咖啡杯裡的宇宙：天文學史話。從咖啡杯的泡沫到星系結構，跟著西班牙大受歡迎科普作品遨遊星際（簡體書）

序言

在一個悠閑的午後，您剛剛吃過飯，又無事可做，正覺得十分困倦。可此時，您又不想靠在沙發靠背上打盹，為了能夠清醒地享受一天余下的時光，就拿出咖啡壺放在灶火上，想安安靜靜地為自己準備一杯咖啡。看到壺裡的咖啡開始沸騰，您不禁任由思緒天馬行空：說不定這滾燙的液體已經達到了太陽核心的溫度。不過這也沒什麼，您坐在客廳的桌前往杯中倒了一些牛奶，希望可以幫助降溫，防止勺子化在裡面。就這樣，杯中的液體打著轉，而您靜靜地坐在窗前陷入沉思。

實際上，咖啡杯中漂浮在上層、旋轉著的泡沫讓您愈發覺得困倦。今天您已經在盤算著一個關於天文學的計劃，這堆白色的泡沫又在某種程度上讓您想到了星系的結構，不是嗎？在一個黑暗的空間內，數十億顆行星圍繞著一個中心旋轉……

等一下，那這星系的中心到底存在著什麼呢？泡沫仍然附著在咖啡上，因為它全部堆積在液體的表面，到底是什麼讓銀河系中的每顆星星都能保持在自己的軌道上呢？這是神奇的星系結構，要知道地球就飄浮在這一空間裡面呀！是什麼阻止它撞向太陽？我們如何知道它會不會在某一天停止轉動？又如何能確定天空沒有繞著人類旋轉，我們不是宇宙的中心？真夠嗆，本來只是想安安靜靜地喝一杯咖啡，卻在拿起杯子的同時開始思考起天文學的基礎問題。

當意識到杯子很燙手的時候，您才從剛才的恍惚中醒過神來。這世界充斥著的毫無條理的問題，引發了您諸多的思考，或許咖啡不該用杯子來喝，又或許它根本就沒有泡沫……

其實我也不知道。因為這段話是由一個根本不喝咖啡的人寫的，並且這個人對天文十分感興趣，這倒是真的。

好吧，我將在本書中盡量解答您對天文學的所有疑惑。

序篇 天空中的光芒

第一章 與天空的首次接觸：史前時期

第二章 恒星變為神靈：埃及文明

第三章 向神靈學習：巴比倫文明

第四章 探尋我們在宇宙中的方位：希臘文明

第五章 人們終於認清了太陽的位置：文藝復興時期

第六章 讓天空更加靠近我們的眼睛：伽利略·伽利雷

第七章 找尋運動的原因：艾薩克·牛頓

第八章 在太陽系中尋覓被忽視的星體

第九章 太陽系有多大：哈雷彗星及其在地球周圍的探險

第十章 光速與恒星結構

第十一章 太陽並非宇宙中心：星體也並非我們所想的那樣安分

第十二章 我們生活在千萬星系的一隅

第十三章 重新發現引力：阿爾伯特·愛因斯坦

第十四章 著眼於不可見之物

第十五章 宇宙之源：大爆炸

尾篇 我們並未知悉一切

可以想到，史前時期人類的生活必定十分艱難。如果您是那些上萬年前的地球居民之一，一定會覺得大自然在無所不用其極地給自己製造困難。

獵物會盡其所能地逃避您的追捕。到了夜晚，那些擁有不同於人類的長著鋒利牙齒和長長爪子的野獸會威脅您的人身安全。有時候，您會覺得連植物也在和您作對。一些水果看起來鮮美可口，但吃下肚幾個小時後，您就感到，它們讓自己的胃裡如同翻江倒海一般。氣候因素就更別提了。

我們知道，“年”這一概念是相對晚一些時候出現的，它能讓我們預知季節的到來。但史前人類並沒有這種時間觀念：對於他們來說，首先迎來的是一段時期的寒冷和貧瘠，這時大自然讓生存變得極其艱難；而後才能迎來溫暖愜意、食物充盈的時節。

在令人絕望的條件下，最初的現代人類為了使生活有一定的規律性，在一個完全意想不到的地方——天空，找到了可以幫助他們增大生存可能的伙伴。

在公元前37500年到公元前35000年之間，我們的祖先開始對頭頂上持續循環移動的光源感興趣。人們在邊境洞穴（位於南非和斯威士蘭邊界地帶的夸祖魯-納塔爾省）發現的一塊狒狒腓骨可以追溯至這一時期。這塊狒狒腓骨上有29個平行標記，與月球運行周期的天數相對應。可以肯定的是，這些痕跡是人為留下的，而非自然生長在狒狒腓骨上的。

另外，人們在德國奧赫谷發現了一塊具有3.25萬年歷史的象牙板。在板子的一側是人們發現的最早具有星座含義的符號，有確切證據表明該星座是獵戶座。象牙板另一側則有86道凹槽刻痕。這是一個奇特的數字，因為用一年的天數減去86恰好對應人類懷孕的平均周期。另外，獵戶座最明亮的紅巨星參宿四（又稱獵戶座α星）一年在地球上空出現的天數也是86天。史前人類很可能基於這樣的一個巧合，將人類的繁衍與某種超自然的現象聯繫起來。

最後要說的是，人們在法國多爾多涅發現的一塊公元前28000年的骨板，它也是諸多例證中的一個。上面的凹槽痕跡表明，那時的人類不僅試圖以此代表月亮運行的各個階段，還試圖記錄在29天半的周期內，月亮在天空中的運行軌跡。

這些發現表明，自歷史初級階段開始，人類已經能夠利用天空中周期性的變化和規律性的事物來計算時間。雖然這種方法是以日、月來計時，不如分秒那樣精確，但總是聊勝於無。史前時期的人類在3萬年間一直沿用此歷法。

直到不到5000年前時，人們才發現了更加複雜、精準的計時方法。

1. 指向天空的匕首

我們把時間軸倒推至公元前2500—公元前1700年，就能看到史前文明時期人類對天文學更加複雜的認知。

在法國南部的奇跡谷，一隊考古學家驚奇地發現，那個時期曾經有一個部落的人一直致力於鑿刻山谷的石壁並留下了3.5萬塊壁畫，壁畫上的圖案似乎代表著他們日常生活中的物品：戟、斧頭、輪子、動物……

更加奇怪的是， 90%的雕刻內容是人們正在進行鑿刻的畫面。不，這只是一個玩笑。真正奇怪的是，分散在山谷各個地方的都是雕刻在石塊上的匕首。

一塊刻有115把匕首的石塊引起了考古學家們的濃厚興趣，因為這些匕首都同時指向天空的方向。如果說當時的人們只是想利用這些圖形作為某些地方的路標，如溪流或祭祀場所，那還說得過去；可是，這些指向天空方向的匕首雕刻顯然沒有指路的作用。

於是，研究者們開始從其他角度思考這個問題。如果這些匕首並不是單純指向陸地上一個具體地點呢？它們被雕刻成統一指向天空的樣子是否另有意圖？在對比了4000年前人們在山谷中可 以觀測到的天體的位置後，考古學家們發現這些匕首指向地平線的範圍，涵蓋了從溫暖季節一直到秋分時節太陽落山的角度。

“唉，等一下，紀錄片裡面總是提到晝夜平分點和至日，似乎它們非常重要。可是在現實生活中，它們有什麼意義呢？”

我悄悄地和您講，當有一些概念他a不清楚，或是根本不相信我所說的話時，他就會直接打斷我。我們就是以這樣複雜的愛恨交織的情感聯結在一起的。

但是這次，他問了一個很有意思的問題，所以我決定從最基礎部分開始講解。