人类对于天文有着与生俱来的兴趣。人类总有一天会去恒星旅行吗？引力传播的速度有多快？谁发明了“光年”？然而或许是因为害怕问题太幼稚，或许是没有找到合适的咨询对象，这些问题可能一直萦绕在心头却又未敢开口。本书中，美国国家宇航局专业天文学家奥登瓦尔德（Sten Odenwald）给出了这些不寻常且常被问到的问题的答复。

咖啡馆悠闲而舒适，当我们坐在咖啡馆里，以闲适的心情，随意搅动那温热的液体，此时谈论科学的话题，那科学就放下了它严肃、冷冰冰的面孔，显得有些温情脉脉、亲切而随和了。正因如此，20世纪末，哲学家马克·索代倡导的“咖啡哲学”概念渗入科学领域，科学咖啡馆开始兴起。奥登瓦尔德也以网络为媒介，让天文变得更加有亲和力，希望能如他所愿，让《重返天文咖啡馆》为他的访问者提供真正的咖啡！

引力传播的速度有多快?

太阳何时会变成一颗新星?

谁发明了“光年”?

人类总有一天会去恒星旅行吗?

这些不寻常且常被问到的问题，只是美国国家宇航局专业天文学家奥登瓦尔德(Sten Odenwald)在《重返天文咖啡馆》中回答的问题的一部分。该书以他的获奖网站“弥补天文知识的缺陷”为基础。

自从1998年广受好评的《天文咖啡馆》出版以来，空间科学界一直在关注全新的发现：离子推进器、暗物质、暗宇宙时代、100颗以上的新行星。在这本全新的《重返天文 ，一咖啡馆》中，奥登瓦尔德回答了涉及这些新发现的被问得最多的新问题。他独特的个人风格使得理解宇宙变得更加有趣，少了一些恐惧。

自从1995年“天文咖啡馆”网站创办以来，奥登瓦尔德回答了5万个以上通过电子邮件提出的问题。他的个人解答被下载750万次以上。这使他成了人类历史上回答天文学问题最多的人。

前言

1．备受瞩目的重大问题

2．地球和月亮——我们的宇宙家园

3．太阳——我们白天的恒星

4．太阳系——篷罩中的生存

5．恒星——明亮的天体城邦

6．宇宙——现在、过去或将来之一切

7．宇宙——一种极端引力的物质

8．不可见物质——黑暗和宇宙的归宿

9．令人无法想像的事——从未有人想到要提的问题

10．螺帽和螺栓——空间旅行和基本物理学

小辞典

附表

4 地球的年龄有多大?

地球大陆上岩石的年龄普遍超过35亿年。地球上最古老的岩石是位于加拿大西北部大奴湖村(Great SlaveLake)附近的艾加斯塔(Acasta)片麻岩(距今40-3亿年)以及位于格陵兰西部的伊苏瓦地区上地壳(IsuaSupracrustal)岩石(距今37—38亿年)，但是被很好地研究过的是位于明尼苏达河谷和密歇根北部(距今35～37亿年)、瑞士(距今34～35亿年)以及澳大利亚西部(距今34—36亿年)的岩石。根据铀的放射性年代测定，澳大利亚中西部沉积岩中的矿物颗粒(锆)年龄为44亿年，是最古老的地壳残迹。最古老的月球岩石距今44～45亿年，为月球形成的时间提供了一个下限。在地球上找到了上千块的陨石，它们是撞人地球的小行星碎片。对它们的分析结果显示，这些陨石，乃至太阳系，形成于约46亿年前。综合所有这些结果得出地球的年龄为近似45.4亿年，误差小于1％。月球在此后约1亿年内形成。

5 地球形成于6000年前的说法有证据吗?

根本没有。创生论者已经出版了许多著作来宣扬地球年龄要比科学事实已证明的年轻得多。这一说法起源于爱尔兰大主教厄舍(James IJssher-，1581～1656)，他研读《圣经》，据此计算出最早的居民出现的时间，从而又推导出宇宙创生于公元前4004年，因此地球的年龄约为6000年。为了让人信服，现代《圣经》的原教旨主义者不得不宣称放射性计年(见小辞典)是科学骗局，其结果直接与《圣经》矛盾。他们还收集了许多对地球年龄的不一致的推断，或者是推翻科学结果的参考文献，但是当你仔细察看时，你会发现这些文献不是100年或200年前的过时旧作，就是完全讹传现有的科学证据。幸运的是地球上信教的群体中创生论者只占少数。在许多情况下，他们的狂热信仰与新教和天主教教派冲突，因为创生论者宣扬要剥夺后两者的权威。但是，我怀疑至少在未来的1000年内还会听到创生论者的声音，因为对于这一理论并没有来自社会、政治或者是宗教的惩罚。

6 大气层在哪里终止，外层空间从哪里开始?

“太空的边界”这一定义显著地依赖于技术。当宇航员飞到50英里(约80千米)高的地方时，他们就称其为太空了。同温层探测气球可以上升到30英里(约48千米)的高度。高空载人气球可以上升到25英里(约40千米)的高度。这些高度都可以被认为是“太空的边界”。一些喷气机飞行员把80000英尺(约24千米)定义为“太空的边界”，在那里你能看到黑暗的天空以及呈现出曲率的蓝色地球。事实上，随着高度的增加大气的密度越来越低。在7000英里(约11200千米)处的外层大气是地球的“氢云”，被称为地冕。再往外就是等离子层，它可以延伸到15000英里(约34000千米)甚至更远，这取决于太阳风的情况。

P6-7

要想恰如其分地描述过去5年内所发生的一系列事件，恰如一次激动人心的过山车式的天文学旅游。5年前。我们惊讶地得知发现了几十颗新的行星，那是一些神秘的世界，目前所能知道的只是它们的质量、距离和轨道运动周期。5年后的今天，令人信服地发现了暗能量。还有总统发起一项倡议以推动核推进技术的发展。以及7位宇航员的魂归天国。没有一个人能够准确地预言，在接下来的岁月中，这类事件会把我们引向何方。有些人觉得人类付出的代价太大，他们提出了这样的问题：在机器可以完成探险工作且成本比较低的今天，为什么还在不断地浪费许许多多宝贵的资源。有人说不应该去探求有关宇宙空间的一些愚蠢问题的答案，我们应该把更多的钱用在社会公益事业上。为了消除贫困，并充分保证我们的安全，美国政府每年投入20多亿美元仍然显得捉襟见肘。我们中的另外一些人则只是关注人类在探索宇宙奥秘过程中所取得的种种成就。我们见证了这类伟大的冒险行动怎样在不知不觉中深刻地改变着我们的整个文明。而且没有任何夸张的宣传。大多数人知道著名运动员、政治家和电影明星的大名，但他们却不能说出微波、计算机、半导体的发现人和发明人的名字，而且很可能也说不出量子革命中某一位相关科学家的姓名。即使是专业科学家，在这类测试中也往往显得所知不多。对空间探索的巨额费用含糊其辞的那些人，应该看看孩子们在提到空间旅行和黑洞时的眼睛，那眼睛中充满了闪光。对于未来将会怎样，孩子们充满了希望和兴奋，但是如果让他们仅仅关注于日常生活中的常规琐事，那么你就不会从他们的眼中看到希望和兴奋的神采。

当我们在勘察人类为自己开创出来的新的知识领域时，我们可以很容易找到理由对自身的创造力和技术能力大加赞赏。我们还应该为自己在这趟旅程中学到了许多新东西而感到骄傲。在100年内，科学家们已就众多有关宇宙的问题完成了许多部著作，并且找到了任何人连想都不会想要问的上千个问题的答案。在5年中，我们发现自己一下子跌入了一个暗宇宙之中；但是，宇宙还是宇宙，不过其中每一颗发光的恒星突然变成了有待探索的大干世界中的一名能从中有所发现的普通成员。宇宙中也许包含了一些莫测高深的暗能量和暗物质，但至少在我们所处的这个微不足道的宇宙发光角落内，我们已经发现了一些令人深思的熟悉东西。宇宙的其余部分拥有许多遥远的星系，这是一个无法到达而只能想像的世界。只有几个细节方面的问题仍然需要进一步探究，然后就可以把这一领域搁在一边，把它看作只是银河系内有人类存在的一种无声无息的背景。但是，探索邻近的行星系统为我们开展深入的研究打开了一扇新的、令人兴奋不已的窗口。肾上腺素开始升高，而人类在激动之余便敢于提出这样一个永恒的问题：“在遥远的地方有别的人类存在吗?”

人类最终必将找到问题的答案，这一点并不存在于早期星系模糊不清的图像之中，而是在于邻近恒星周围所探测到的行星数目一直在不断地攀升。这个过程一旦开始，就会坚韧不拔地走下去。首先，我们将会发现木星般大小的世界是普遍存在的。接下来，我们会逐个考察具有圆轨道的行星系统。然后，我们会弄清楚许许多多地球尺度的世界，因为在我们的观测资料中可以探测到它们的细微踪迹。此后，我们会借助望远镜探测到数以千计的行星大气，并搜索其中的氧和叶绿素。最后，报纸将会报道发现了第一个地外生物圈，而我们的许多天文学家坚信在某个遥远的地方肯定存在这种生物圈。一旦历史发展到这一时刻，有关宇宙中生命的概念将会变成一种可以计算的量，就像计算宇宙中暗物质的质量，或者计算太阳的光度一样。在一张信封的背面，我们就能计算出银河系中存在的生物总量。艺术家和诗人们将会为描写新世界的风光和异地的日落美景而神魂颠倒。那时候我们又将做些什么呢?要是在197光年远的地方有一颗不知名的恒星，一个存在生物圈的地球大小的世界绕着这颗恒星运动，那么这个世界将会引出唯一的回答：我们必须到那里去。想尽办法也得去。我们也许不得不花上1万亿美元和一个世纪的努力工作，然而人类的后裔或者他们的硅技术最终将会到达这颗遥远的行星，并发回有关报道。那时会不会发现一个覆盖了细菌、恐龙或者智慧生物的世界呢?现在我们所能做的只是一些猜测。

本书是我的一套丛书中的第四本，前面三本分别是《天文咖啡馆》(1998年)，《第23周：学会与一颗坏脾气的恒星共同生活》(2000年)，以及《空洞中的花样：为什么虚无至关重要》(2002年)。这三本书最终变成了一套三部曲，尽管我原本并未有意识地以这种形式来编写它们。《天文咖啡馆》探索了大量简短的问题，天文学家对这类问题会设计一项研究计划以寻求其明确的答案。这是科学家们日复一日在运作的一种重要而又非常基本的方式，并通过这种方式创造出新的知识。大多数公众所能理解的正是这一层次的科学研究，这也正是我的“询问天文学家”(Ask theAstronomer)网站在这几年中取得如此巨大成功的原因。接下来，《第23周》代表了更高一级的科学处理方法，书中把许多相关研究工作和观测资料的线索串在一起，从而创造出一种理论来说明事物为什么恰好以它们自己的方式出现在我们的面前。这种理论致力于一种更为宏大的图像，以期对将要发生的事做出预测。正是在这一点上科学研究才真正大出风头，并变得更为实用。我们预报天气，预测行星轨道和它们在夜空中的运行状况，以及追踪作为一颗恒星的太阳在未来的最终归宿。但是，在这两种科学研究方式中还缺少某种东西。人类在哪些地方适合于这种绝妙的因果网络?在《空洞中的花样》一书中，我力图回答这类问题，办法是设法弄清楚科学知识将把你带往何处，当然条件是你愿意去作一番旅行。这是在天文学和物理学领域的一次极为激动人心而又最为抽象的漫游，又是一种扣人心弦的期待，目的是寻找那种所谓“有意义的”、难以捉摸的概念。这种旅游至少对天文学家来说不会始终是很愉快的，而且到头来所得到的一些结论与为了找到它们而付出的代价相比仍然不甚相称。

那么，在开始的时候，我为什么要再一次询问自己，应该写些什么内容作为我的原始三部曲中第一本书的续编呢?也许我并没有意识到这是在尝试回过头来重新投身于由新资料和新进展构成的世界，而且再一次朝着第二套三部曲的顶峰开始这一旅程。要是有机会的话，我会尽自己所能，以一种全新的观点和结论来书写《空洞中的花样》的续编吗?我们所期待的是一种多么奇妙的目标啊!

我非常感谢家人对我进行写作坚定不移的支持。我的妻子苏珊(Susan)在新书的创作过程中始终不渝地帮助我，而这是一个漫长且又十分乏味的过程。我的两个女儿埃米莉(Emily)和斯塔西娅(Stacia)天生就是未知世界的探索者，她们甚至帮助我驱除对黑暗的恐惧——除了在万圣节前夜那种场合之外!我要对韦斯特维尤出版社(Westview Press)副社长霍德(Hoily Hodder)女士表达我的谢意，正是她的鼓励和帮助，我才得以把三部曲编写完成，而且是她建议我回到《天文咖啡馆》来。韦斯特维尤出版社负责本书的编辑卡塔拉诺(Steve Catalano)给了我很大的帮助，他通读了全部手稿，并协助我浓缩答案。天文学家确实喜欢对某个主题的一些细节不厌其烦地加以描述，尤其对他们内心中特别钟爱的内容更是如此。我要特别对韦斯特维尤出版社为本书指派的高级项目编辑马克斯(Rebecca Marks)表达我的谢意，感谢她为手稿和校样的最终编辑所付出的全部心血。最后，也是最重要的一点，我要感谢所有访问过我的网站资源的同仁，访问者多达几十万人，正是他们找到并发现了在若干年内都会非常有意义的问题和答案。对我来说，“天文咖啡馆”网站(www.astronomy cafe.net)一直是一种极好的机会，使我能会晤一些宇宙旅行者同伴。我唯一的希望是能为我的这些访问者提供真正的咖啡!尽管你们中的许多人在邮件的开头总会写上“非常抱歉我想问您如此愚蠢的问题，但是……”，然而我很少发现有哪。一个问题能算得上是愚蠢的或者无聊的。如果你以为你的问题是愚蠢的，那么你很可能正在像科学家那样思考着，因为我们的许多问题看上去也正是相当傻的!

对任何乐于仰望夜空并思索宇宙奥秘的人而言，这都是一本必读的好书。

——《天空与望远镜》(Sky and Telescope)

《天文咖啡馆》是一本启迪心智并且趣味盎然的书。你可以随意翻阅，或者利用它找到那些曾经想问又未敢开口的问题的答案。

——《新科学家》(New Scientist)