展望星图，或许每颗星背后都有着不为人知的故事。哈勃、伽利略、哥白尼等著名的天文学家向我们走来，形象清晰。可是在狭长的银河系中，又淹没了多少默默无闻、才气横溢的天文学者，勒维特小姐便是其中一名。若没有她，或许变星至今仍埋没于星群，宇宙仍在未知远处，人们仍然无知的妄自尊大……无数的仍然背后，又有几人能记得她呢？

这本书精彩地讲解了如何度量宇宙，也讲述了一个动人的被遗忘了的天才的故事。

大约一个世纪之前，在美国哈佛大学天文台的一个狭小的房间里，一个几乎已经被世人遗忘了的才气横溢的女人，找到了开启无穷宇宙的钥匙。

她叫海瑞特·斯万·勒维特，在那段女人远被排斥在科学领域之外的时期里，她不过就是人们常说的那种“计算机”一也就是计算天文照片上恒星的位置和亮度的人工计算工具。尽管疾病和听力的逐步丧失一直困扰着她，但她依旧致力于研究那些天文照片中几乎难以辨认的斑点。在不懈的工作中，她发现了一个或许将改变宇宙学领域的新规律。

这个发现立即就被用于解决一个天文学界众说纷纭的问题：宇宙究竟有多大？天文家们分成了两派。一派认为银河系即是宇宙的全部，然而，传奇的天文学家哈勃用勒维特的定理证明，银河系之外仍有其他星系，而且宇宙是无限广阔的，当然这是我们现在已知的事实了。

乔治·约翰逊凭借着优美的文字和高超的写作技巧，成为当今著名科普作家之一。他在本书令人伤感地表现了勒维特的伟大发现和她默默无闻的一生。这本书精彩地讲解了如何度量宇宙，也讲述了一个动人的被遗忘了的天才的故事。

序曲 峡谷中的村庄

第1章 暗星，白夜

第2章 寻找变星

第3章 海瑞特定理

第4章 三角形

第5章 沙普利的蚂蚁

第6章 晚期的银河系

第7章 星云王国

第8章 神秘的“K”

第9章 宇宙的溃散

第10章 幽灵故事

尾声 山中大火

致谢

注释

译后记

序曲 峡谷中的村庄

这是一个位于峡谷底部的村庄，谷壁陡峭且光滑，所以村里没有任何人爬上过谷顶。如此以来抬头就只能看到狭窄的带状天空。

俯视峡谷便能看到远处有座小山，但由于它和村庄之间无路可通，所以没有人知道它究竟离村庄有多远。小山后面更遥远的山脉，就更难以企及了，这就是他们所知的世界的。边缘。

当村民横向穿过峡谷时，他们发现小山顶在群山的参照下有着极其细微的移动，从其中的一个山顶到另一个山顶。当然没有人相信这小山是真的会移动，但是他们都喜欢这样的错觉。

直到某一天，一个善于观察的村民注意到了一个微妙却有趣的现象。当他沿峡谷的小道往上走时，发现小山顶在移动，而当他在峡谷的两壁之间横向穿越时，小山顶依旧在移动，但是移动的速度却减慢了。接下来他又重复了这个实验，不过这次他加快了速度，发现小山顶的移动就更加缓慢了。在实验中他发现只要速度足够快，那么小山顶的移动就完全无法察觉。

他在笔记本记录下：小山移动的量同它与观察者之间的距离有关，他发现了被称作视差的现象。

回村后，他发现这种现象最为明显，因为村子是离小山最近的地方，于是他测量了两边谷壁的距离并画出草图：

峡谷的宽度和观测者从峡谷两壁观测山顶的两条视线构成了一个虚拟三角形。他又用测量仪器测出了三角形两个底角的角度，然后运用在学校里学过的三角定理，计算出了三角形的高(底边中点到顶点的距离)，即是村庄通过无人区到小山顶的直线距离。用这种方法就可以算出小山到村庄距离是峡谷宽度的10倍。尽管仍然不可能走到小山，但能知道其距离已经令人欣慰，自然界似乎被驯服了一点。

在接下来的几年里，村民们开始用石头搭建嘹望塔，以便爬得更高，观察到小山后的另一座山。然后他们运用同样的测量方法，测出了第二座小山到村庄的距离是峡谷宽度的15倍，第三座小山到村庄的距离是峡谷宽度的25倍。然而对更外面的山，由于距离太远，根本不会产生“视差”的移动，而峡谷的宽度也不够，由此构成的三角形太小了，这种方法也就失效了。

最令人头疼的是地平线上那些黑乎乎看似不动的山，它们仿佛在无限远的地方，根本不可能去度量它们的距离。几个村民设想组成一个探险队，穿越第一座小山同村庄之间的危险无人区，然后继续前行，日夜兼程，到达需要测量的山脉。但没人会那么愚蠢，或者说有那么勇敢。更具有想象力的村民设想，或许他们能爬出这个峡谷，自在地去更远的地方，而那山也许就能在遥远背景下移动，于是就能知道整个探险旅程的长度了。但这仅仅是空想而已。

在理论上还有另一个间接地测量山间距离的方法：众所周知，事物离我们越远则看上去越小，距离两倍远的物体，看起来高度只有一半。如果这个法则也适用于村子外面的地方——当然应该适用啊——那我们就有了测量群山的方法。

在某个晴天，站在最高的嘹望塔上，一个测量员决定用这种方法试一试。她注意到在离村庄最近的山顶上长着一种植物，远远看去，就像当地长在谷底的带刺绿色灌丛。有一天她又发现，眯缝着眼睛，勉强可以看到那山顶上的一小片绿色，事实像是证明那遥远的地方像自己的村庄。她很快就意识到了这个发现的重要性。经过仔细观察，她测量出了最近山顶上灌木丛的外观高度，而那远山的一小块绿色，看上去只有灌木丛高度的十分之一。这就意味着远山离村庄的距离是最近山顶的10倍，即是峡谷宽度的100倍。

尽管很遥远但毕竟不是无限。只要能找到一条翻过山岭的道儿，那么到远山或许只需要一两个星期。大家被她得出的结果所鼓舞，一队志愿者于是向远山进发了。村民站在最高的嘹望塔上，看着探险者们终于找到了路，穿过荒地，到达了第一座山的山顶，紧接着又穿过了第二座山，第三座山。直到数日之后，消失在视线外。

一周过去了，村民们又去了那座嘹望塔，等待探险队的归来，却没有结果。两周后他们又登上了塔顶，却仍然一无所获。日子一天天流逝，一年过去了，村民们一直没有停止等待。

终于有一天，一个队员独自蹒跚着回家，他告诉村民，那个山顶上的植物与峡谷里的所有植物都不一样。那里的树木都高耸入云，高度是他见过的普通树木的10倍。

他曾爬上过一棵大树，却仅仅能依稀地辨别出家中盼归的闪烁灯光。直到那时他才明白，理论上方法是正确的，可村民被有限的想象力给骗了。这些陌生的树比大家熟悉的灌木高10倍，那么那山就应该比原来算的远10倍，也就是峡谷宽度的1000倍。

2

在海莱因(Robert Heinlein)的小说《探星时代》中，一个叫“长程基金会”的慈善机构为了向空间拓展，招募了数对双胞胎。当时地球在人口爆炸压力下不堪重负，人口几乎溢出太阳系所有行星。所以必须放眼太空，寻求围绕遥远恒星的行星。它们都十分远，用光速传播发现它们的消息也需数年。

在这样的情形下，双胞胎们来了。照故事的说法，科学家发现许多双胞胎有心灵感应。他们内心交流的信号不会被电磁波形成的限制所干扰。这种交流是瞬间的——比光还快——不论一对双胞胎相距多么远。即使一人在太空船，另一人在地球，他们也能越过若干光年的距离即刻进行交流。

我在初中时读到这本书，目前已经绝版了。细节都忘了，我只记得围绕以光速旅行的相对论效应的故事框架。在太空船上的兄弟叫汤姆，他的时间慢了下来，所以他的年龄只是家里的兄弟帕特的几分之一。P1-4

海瑞特·斯万·勒维特理应享有她个人的传记。将来，她可能不会再有传记，因为她所留下的实在太少。没有日记，没有通信，也没有回忆录——她没有任何一样可以吹嘘的材料。只能仅凭传记书中的一些照片和大学天文学入门教材的脚注或补充，来评价她是怎样的人。

我本打算将她作为进入故事的引子，描述20世纪20年代，人们认识到银河系之外还有更广袤的宇宙。在哈佛天文台工作的她，其发现便是转折点。我将在第1章阐述这一发现，并在后面的章节阐述它的进展。

但勒维特拒绝作为故事的引子。我久久不能忘怀这个女人。她的观测揭开了完全意料之外的自然，不可能跳过她而谈及宇宙。与她并肩的海诺·沙普利和埃德温·哈勃，都是运用海瑞特定理，用光年来测量宇宙。

所以当我认为这本书几乎都要完成时，我发现自己又回到了起点，找寻勒维特小姐的系谱，像以前从未读过一般，从头阅读这些记录。一页接着一页，草稿中的人物形象逐渐清晰，或许本书不能作为勒维特小姐的传记，但给读者讲述了关于她的故事。

……世界上有两样东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空……

——依曼努尔·康德

儿时最爱夏夜，因为可以抬凳纳凉，倚在躺椅上，摇着大蒲扇，数着天际中遥远的精灵。黑黑的天穹为幕，缀着的小精灵一直从我眼前排列到脑后，或顽皮，或活泼，或矜持，或深思。那么多，那么清晰，或许也只能在夏夜。一句“搅拌银河水，化作满天星”便是那时的感觉。

长大了，城市喧嚣了，功课忙碌了，思绪也凌乱了。很少再仰望那片深邃，寻找那些儿时的玩伴了。偶尔的抬头才发现，地上的霓虹已经遮掩了天上的星光，灰蒙的天空已经朦胧了清澈，儿时天际的梦已渐渐远去……

直至本书出现，作为译者的我，为了完成本书翻译，不得不查询资料，阅读文献，思绪渐渐被拉回了纯透的天空。每晚闲暇都会走到窗前与星空对视，试图找到答案：宇宙是什么？宇宙的终极是什么？宇宙进化的终极又是什么？你们究竟有多远？在你们那儿是否有生命，而生命的存在又是否只是局限于有机体？宇宙的存在形式如此丰富多彩，那又究竟是谁安排了这井然有序的场面？……

疑问，疑问，脑中充斥着疑问，但它们无语。这些星星啊，它们见识了太多的沧海桑田，平淡地看待每个追求真谛的灵魂，只是偶尔，仅是偶尔，对不停追寻其本质的人，给予那一丁点的机会从狭小的望远镜头前窥探到那一丁点的奥秘，于是我们一丁点、一丁点地拼凑出整个星空。

展望星图，或许每颗星背后都有着不为人知的故事。哈勃、伽利略、哥白尼等著名的天文学家向我们走来，形象清晰。可是在狭长的银河系中，又淹没了多少默默无闻、才气横溢的天文学者，勒维特小姐便是其中一名。若没有她，或许变星至今仍埋没于星群，宇宙仍在未知远处，人们仍然无知的妄自尊大……无数的仍然背后，又有几人能记得她呢？

如今仰望星空，便有了一种畏惧，对美丽的畏惧，对生命的畏惧，对无知的畏惧。引述奥斯卡·王尔德的话来结束：“世界的真正奥秘之所在，并不是不可见之物，而是可见之物。”

译者

2007年4月

她的数列越来越长，当她匆匆看过时，那些意味深长的数字仿佛满天的星星。她还有时间让思想四处游荡。麦琪找寻的伯利恒，弥尔顿的水晶球音乐……它们都可能还原成那些数字。其实并不需要假装把它们看成星星，它们本来就有自己的生命，是巨大而冰凉的空间的事实和符号，让我们找到来自不同世界的光。

托马斯·马隆，《两个月亮》

接着，他们利用手中的工具，从地球旅行到太阳系神秘的远郊天王星，又从太阳系到北方天空里最近的天鹅座的一颗恒星，然后从那颗天鹅座恒星到更遥远的星空，到能看见的最远的边缘，直到最后，他们脆弱的视线发现了那个恐怖的深渊。

托马斯·哈代，《两个塔楼上的人》