星星初光 可燎宇宙

人生中最美一刻，莫过于初光

这道初光

或许来自那地平线背后的穿过晨曦洒向人间的朝日

也或许来自他与她在茫茫人海中穿过车水马龙的初遇

又或者是一群天文学家奋斗一生，终于通过望远镜一窥那来自浩瀚宇宙的一抹星光

有朋友曾问过我，天文科普到底是在做什么？这有意义吗？关乎到寻常百姓人家么？

简单来说，天文科普无关常人，却又关系到世人的点点滴滴。

对于每一位走上天文科研道路的研究者而言，最初那一刻的启蒙或许来自她（他）的父亲随手一指的大熊座中那七颗明亮的恒星，也或许来自一名六岁孩童面对着本该万家灯火的新闻播报里惊喜地观看到了人类第一次发现宇宙微波背景下的温度涟漪。无论这种启蒙是以何种形式，它都是最直接最触动人心的天文科普，因为它为一个纯真的孩童讲述了有关这个世界的惊心动魄的美丽故事。

身为天文科研工作者的一员，对于我，天文科普是生活中的必需品，就如同每天来到办公室的第一件事就是冲上一杯意式特浓咖啡一样。当每天下班回家，打开家门的那一刻是无比治愈的，此刻映入我眼前的初光是一名正咧着嘴冲着我笑着的八个月大的孩童，这便是我的女儿，千寻。她生活在一个再普通不过的三口之家，对于她，这就是全部的宇宙，而她就是这个宇宙的中心。身为一名父亲，我很容易注意到，每时每刻千寻都会用最本能的方式去摸索她的宇宙。探索宇宙，这是每一名呱呱坠地来到人世的婴儿的本能。在这个浩瀚无垠的宇宙中，如果存在另外的高等智慧生命，尽管这毫无科学依据，我仍然宁愿浪漫地相信，探索宇宙也不应该是我们人类独有的社会行为。

对宇宙的认知与探索，自人类有了文明历史以来，这一行为早已开启。早在二千多年前，古希腊哲学先贤们就通过对眼前事物进行无限分割的哲学思辨，提出了“原子”的笼统概念。而他们对每天日升月落、斗转星移的天文现象进行了极为敏锐的观察。特别是古希腊哲学思想的集大成者——亚里士多德，根据在发生月食时的月面所展现的地影是圆形的，给出了地球是球形的第一个科学证据，彼时的亚里士多德惊叹道：大地是圆的！形而上学的先行者亚里士多德关于物理与天文的思想深深影响了中世纪的西方学术思想，并延伸到了文艺复兴时期，并最终被牛顿物理学取代。

从古希腊时期所诞生的“地心说”，到1543年哥白尼临终前才敢发表《天体运行论》并正式提出更为准确认知宇宙的“日心说”，人类文明已经历了近两千年的演化历史。而来自意大利的伽利略，则是人类文明史上有记载以来第一位使用望远镜进行天文观测的天文学家。这道人类历史上不可磨灭的初光，宣告了当代天文学的诞生。自此人类踏上了认知太阳系的天文征程。伽利略去世后第二年，改变人类文明进程的一位科学巨匠诞生，这就是牛顿。得益于哥白尼、伽利略、开普勒等天文学家们丰富的天文观测积累，以及同时代的笛卡尔和莱布尼茨等数学家们在几何与微积分上的杰出成就，牛顿于1687年发表了巨著《自然哲学的数学原理》，系统地提出了万有引力定律和牛顿力学三大运动定律，这奠定了此后三个多世纪里物理学和天文学的基础。这正如牛顿本人所说的“如果我比别人看得更远，那是因为我站在巨人的肩上”。由于自哥白尼以来直至牛顿时代，人类对宇宙的认知获得了前所未有的突破，在这期间，数学、物理学、天文学、生物学乃至化学等诸多学科都出现了颠覆性的进步，这些科学知识改变了全人类对于大自然的眼界及心态。因此，这段发生在西方文明的历史常常被称为是“科学革命”的历史。

基于牛顿力学体系和拉普拉斯所发展的天文学扰动理论，1846年法国天文学家勒维耶成功预言了太阳系中最远的行星，海王星的存在，而这一年勒维耶年仅35岁。自此，八大行星环绕的太阳系就此建立，人类获得了一个崭新的宇宙观。然而，这并没有让勒维耶停下探索的脚步。经过长年累月的实地观测，勒维耶于1859年意识到水星的近日点轨道进动与牛顿理论所预期的并不完全相符，即使将整个太阳系中其他行星的微小影响考虑在内，实际的进动速度要比牛顿理论的预言值要略快一些。这个差别是非常微小的，大约为每世纪产生约43弧度秒的误差，但这成为了撬动牛顿经典力学体系的首个缝隙。这也为二十世纪初改变人类文明进程的第二位科学巨匠，爱因斯坦，走上科学史的舞台打开了一扇窗户。

二十世纪初，身为瑞士专利局的助理鉴定员的爱因斯坦，并没有满足于每天的柴米油盐。他利用业余时间开展科学研究，并敏锐地观察到了牛顿的经典力学体系与彼时平行发展的麦克斯韦电磁理论并不相容。为此，他总结了荷兰物理学家洛伦兹的研究成果，以惊人的直觉摈弃了自伽利略以来所建立的绝对时空观。1905年，爱因斯坦正式发表狭义相对论，提出了令世人瞩目的相对论时空观。同一年，他还发表了有关光电效应、布朗运动、质量和能量关系的研究论文，在当代物理学的多个不同领域做出了历史性的突破。这一年被世人称为“爱因斯坦奇迹年”。但爱因斯坦为世人带来的奇迹远不止这些，1915年他发表了广义相对论。在这一理论中，他疯狂地指出引力不再是相互作用力，而是时空发生了弯曲所导致的现象。而根据这一理论，他预言了光线经过太阳引力场时会被弯曲，该预言于1919年被英国天文学家爱丁顿在一次日食观测中所证实。而勒维耶所发现的水星近日点的进动误差也在广义相对论中得到了完美解释。

那么，通过爱因斯坦的理论，我们又会对所生活的宇宙获得哪些更先进的认知呢？既然时空可以发生弯曲，那么不如让它动起来吧。二十世纪二零年代，美国退伍军人哈勃受聘于威尔森天文台，在那里他获得了首次使用一台约5米口径的光学望远镜进行天文学观测的千载难逢的机会。而这一观测，不仅将人类仰望太空的目光远远带出了太阳系，甚至穿透了银河系，并首次证实了银河系外也存在着其他的星系。而哈勃通过观测来自这些河外星系中的造父变星的星光，惊喜地认识到，宇宙是膨胀的。这一天文发现，为人类开启了认知宇宙的新篇章。

在那之后约二十年后，描述膨胀宇宙的热大爆炸宇宙学理论逐渐浮出水面。在后续半个多世纪以来，宇宙学家通过不懈的努力为我们揭示了宇宙存在138亿年的过往历史，这正是当前我们人类对所居住宇宙的认知边界。但是，这难道就是我们探索宇宙的最大极限了么？

爱因斯坦曾说过：“这个宇宙最难以理解的就是它是可以被理解的”。而在我看来，更为惊叹的是，在如此浩瀚的宇宙中，源于尘土的一些智慧生命，如我们渺小的人类，竟然能创造出认知宇宙的强大力量，这恐怕更加难以理解吧！

天文科普，是一份发自内心地需要反复自我询问并自我回答的工作。它并非所有从事天文学研究的工作者们必须承担的职责，但愿意为之努力的人们往往对这个尘世格外充满了热爱。这是因为，通过天文科普的社会行为，我们希望更多的智慧生命能更清楚地认识自己所生活的这个太空环境，更准确地建立起自己的宇宙观，而这正是对自己所在群族的一份关爱，也是独一无二的人文关怀。

于是乎，背负着一份承载人文关爱的科学传播之大任，初光天文科普就此诞生了。

2019年4月5日

作于蜗壳时空奇点所在地

（中科大第一教学楼）

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美编/迢迢