了银河系的直径为55,000光年，厚11,000光年，总体形状是透镜状的，这就是天文学上著名的“卡普坦宇宙”。

前面提到的威廉·赫歇尔还有另一个重大发现是他观测到了星云的形状，但他没有看出星云的结构和形状。直到1923年，美国天文学家爱德文·哈勃用一台直径254厘米的反射望远镜拍摄到了仙女座大星云的照片，才确认了星云实际上是由星际空间的气体和尘埃结合成的云雾状天体。

哈勃通过观测，发现了星系的“红移现象”，也就是星系在离我们远去的时候，它发出的光波在光谱上朝着红色端移动。这说明星系在不停地相互远离，宇宙体系处于持续膨胀状态。宇宙膨胀的观点使得很多科学家开始思考宇宙的起源问题，1927年，比利时天文学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说，认为宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的，这也是现代宇宙学中关于宇宙成因最有影响的一种学说。

到了20世纪30年代，天文学家又发明出了射电望远镜，它可以通过收集电磁波进而转换成图像和声音的方式来工作，很多肉眼不可见但能够发出电磁波的物质也被找到了。从这时开始到60年代，天文学家通过射电望远镜又有了许多重大发现，最重要的是“20世纪射电天文学四大发现”，分别指：宇宙微波背景辐射，通过它计算出了宇宙的年龄大约是138亿年；地球外有生命的表象物质；天际之间有黑洞存在；发现了脉冲星，就是一种具有强磁场的中子星在自转时不断地向地球发射有规律的脉冲电波。

接下来，人类又跨出了一大步，直接把望远镜放到了太空上。1990年，美国宇航局联合欧洲太空局用三年时间建成了哈勃望远镜，并在1995年12月一次持续观测中拍回了3000多个星系的照片，人类对宇宙的研究从“恒星”这个层级提升到了“星系”这个新的层级。

关于宇宙的最新发现就是“暗物质”和“暗能量”。“暗物质”是一种“弱相互作用的有质量粒子”，它们不能被观测到，却在万有引力的规则里起着引力作用；“暗能量”则是和万有引力相反的一种能量，它是只有物质的作用效应而不具备物质的基本特征的奇特存在。20世纪90年代，经过顶级科学家团队近10年的测算，得出了一个结论，就是宇宙的膨胀先是减速进行，然后在70亿年时反而开始加速。这说明有一种力量正在将天体们加速推开，这种力量就是暗能量。科学家进一步推测，天体之间既有相互吸引的暗物质，也有不断加速推开的暗能量，宇宙会在这两种力量的作用下一直膨胀下去，所以，宇宙是无限大的，我们已经了解到的，可能只是沧海一粟。

结语

看完本书后，我们不难看出，整个天文学历史就是科学家对宇宙的探索历史。不管当时的结论是否正确，科学家的求真精神都值得我们学习。这种精神不仅可以用在科研上，也可也用在方方面面。

创业过程中，如果我们能够跟科学家一样拨云见雾，认清商业的逻辑，洞悉市场的真正需求，成功的几率会大很多。在生活上，如果我们能够保持实事求是的态度，认清生活的真相，明白幸福的真谛，生活中的烦恼也会少很多。

愿大家看完这本书后，不仅增加天文学知识，还学会天文学家们的求真和执着！

【编辑：刘传清】

相关内容：

上次推送内容：

本次推送：

《星空的琴弦》|了解天文学的过去现在和将来，理解科学精神的本质。

【严选好书】时刻有Plan B的人是最靠谱的同事。

《光荣与梦想》（萌版）｜创业者如何选项目？要有上帝视角。

【大咖开讲】实用谈判技巧读书会（五十）锁门与开门的艺术

【特别推送】《毛泽东传》（二）（添加文字）｜在战争中赢定蒋介石

下次推送：

《长乐路》｜听外国记者讲述他眼中的上海和中国。

【严选好书】企图守住一切的人什么都守不住。

《至关重要的关系》（萌版）｜想建立竞争优势，那就想办法打赢局部战。

【大咖开讲】实用谈判技巧读书会（五十一）如果对方不照剧本演

【特别推送】《毛泽东传》（三）（添加文字）｜向社会主义过渡

（语音、文字、图片部分来自今今乐道APP和网络，老农整理）