作者对现今人类掌握的宇宙知识娓娓道来，对天体物理发展史上的众多掌故如数家珍，笔触细腻而优雅。
本书从地球开始，由近及远，形象生动地讲述了太阳系、银河系、星系群、超星系团等天体系统，把它们等比例缩放，并与饼干、西瓜、篮球等类比；由浅入深，分别对星球、暗物质、空间、时间四个领域的最新天体物理研究成果做了详尽易懂的解读。
乔·邓克利在本书中，不仅以通俗的语言引导我们穿越天文学的历史，讲述每个阶段的曲折和惊喜，还着重讲述了那些被遗忘的女科学家，给予她们应得的赞誉和尊重。

乔·邓克利（Jo Dunkley）
当代女性天文学家，牛津大学天体物理学博士，现为普林斯顿大学物理学和天体物理学教授。她还是西蒙斯天文台规划委员会成员、鲁宾天文台的暗能量科学合作项目成员。她的主要研究领域为宇宙的起源和宇宙微波背景辐射。
她获得的荣誉有：2012年格鲁伯宇宙学奖、2013年麦克斯韦奖、2014年福勒天文学奖、2016年罗莎琳德·富兰克林奖、2018年基础物理学突破奖、2019年大英帝国勋章、2020年物理学新视野奖等。

引言
第一章 我们在太空中的位置
第二章 我们来自恒星
第三章 见不可见
第四章 空间的本质
第五章 自始至终
结语 展望未来
教育资源
参考文献
致谢

在晴朗的夜晚，我们
头顶的天空美得动人心弦
，不仅挂满繁星，还洒满
了皎洁、变幻的月光。周
围越暗，我们能看到的星
星也就越多，从几十、几
百颗到上千颗。我们可以
识别出天上熟悉的星座图
案，看它们随着地球的自
转在天空中缓缓移动。我
们能看见的最明亮的光来
自行星，在恒星组成的背
景衬托下，它们夜复一夜
地改变着方位。大多数星
星的光芒看起来都是白色
，但我们即便用肉眼观测
，也能发觉火星微红的色
调，以及如猎户座中参宿
四等恒星发出的红光。在
最为澄澈的那些夜晚，我
们可以看到银河的光带，
在南半球还能目睹大、小
麦哲伦星云发出的两抹微
光。
除了美学上的魅力，
长久以来，在世界各地，
夜空还一直是人类心目中
的奇迹和神秘之源，激发
着人们去思考：行星和恒
星究竟是何物？位于何处
？在头顶的天空呈现出的
更为恢宏壮阔的图景中，
地球上的我们又处于何种
地位？天文学的宗旨就是
要为这些问题寻找答案，
它是最古老的科学学科之
一，自古希腊以来就一直
在哲学探究中占据着核心
位置。天文学的字面意义
是“群星的法则”，它是对
地球大气层之外一切事物
的研究，也是对这些事物
为什么会有如此表现的探
索。
千百年来，人类早就
在以某种形式进行天文学
方面的实践，我们对夜空
中的图案和变化加以追踪
，并试图理解其中有何规
律。在人类历史的大部分
时间里，天文学一直局限
于研究那些肉眼可见的天
体，例如月球、太阳系中
那些明亮的行星、相距不
远的恒星，以及某些转瞬
即逝的过客，比如彗星。
在400年之前，人类已经
能够借助望远镜更深入地
观测太空，这开阔了我们
的视野，让我们得以研究
其他行星周围的卫星、远
比肉眼可见的亮度更为昏
暗的恒星，以及恒星诞生
时的气体云。20世纪时，
我们已经放眼于自身所在
的银河系之外，从而得以
发现众多星系，并对其加
以研究。在过去的短短数
十年里，望远镜及用于抓
拍照片的摄像头在技术上
都取得了发展，于是天文
学家便将我们的天文视野
进一步推向了更远的地方
。如今，我们可以观测到
数以百万计的星系，研究
诸如爆炸的恒星、坍缩而
成的黑洞和相互碰撞的星
系等现象，并能在其他恒
星周围发现全新的行星。
与此同时，现代天文学仍
在继续为千百年前那些古
老的问题寻觅答案：我们
是如何在地球上出现的？
我们在比地球更为宏大的
家园中处于怎样的地位？
地球在遥远的将来会有怎
样的命运？其他行星上是
否可能有不同形式的生命
存在？
已知最早的天文记录
是以雕刻骨棒的形式记录
了月亮的月相变化，有超
过两万年的历史，在非洲
和欧洲被当作古代历法来
使用。考古学家在爱尔兰
、法国和印度等国均发现
了五千年前的洞穴壁画，
其中记录了在天空中发生
的不寻常事件，包括月食
、日食及突然出现的明亮
还包括植物学、动物学、
地理学、哲学、文学等。
时至今日，在天文学方面
的新发现绝大部分只能借
助专业级的望远镜来取得
，而专业级望远镜对个人
来说过于昂贵，体积也过
于庞大，个人无法操作。
现在，要详细解读通过这
些专业级望远镜看到的现
象，可能过了以往任何一
个时期。
除了专业人士，业余
爱好者也仍旧发挥着重要
作用。小型望远镜在进行
特殊观测时仍有其价值，
尤其是在遇到不同寻常的
突发事件时，需要利用它
迅速对天空进行观测追踪
。此外，也需要业余爱好
者来协助对天体进行分类
，他们可以利用大型望远
镜拍摄下来并分享到网上
的图像来进行这项工作。
对规模不大的专业组织而
言，需要处理的数据量往
往过大，而在许多需要仔
细识别特征（尤其是异常
特征）的任务上，人仍然
比计算机更具优势。在过
去10年间，天文爱好者已
然发现了新的围绕其他恒
星运转的行星，以及意想
不到的新的星系类型。
现代天文学将我们的
视野扩展到了太阳系及邻
近恒星之外，不仅在空间
上具备了恢宏的尺度，在
时间上也同样如此。我们
依靠光来获得研究太空的
途径：我们等待光从遥远
的地方传来，之所以能看
到太空中的物体，要么是
因为它们本身会发光，要
么是因为它们反射着来自
其他光源的光。我们看见
的是这些物体在光发出时
的样子，这就为对太空的
观测增添了另一个维度：
时间。光传播的速度极快
，比高速公路上的汽车要
快约1000万倍。也就是
说，如果你观察的是最近
的一盏灯（距离或许仅有
短短的几米），那你看到
的就是灯在非常短的时间
前发出的光，在这种情况
下，时间几乎无关紧要。
如果你观察的是大约38万
千米外的月球，那么光从
月球到达地球时已经过去
了1秒多的时间。照射到
地球上的太阳光是约8分
钟前发出的。星光发出的
时间则要比月光和阳光早
得多。即便是距太阳系最
近的恒星，发出的光也要
经过约4年时间才能传到
地球上来。当我们仰望群
星的时候，其实是在回顾
过去。
这是一份不可思议的
礼物。我们可以看到部分
宇宙空间多年前的模样，
光的源头距离越远，所能
回溯的时间也就

作者是普林斯顿大学物理学和天体物理学教授，工作于天文台和教学一线，获得了基础物理学突破奖、物理学新视野奖、麦克斯韦奖、大英帝国勋章等荣誉，具备权威的科学素养与教学经验。
一本由浅入深的天文学指南，文笔细腻优美，用最有助于大众理解的方式讲解天文学发展史和天体物理最新研究成果，配以简单易懂的图片，干货满满。
作为当代女性科学家的优秀代表，作者在讲述天文学发展史的同时，重点讲述了天文学界近乎被遗忘的女性工作者，以及她们的职业生涯和成就。

乔·邓克利是一位国际
知名的宇宙学家，也是一
个很好的解读者。这本书
精彩地传达了我们对宇宙
的了解，以及我们在未来
几十年可以期待的令人振
奋的进步。
——马丁·里斯，英国
皇家天文学家
本书是对天文学界当
前所持太阳系和宇宙理论
清晰易懂的解读，权威、
信息丰富、优雅。
——伊恩·斯图尔特，
苏格兰皇家地质学会会长
这本书简直是一流的
——写得很漂亮，非常清
晰。它包含了最近所有的
主要结论，并指出了现在
正在建造的望远镜可能会
发现什么。
——约瑟琳·贝尔·伯奈
尔，前英国物理学会会长
这本充满智慧的宇宙
指南囊括了无数的发现。
天体物理学家乔·邓克利
从地球飞到可观测的极限
，探索恒星生命周期、暗
物质、宇宙演化历史。
——《自然》杂志

在地球上，我们可以定义自身所处的位置：在一座建筑里，在一条街上，在某个村庄或城镇，在某个国家，在某个大陆，或者在某个半球。当然了，我们也是某种更为宏大之物的一部分，我们可以持续不断地将视野向外拓展，以便认识自身是如何被纳入我们的宇宙这一浩瀚得多的空间中的。在本章中，我们要进一步向外探索，直至达到所能观测到的物理极限，我们将会发现，在宇宙中，有可能产生像我们这样的生命的地方不在少数，地球只是其中之一。
建立太阳系的模型
地球每天自转一圈，每年绕太阳公转一圈。北极以一定的角度倾斜，于是在北半球夏季的白昼，北半球表面便会以正面向上或近乎正面向上的角度接收到太阳光。在一年中的这段时间里，与南半球相比，阳光更集中照射于北半球的地表，此时北半球接收到的阳光最为强烈。六个月后，则轮到南半球朝向太阳，北半球斜向另一边，此时北极便会陷入黑暗。
地球的直径约为1．27万千米，这一尺寸的最早计算值是在2000多年前的古埃及由学者埃拉托色尼得出的。由于地球像橘子一样存在着弧度，所以人影的长度取决于这个人处在南北方向上怎样的位置。埃拉托色尼注意到，在夏至日的中午，太阳直射在赛伊尼镇上空，所以他又去了亚历山大城（这座城位于赛伊尼镇以北，距离约为960千米）测量夏至日中午影子的长度。这两个地方之间的距离是已知的，投下影子的物体的高度也是已知的，那么，影子在亚历山大城的长度就仅仅取决于地球的大小了。行星的尺寸越小，这两个城镇之间的弧度就越大，物体投下的影子也就越长（图1．1）。通过这一简单的推算，埃拉托色尼计算出的地球尺寸与实际数值的误差还不到10％，这在当时可谓一项了不起的成就。
太空中与地球相距最近的天体是月球。它每个月都在绕着我们公转，由于距离十分近，地球上的海洋会受到月球的吸引，随着地球的自转，海水一般每天会出现两次涨潮。月球与我们的距离平均仅为38万千米出头，比太阳系中的任何一颗行星都要近得多。不妨想象一下，假设地球缩小到相当于篮球的大小，那么月球的尺寸就与橙子相当，循着一条大致为圆形的轨道绕地球运动，这条轨道的大小差不多可以塞进一个篮球场。由于月球的大小和距离，当月球运行到地球与太阳之间时，它恰好可以在短时间内挡住所有的阳光，形成令人惊叹的日食。这是个惊人的巧合，因为虽然太阳的直径比月球大约400倍，但它与地球的距离也比月球远约400倍，所以这两个天体在天空中看起来大小相当。尽管如此，由于月球绕地球运行的轨道与地球绕太阳运行的轨道并不同步，所以日食还是很罕见的，否则每个月都会发生一次日食。
当然了，月球与地球相距如此之近，以至于人类已经去过月球了，时间距今刚刚半个世纪。仅有24人曾经搭乘过传奇的“阿波罗号”宇宙飞船，其中又仅有半数的人曾踏足陌生的月球表面。在月球上行走的体验与在地球上截然不同。月球很小，它的引力仅相当于地球的六分之一，所以假如没有宇航服的负担，你多半是可以在月球上从另一个站立的人头上跳过去的。“阿波罗号”上的宇航员们虽然背负着笨重的装备，但在登月的拍摄片段中，也拍下了他们在月球表面蹦蹦跳跳的画面。
月球背面在地球上是始终看不见的。月球绕地球一圈需要历时一个月，其问它只自转一周，因此始终将同一面朝向我们。这与地球本身大不相同，在绕着太阳公转的一年时间里，地球每一天都要自转一周。月球几乎与地球同样古老，诞生于近50亿年前。最流行的一种理论认为，形成之初的地球曾经跟另一个体积与行星相当的物体发生过激烈碰撞，其后遗留下来的岩质碎片便形成了月球。天文学家并不能确定这种情况是否确实发生过，但倘若果真如此，那么月球一开始离地球的距离应该比现在要近得多，在天空中看起来也要大得多。在最初的数百万年里，形成不久的月球在绕地球公转的过程中快速自转，先后向地球展露出正面和背面。
月球绕地球公转时之所以会引发潮汐，是因为月球对靠近它这一侧的海洋的引力大于对地球中心部分的引力，这会使得地球近月侧的水位上升。地球另一侧距月球相对最远的海洋也会发生相同的情况，因其受到的月球引力小于地球中心部分受到的月球引力。在大多数地点，这种效应带来的结果便是地球每自转一周，便会发生两次涨潮。
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