如果科學(xué)家摸不到太陽(yáng),怎么知道它的組成呢?如果們看不到黑洞,怎么能肯定它們存在?引力物理學(xué)家戴維·加芬克爾和科幻作家理查德·加芬克爾兄弟倆在《通向宇宙的三級(jí)階梯》中就解答了諸如此類的問題。這《通向宇宙的三級(jí)階梯從太陽(yáng)到黑洞,再到神秘的暗物質(zhì)》帶我們探究宇宙學(xué)中某些最復(fù)雜的現(xiàn)象,看科學(xué)家怎樣通過觀察、間接檢驗(yàn)和理論來獲得關(guān)于宇宙的知識(shí)。如果你想要了解更多關(guān)于宇宙的知識(shí),看這《通向宇宙的三級(jí)階梯從太陽(yáng)到黑洞,再到神秘的暗物質(zhì)》沒錯(cuò),它展示的是科學(xué)家揭示宇宙奧秘的方法。
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第1章看得見卻摸不著
我們每個(gè)人都會(huì)有屬于自己的感知世界,它是通過每個(gè)人的感知系統(tǒng)領(lǐng)悟周圍的生活環(huán)境和生活經(jīng)歷,從而形成的個(gè)性化的感知世界。比如,高瞻遠(yuǎn)矚的人和目光短淺的人對(duì)周圍世界的感知就會(huì)不一樣。但是,不同的感知世界之間最主要的區(qū)別在于感受者位置的不同。
在感知世界里,有兩類物體是可以分辨的。第一類是那些我們看得見、聽得到、也許還能聞得著的,離我們較遠(yuǎn)的物體;第二類是那些我們能直接觸摸,能感知它們存在的,離我們較近的物體。要分辨某個(gè)物體屬于第一類還是第二類,取決于我們的位置和物體所在位置之間的關(guān)系。比如,遠(yuǎn)處的高山屬于第一類物體,而當(dāng)我們站在山上時(shí),此時(shí)的山就屬于第二類物體。同樣,電視節(jié)目里的颶風(fēng)完全不同于在附近肆虐的颶風(fēng)。
滿天的星星就屬于第一類物體,我們只能遠(yuǎn)遠(yuǎn)地觀察但無法觸摸。但這種依賴于觸覺的二分法,有個(gè)很重要的例外:太陽(yáng)。太陽(yáng)離我們既不是太近,也不是太遠(yuǎn),它和我們有著最密切、最直接的聯(lián)系。太陽(yáng)光照在我們身上,溫暖著我們,有時(shí)候還可能曬傷我們。白天,有太陽(yáng)的時(shí)候,我們會(huì)感受到陽(yáng)光的溫暖;晚上,沒有太陽(yáng)時(shí),我們會(huì)感覺到黑夜的寒冷。盡管太陽(yáng)在我們的日常生活中處于主導(dǎo)地位,盡管它的光芒耀眼奪目并且溫暖著我們的肌膚,但是,它對(duì)我們是可望而不可即的。然而,耀眼的光芒,驅(qū)使科學(xué)必須去了解太陽(yáng)。如果不了解太陽(yáng),就不能說我們了解周圍的世界,但遙遠(yuǎn)的距離加劇了我們弄清楚太陽(yáng)性質(zhì)的難度。
為了了解太陽(yáng),古代的學(xué)者們用各自的方式對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)。假設(shè)我們處在古代學(xué)者們的感知世界中。對(duì)于太陽(yáng),我們知道的比我們看見的要少得多。不難想象,將古時(shí)的觀測(cè)轉(zhuǎn)化成對(duì)太陽(yáng)的了解,其程度將會(huì)如何。我們可以從所感知的太陽(yáng)和所關(guān)心的方面開始。我們看見太陽(yáng)的光,看見它每天從東方升起,在西方落下。我們能感覺到它的溫暖,還能感覺到這種溫暖和白天的長(zhǎng)度變化隨著太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)以年為周期重復(fù)地出現(xiàn)。
經(jīng)驗(yàn)告訴我們,太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)和四季變換是緊密相關(guān)的。歷史上,人類大部分時(shí)間計(jì)量與此有關(guān),而且人們很快就學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用,但人們并不明白其中的原因,因?yàn)槿鄙俳沂具@種周年變化現(xiàn)象所需要的觀測(cè)儀器。我們的祖先在有限的事實(shí)基礎(chǔ)上創(chuàng)造了復(fù)雜的理論。這些復(fù)雜的理論,本質(zhì)上不屬于科學(xué),主要是宗教和神話,是為宗教目的服務(wù)的。然而,本章的目的不是要深入探討與太陽(yáng)有關(guān)的神話故事,更多的是想尋找這些神話背后隱藏著什么,努力去探測(cè)太陽(yáng)的各個(gè)方面,并弄明白這些探測(cè)結(jié)果是如何被總結(jié)并轉(zhuǎn)化為我們?nèi)缃袼私獾奶?yáng)理論的。
太陽(yáng)的光、熱和運(yùn)動(dòng)是我們能直接觀測(cè)到的最明顯的三個(gè)方面。幾個(gè)世紀(jì)以來,運(yùn)動(dòng)是天文學(xué)理論和觀測(cè)的基礎(chǔ)。天文學(xué)家和其他人都想知道星星在天空中是如何運(yùn)動(dòng)的。
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