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亚利桑那州 图森

2004年5月

从图森机场往西行驶的路上,我第一次看到了望远镜,货真价实的世界级大型天文望远镜。当时,我刚结束麻省理工学院的第二学年,一考完量子物理学和热力学,就马不停蹄地飞往亚利桑那州。到图森机场迎接我的是菲尔·马西,一位戴着黑框眼镜、笑容灿烂的天文学家,顶着一头银灰色鬈发,很像电视里的疯狂科学家。他是我未来十周的研究项目导师,开车载我去索诺拉沙漠深处的基特峰国家天文台(Kitt Peak National Observatory, KPNO)。那将是我人生中第一次参观专业天文台,我们将在那儿度过五个夜晚,用山上的一台望远镜观测星空,以此拉开我暑期项目的序幕。

在与菲尔往来的邮件中,我得知自己即将研究的是红超巨星,一种质量巨大的恒星,至少是太阳的八倍。由于质量很大,它们以极快的速度走完一生,从新生期(刚从气体云和尘埃中诞生的炽热蓝色恒星)演变到老年期,只花了1 000万年的时间,犹如即将熄灭的余烬,闪耀着深红色的光,用尽最后一丝力气,膨胀到原本大小的数倍,勉强维系着自身的稳定和生命。对这些恒星来说,死亡的结局不外乎是强烈向内坍缩到一个点,接着向外爆炸成超新星,成为宇宙中最明亮、能量最大的奇观,有些最终甚至会坍缩成黑洞。

菲尔在去年一月份匆匆见过我一面,只听过我初涉天文学研究的第一次演讲,便选我做他的暑期研究生。当我们开始讨论暑期的计划时,菲尔给了我红蓝两个选择:垂死的红色恒星或新生的蓝色恒星。我对它们一无所知,但我觉得黑洞很迷人,垂死的恒星似乎和它稍微沾点儿边,便选了红色。在基特峰天文台,菲尔和我将观测银河系中的近百颗红超巨星。然后,我会在这个夏天余下的时间里,分析观测数据,测量恒星温度,研究它们是如何演变与衰亡的,为解开这个令整个天文界好奇的谜题尽一点绵薄之力。

一路上,菲尔一边开车,一边和我聊天,简单了解了彼此的情况。我一边说着话,一边凝视着窗外亚利桑那州南部的沙漠。夏日炙热的阳光明晃晃地照着大地,橙褐色的土壤、绵延不绝的巨柱仙人掌、湛蓝的天空尽收眼底,与马萨诸塞州闷热潮湿、绿意盎然的春天有着天壤之别。菲尔指了指天上的一个小白点,那是一架高空喷气式飞机,拖着两条航迹云,说有经验的天文学家可以根据航迹云的长度,判断当晚的天气是否适宜观测。如果它们又长又蓬松,意味着大气中有大量的水汽,会对星光产生干扰;如果它们很短——飞机后面拖着一小截短翘的尾巴,意味着那将是一个干净清澈的夜空。那天,我们看到的尾巴很短。

菲尔对去天文台的路烂熟于心。基特峰上4米宽的望远镜一进入视野,他就告诉我往哪儿看能第一时间看到它。十八层楼高的白色圆顶,在沙漠毒辣的烈阳下熠熠发光,里面的望远镜建成于1973年,同年第一次望向深邃的太空。自凝望宇宙的“第一眼”起,从比邻的恒星到遥不可及的星系,过去的几十年间,它做出了无数次突破性的天文观测。

现代绝大多数望远镜都使用镜面收集来自恒星的光线,而它最基本的光学属性就是大小。镜面越大,意味着集光能力越强,将它指向一个天体时,就有更大的面积可以收集光线(这和瞳孔在黑暗的房间里会放大的原理是一样的)。从镜面的一端到另一端的距离,即它的直径,决定了望远镜产生的图像可以有多清晰,跟长焦镜头能把远处的微小物体拍得更清晰是一个道理。一个多世纪以来,在天文学上最激动人心的重大进步,都离不开越来越大的望远镜。镜面口径决定了望远镜能看多远,因此成为望远镜最具决定性的特征。镜面口径有时会出现在望远镜的名字中,或者完全以其为望远镜命名。基特峰的旗舰级望远镜就被大家叫作“4米”。

终于,我们离开了86号公路——一条空荡荡的满目荒芜的公路——开始沿着山路蜿蜒前行。起初,除了知道我们要往沙漠更深处去,路上没有任何迹象能透露车子究竟开到了哪里:绵延不绝的路面,几条“之”字形的山路,除了千篇一律的仙人掌,再难看到其他生命的踪迹。唯一的线索是一条白色圆弧,偶尔从山间探出头来,提醒我车子正在驶向天文台的路上。后来,山路周围的景色慢慢变了,我意识到这不是一座普通的山。当我们接近山顶时,前方陆续出现一些标志,请求夜间司机不要开远光灯,最后甚至要求连大灯也别打,好守护这山间的阒黑。

今天,世界上最好的天文台全都建在地势高、气候干燥的偏远地区。高海拔意味着大气层更稀薄,山顶和恒星之间的湍流干扰也更少。沙漠意味着空气中水蒸气含量极低,对观测和成像质量都有好处。选择偏远地区的原因更明显:离其他地方越远,天空就越黑暗(不过,即使是地球上最黑暗的地方,也在不断地与入侵的光污染做斗争)。

基特峰位于美国南部边境附近,距离墨西哥边境线不到30英里,山体由红褐色岩石构成,遍布着高大粗壮的树木,与周围的沙漠几乎别无二致,只除了两样东西:一座座白色的圆顶如沉睡的巨人分布在绵长的山脊线上,从山顶上空流过的无形的完美空气。天文台周围的土地主要归托赫诺奥哈姆族 所有,远处矗立着一道醒目的天然岩层,形状酷似望远镜的圆顶,被托赫诺奥哈姆族奉为“Baboquivari”,意为“宇宙的中心”。

随着车子慢慢爬上山顶,我开始在心里想:专业的天文台是什么样子的?我的脑中立刻浮现出一台巨大的望远镜,就像我们在路上看到的那个,白白的,孤零零的,耸立在山顶裸露的岩石上,仅此而已。其他的事我倒没多想,比如到了山上后我们要睡在哪儿(白天睡觉吗,有时间睡觉吗),我们要吃什么(我是不是应该带点零食过来),或者其他后勤方面的安排。我想,船到桥头自然直,现在只要专心欣赏路上的景色即可。 3gJtawSblH5ziNrnMVx3dx5UupX5zgxaG3xYm/uizk7img/O5CP/E8K7DOx8jYfa

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