本套“科学名家讲座”系列图书系北京青少年科技俱乐部活动委员会奉献给广大青少年的一份珍贵礼物。
为普及当代科技前沿知识，提高青少年科学素养，北京青少年科技俱乐部活动委员会自2001年开始，每年组织、邀请著名科学家为青少年进行讲演。内容在以下两个方向上聚焦：一、前沿学科；二、科技全局。“科学名家讲座”系列图书记录了这些讲演，本辑为第十八辑，记录了多位科学家从2018年1月至2019年12月先后进行的讲演。
科学家们对青少年的成长满腔热忱，寄予厚望。他们用平实的语言和生动形象的实例，展示了当前科学前沿的景观。此系列图书是广大爱好科学的青少年的良师益友，可作为学校和图书馆的珍藏书籍。

科字名家讲座168
巡天遥看一千河——人类所认识的银河系 中国科学院国家天文台．赵刚
科学名家讲座170
钱学森科技报国的圆梦历程 上海交通大学·钱永刚
科学名家讲座171
现代海底冷泉与热液系统 中国科学院南海海洋研究所·颜文
科学名家讲座173
广义相对论、现代宇宙学和引力波 中国科学院理论物理研究所·蔡荣根
科字名家讲座174
科学研究中的协同效应与“深+新+信” 北京大学·席振峰
科字名家讲座175
嫦娥探月之路 中国空间技术研究院·张熇
科字名家讲座176
巨人的梦想：大射电望远镜时代 中国科学院国家天文台·李菂
科字名家讲座177
霍金与黑洞 北京师范大学·何香涛
科字名家讲座178
中国的航天 中国国家国防科技工业局·吴伟仁
科字名家讲座180
从天文学到现代自然科学 中国科学院高能物理研究所·张双南
科字名家讲座181
宇宙大爆炸和太阳系外行星的发现——2019年诺贝尔物理学奖背后的故事 南京大学·陈鹏飞
附录

北京青少年科技俱乐
部自1999年第一次邀请科
学名家为会员作学术讲演
之后，于2001年开始举办
常规的“科学名家讲座”活
动。内容在以下两个方向
上聚焦：一、前沿学科；
二、科技全局。讲座每年
平均举办8～9次。主要听
众为有志于从事科学事业
的高中学生。对于其中的
俱乐部会员，听讲是为他
们设计的一项系统性活动
，旨在帮助他们开阔科学
视野、激发科学追求。这
项活动要求他们“有备听
讲、会上交流、会后讨论
”。为此我们制作了每次
讲演的现场录像，并推出
《科学名家讲座》系列纸
质出版物，每年一辑，以
供温习和参考。本辑为
2018年和2019年两年的
讲演合集(因出版前未收
到正式稿件，本辑缺少3
个讲演的内容)，在本辑
的附录中登载了第一到第
十八辑的讲演主目录。
几年来，讲演录像在
各个中学校内播放，听众
数量扩大了很多，反应很
热烈。对于这个效果我们
不感到意外，因为所有的
讲演主题均触及当前科学
与社会的热点，受到广泛
关注；所有的讲演者均为
当前各自领域的高造诣学
者，讲演均经过精心的准
备，他们的科普艺术则均
已在听众的反应中得到了
充分的体现。
这样的科普佳作不应
当限于在几个校园里流通
。一个自然的想法是把录
像发布在北京青少年科技
俱乐部[网址：
http：//www.scitech-
youth.org.cn]网站上。我
们相信，这一举措将有助
于全国各地各个不同领域
的科普工作者推动这些领
域的科普活动。我们殷切
地期望这些讲演能够为广
大的中学生、教师、机关
干部，以及包括科技工作
者在内的科学爱好者和追
求者所共享。
直录快编，或有疏漏
，而科技进步的节奏快速
异常，我们恳切地希望得
到您的批评和建议。
编者
2020年6月

本辑为2018年和2019年两年的讲演合集，在本辑的附录中登载了第一到第十八辑的讲演主目录。
所有的讲演主题均触及当前科学与社会的热点，受到广泛关注；所有的讲演者均为当前各自领域的高造诣学者，讲演均经过精心的准备，他们的科普艺术则均已在听众的反应中得到了充分的体现。

巡天遥看一千河——人类所认识的银河系
中国科学院国家天文台·赵刚
主持人：
很高兴有这么多同学、老师对我们这场活动感兴趣，特别地，还有从安徽合肥远道而来的老师。今天是北京青少年科技俱乐部新学年的第一场报告，我们很荣幸地邀请到了中国科学院国家天文台的赵刚老师。赵刚老师对青少年科普工作非常重视，从1999年科技俱乐部成立到现在，他一直抽时间带同学们进行科学实践活动。他本身工作特别忙，今天抽出时间为同学们做报告是很不容易的。希望同学们能够认真听，不懂的地方记下来，在报告结束之后的半个小时对话里可以提出来。下面让我们以热烈的掌声欢迎赵刚老师。
各位同学，各位老师，大家上午好。非常高兴在这里和大家交流我所从事的研究领域的发展现状。应该说我与北京青少年科技俱乐部有着非常紧密的联系，这个俱乐部是在中国科学院国家天文台名誉台长王绶琯先生倡议下成立的，这么多年来俱乐部一直为北京市的青少年提供非常好的走进实验室的机会，在过去的多年里我也有幸几乎每年都会带北京市青少年俱乐部的同学进行一些科学实践。
我主要从事基础科学研究，做科普报告机会较少，特别是对中学生。我今天选的题目是介绍银河系的。对天文有兴趣的同学一般对太阳系及地球了解的比较多，所以我选了一个大家了解相对较少，但近年在国际上非常热门的研究领域，即银河系。人类对银河系的认识开始的较晚，在这里我想和大家一起回顾一下我们目前对银河系的认识情况。
报告第一部分我想跟大家一起“走马观花看银河”，了解一下银河系的概况。天文学研究的天体分为四个层次：太阳系是我们认识的第一个层次，第二个层次就是银河系，走出银河系就是和银河系一样的其他星系，最后是宇宙大尺度结构，即我们整个宇宙——这样一共四个层次。我要讲的知识点是银河系的一些重要物理参数和基本性质，因为银河系是太阳、地球和人类所在的母亲星系，对我们有特殊的意义。介绍银河系基本情况之后，我想接着讲一下银河系的起源、结构和演化，最后谈一下银河系中的生命，实际就是我们所说的太阳系外生命，我们现在寻找的太阳系外行星都在银河系范围内，目前人类对地外生命的探索还没有走出银河系。
先讲星星之河。银河系实际是由众多的星星组成的一个庞大的恒星集团。对银河系的认识很早就在人类的生活中出现了，包括古罗马、古希腊、古印第安部落、中国，这些地区的人们对银河系都有比较早的认知。被古希腊称为“奶路”的银河形象，描绘的是赫拉的乳房被抓破，乳汁洒满了天空，从而形成了银河系。
关于银河系最浪漫的故事，应该是中国历史上关于牛郎织女在每年七夕“鹊桥相会”的美丽传说。在夏季，我们可以看到由天津四、织女星、牛郎星构成的夏季大三角，其中牛郎星和织女星正好被茫茫的银河分开。真正意义上对银河系进行科学研究始于大约四百年前伽利略第一次使用望远镜观察银河系，由此，人们知道了银河系是由无数颗恒星组成的。
对银河系的系统性的认识，应该说最早是从1750年荷兰人莱特开始的。他认为银河系是呈球壳状分布的、由无数恒星组成的一个庞大集团，我们的太阳就在其中。1755年，德国哲学家康德提出银河系是由恒星组成的一个旋转扁平系统，是宇宙岛之一，这个概念到现在来看也是正确的。1785年，英国著名天文学家赫歇尔爵士通过计数不同方向的恒星确定银河系的形状和组成的恒星数目。他通过恒星分布的密度得到银河系整体的结构，最终得出银河系是个盘状结构，太阳位于银河系中心附近的结论。现在看，赫歇尔的认识其实是有偏差的，他认识的银河系只是它其中很小的一部分。举个例子大家就能理解这点，随便把你放到一大片森林中，只要不是在森林的最边缘，你在任何一个地方向四周看去，树木都几乎一样多，很难确定哪个方向树木更多，因为你无法看到它的全貌。实际上，当时赫歇尔就是遇到了这样的情况，他所采用的统计方法是没有效果的，得不到银河系真正的大小、结构和组成。
1922年，荷兰天文学家卡普坦利用当时刚刚发明的照相术，通过拍照片的方式对银河系进行了类似的测量，得到的结果是银河系直径约五万光年、厚度约一万光年，这个结果仍没有突破人类认识的局限。最早对银河系有比较具体和准确的认识的是美国天文学家沙普利，他选择了球状星团来确定银河系的大小。球状星团是一个比较致密的恒星集团，通常包含上百万颗恒星。沙普利选择了几十个球状星团进行观测，利用球状星团中经典造父变星来确定球状星团的距离和空间分布情况。
从坐标系中球状星团分布可以看到银河系的中心（图2），我们的太阳偏离了银河系中心，这个认识是非常重要的。实际上当时沙普利使用的变星存在一些错误，后面我还要提到。但是已经可以看出，我们的银河系是一个铜钹的形状，这就是沙普利认识到的银河系（图3）。
P3-5