在加利福尼亚州南部，有一座名叫帕洛玛的山。1936年，在这座山上，那里的人们亲眼目睹了伟大的工程师和工人们利用500多吨钢材和玻璃打造了举世瞩目的帕洛玛天文台上的海耳望远镜。时光飞逝，如今这座天文台和望远镜即将走过一个世纪。在这将近一个世纪的时间里，它见证了人类百年探索宇宙的漫漫征途史。见证了这近一个世纪以来，一代又一代的天文学家们是如何前赴后继，利用它观察茫茫宇宙，使得许多重大的天文新发现也随之展现在人们的眼前，同时也展现他们的脆弱、激情和奉献精神。那么，这个天文台最大的望远镜究竟是怎么来的，在这将近一个世纪的风雨里，它又经历了哪些重大事件和哪些重要的故事呢？人类百年来探索宇宙的漫漫征途史上，一代又一代的天文学家他们经历了怎样惊心动魄的故事？天文学家琳达·施韦策所撰写的《宇宙百年探险》一书，我们所想知道的所有天文学先辈们经历的故事，她将为我们一一揭晓和解惑。《宇宙百年探险》一书，首次展示科学家在推动人类认知大变革、科学技术大飞跃的好奇心和创造力，是一部被称为天文学家的“一千零一夜”，作者通过一个又一个精彩故事，为我们讲述了全世界的科学家在帕洛玛天文台通过海耳望远镜研究宇宙的科学探索历程。在此书中，作者通过对多位学者的私人采访和研究资料的积累，向我们展现了科学家们在科研生涯中的所见、所思、所感，邀请我们一起随着书中的科学家们，去帕洛玛天文台感受、破解宇宙的奥秘。01 一位叫海耳的天文学家和他一生致力建造的望远镜帕洛玛天文台上的海耳望远镜，因200英寸口径被人们熟知而亲切地将之称为“巨眼”，是其最大的望远镜。这座于1948年完工的望远镜，为了纪念一名叫做乔治·埃勒里·海耳的天文学家，从而命名为“海耳望远镜”。在20世纪大部分时间获得的天文发现中，海耳望远镜发挥了至关重要的作用。说到这个望远镜，不得不提到一个叫乔治·埃勒里·海耳的天文学家。海耳生于1868年，正是美国内战的硝烟刚刚散去的时候。在他成长的时期，天文学和物理学两个研究领域协同合作日益增多。这似乎并没有什么，关键是早在学生时代，海耳就建立了自己的天文观测站，还设计了一台光谱仪。他在麻省理工学院修读完物理学、工程学和化学，一毕业便开启了他的太阳物理学研究生涯，并且成就斐然。说到望远镜，在海耳一生的职业生涯中，他总是渴望收集到更多来自宇宙的光，于是先后四次主持建造了当时世界上最大的望远镜。海耳望远镜首先，他在家乡芝加哥市附近，为当地的叶凯士天文台建造了一台40英寸的折射望远镜；而后因为当地天气状况不佳导致这台40英寸的折射望远镜闲置了200多天，选择来到加利福尼亚，在威尔逊山建立两座圆顶，分别安置60英寸和100英寸的反射望远镜；尽管在威尔逊山天文台利用这两座反射望远镜取得了巨大的科学进展，但海耳并不满足于这一点。他意识到目前所建造的反射望远镜其实还是不够的，还是无法回答他所思考和提出的问题：宇宙是从何而来？化学元素是如何生成的？恒星和星系是怎么形成、又是如何演化的？这问题好比是“我们从哪里来？我们在做什么？我们又将去哪儿？”这样亘古不变的哲学话题一样。当海耳预见到大望远镜的潜在价值后，便在帕洛玛山顶发起建造200英寸的海耳望远镜。乔治·埃勒里·海耳在20世纪三四十年代，那时还没有实例可循，没有样机参考，更没有相关的技术指标和计算机模拟现实，甚至也不具备镜面浇铸技术和建造精密光学调整架的技术，诸多现实的障碍让海耳望远镜前后共花了20年才得以完成。而当时的工程师们和工人们通过基本的工具和技术——计算尺，以及偶然的灵光闪现，他们艰难地手工计算，手绘大量的草图、工程制图、施工蓝图。而检验也只能通过测试望远镜、圆顶以及驱动系统的纸制、木制或金属材制的比例模型进行。而镜面浇铸的过程更是十分艰辛和不易。但令人惋惜的是，当海耳望远镜峻工时，这个天文学家却早已撒手人寰，没有亲眼见证这个宏伟工程大功告成的那一刻。02 一个叫弗里茨·兹威基的天文学家，成了施密特相机的“长官”说到帕洛玛天文台上，就必须要提到一个叫弗里茨·兹威基的瑞士籍物理学家。兹威基最大的贡献便是发现了超新星和中子星。他曾在1934年和巴德一起确认宇宙中有比新星更激烈﹑释放能量更多﹑光变幅更大的灾变天体。这类爆炸恒星后来被称为“超新星”，在很短时间内发出耀眼的光芒，可与整个星系争辉。关于超新星的发现，在当时有限的观测条件下，捕捉其爆发的机会十分渺茫，唯有频繁地给许多星系拍照才有可能找到一两个，再加上威尔逊山天文台的望远镜条件限制，使得兹威基意识到需要建造一种特殊的设备。这便是后来，帕洛玛天文台的海耳望远镜破土动工之际，新添置的一台施密特相机样机，这项工程也是由兹威基主管，在他的主持下，这台18英寸的相机在1936年顺利完工了。施密特相机完工后接下来的12年里，成了在帕洛玛天文观测前线值守的唯一“哨兵”，而兹威基成了它的“长官”。通过此相机展开的巡天观测，兹威基发现了许多重要的天文现象，例如暗物质等，后来还与人合编了六大卷星系目录。从而，他奠定了帕洛玛天文台科学成就的并且对整个天文学研究事业的影响力一直延续到21世纪。施密特望远镜这里，顺带科普一下：施密特相机到底是什么呢？它的发明有何意义呢？它是一种巡天相机，主要用于拍摄天空照片的一类光学望远镜——实际上是一种广角照相机，它拍摄的单张照片所包含的星像可以多达百万颗恒星和10万个星系。因此，施密特望远镜非常适合做天体摄影工作，可获得大面积天区的高清晰度照片，被人们誉为“巡天警察”。由爱沙尼亚人伯恩哈德·施密特于1930年发明，它的主镜是球面镜。人们使用这种透镜一次可以拍摄到非常宽阔的一片天空，从中找出感兴趣的天体，然后再用普通望远镜进行仔细研究。施密特望远镜的发明创造了天文学家的奇迹，被视为是20世纪上半叶，改变天文学和光学设计的划时代的重要科学成果。2002年我国研制了反射镜为120厘米、改正镜为105厘米的施密特望远镜，安装在紫金山天文台盱眙的天体力学观测基地，主要从事太阳系天体和人造天体动力学的实测研究。03 利用海耳望远镜等相关设备，使探索宇宙的源头成为了更多的可能海耳望远镜和施密特相机的落成，为更多的天文学家探测提供了更多的可能。在1948年完工到1975年BAT-6开始运作之前，它一直都是世界最大的望远镜，而且直到今天还一直奋斗在天文观测的最前线。然而BAT-6有很大的缺陷，它的解析力比不上海耳，直到1993年凯克1号望远镜完成，才被超越。在接近一个世纪的时间里，一代又一代的天文学先辈们，利用海耳望远镜观测宇宙空间，发现了宇宙许多的奥秘。这些天文学先辈们包括已逝世的海耳，原本想弄清楚暗物质的特性，为此大力发展观测技术，就为了去明亮的地方寻找暗淡的东西。只是他们万万没有想到，没有找到暗物质，却找到了褐矮星，开发出了搜寻系外行星的技术；找到系外行星，最终研发出寻找类地行星所需的高分辨率仪器，也就驱使这群天文学家们对全天展开快速、深度的巡测。当日益完善的探测设备、计算机以及数据分析工具让巡天观测成为可能。通过这些观测，天文学家们已找到数千颗系外行星，还看到了越来越多曾经难得一见的天文现象。他们利用这些数据，去探索宇宙的起源。20世纪中叶的早期观测，条件不如现在如此先进，那些科学家们都要爬到镜筒顶部的主焦观测室，摸黑调整望远镜的指向。那里的环境又黑又冷，空间也相当逼仄，还要顶着巨大的压力。而如今，帕洛玛天文台上的望远镜基本上实现了自动化，在夜间观测的时候，圆顶再也看不见一个人影了。技术的发展和提高，大大提高了望远镜的性能，现在的天文学家们还开发出新的设备和技术，能够探测到恒星碰撞产生的引力波。但是无论如何，到如今帕洛玛天文台依然至关重要，依然是所有天文学家的心头所爱。望远镜所观测到的宇宙空间图《宇宙百年探索》一书，让我们看到有些古怪却也令人敬畏的研究者们如何从原始图像中提取新见解，又是如何与同行竞争、合作，并因此激发起雄心壮志，让观点理论成型的。这本书讲述了宇宙探索的方方面面，从恒星形成与演化到发现类星体，从星系碰撞到黑洞并合，从太阳系形成留下的废石块到围绕其他恒星运行的系外行星。还有天文学家如何打开电磁波观测的新窗口，让我们看到恒星诞生的真相、银河系的核心，还有遥远的类星体。可以说，这是一本可以供天文爱好者们不可多得的入门科普书。通过此书，我们可以感受到天文学家的内心所想，感受他们的喜怒哀乐，可以更多地了解真实的天文学家，还有那一望无垠的茫茫宇宙。这本书的确称得上是天文学家的《一千零一夜》。