《太空全书》：图解浩渺的太空与人类的渺小
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自古以来，广袤的星空一直对人们有着无穷的吸引力。早在公元前，人们就开始观测星空。
1973年11月，长沙马王堆三号汉墓出图了一份西汉初年（公元前168年）的帛书，人们称其为《天文气象杂占》。这份距今2000多年的帛书中，记录了古人绘制的20多种形态各异的彗星。
2000多年后的今天，人们对于太空的好奇心并没有随着科技发展而减少。科学家们仍然在孜孜不倦地观测、研究着同一片星空。太空好像一座随着科技发展，不断“升级改造”的迷宫，总能为人类提供新的未解之谜，吸引着不同时代的人们持续探索。
黑洞内部是什么样的？ 组成宇宙的暗物质是什么？暗能量又是什么？ “太空”中只有一个宇宙吗？
这些新时代的天文谜题不仅是科学家感兴趣的研究内容，还是众多科幻电影和小说的题材，也让我们普通人好奇不已。不过科幻电影和小说并没有解答我们的全部疑问，我们还想知道科学家们是如何解释这些问题的。
美国物理学教授詹姆斯·特赖菲尔所写的《太空全书：苍穹之上丈量宇宙》，就能解答我们关于太空的多种疑问。
我们先来了解一下《太空全书》的作者——詹姆斯·特赖菲尔。
詹姆斯·特赖菲尔出生于1938年，在斯坦福大学获得了物理学博士学位，研究领域包括粒子物理学、流体力学、医学物理学和地球科学 。
詹姆斯不仅从事理论研究，也致力于科普写作。他出版了20多本书和多篇文章，并广受好评。
2000年，美国物理学会授予詹姆斯获得了安德鲁·杰曼特奖，奖励他把物理学和艺术与人文科学相融合；
2007年，该学会又将科学写作奖颁发给詹姆斯，奖励他在《天文杂志》上发表的文章“宇宙的前进方向在哪里”。
下图是詹姆斯出版的部分著作的英文封面，你找到《太空全书》在哪儿了吗？
《太空全书》第一版出版于2012年，受到广大读者的喜爱。2019年，《太空全书》重新修订整理，出版了第二版。
《太空全书（第二版）》分为太阳系、银河系、宇宙和天文学理论四部分，汇集了关于太空的多种内容，包括： 星系与星体的诞生现状、组成；天文学的基本理论和工作方法；最新的理论预测等。
不过，与其说《太空全书》是一本天文学科普书，不如说它是一本天文学“图册”。
其实，《太空全书》的英文版书名直译成中文就是“太空图集”。因为这本书使用了用大量彩图为读者展现了众多星体的真实面貌、星体之间的关系结构、天文理论图解等信息。
《太空全书》最让人印象深刻的也是书中的图片。这本书几乎每一页都有高清彩图，更有大量图片采用了对页印刷形式。这本书的印刷和装订工艺，更让这些图片震撼人心。
高级哑粉纸四色印刷还原了星体的闪耀光芒；
锁线胶钉的装订工艺，能让我们把书180度平摊欣赏对页全景大图。
因此，每当我翻看这些大幅对页彩图时，常常感觉我不是在翻看一本书，而是翻阅整个宇宙。
《太空全书》都有哪些图片呢？
这些图片按内容，大致可分为4类：
第一类：实拍图
实拍图由多种专业望远镜和太空探测仪所拍，展现了星体的真实面貌。
这些“天文之眼”不仅能去到更深远的太空，还能看到肉眼看不到的现象。下图是欧洲航天局罗塞塔号探测器拍摄的67P/丘留莫夫—格拉西缅科彗星的特写。拍摄时，探测器距离彗星表面只有85千米，差不多只有两个全程马拉松的距离。（全程马拉松为42.195千米）
为什么专业的设备能看到肉眼看不到的现象呢？我们只能用肉眼看见可见光。但光除了可见光外，还有其他光线。比如：红外线、紫外线等。我们平时用肉眼看到星星，是因为这些星星发出或者反射了可见光。但如果这些星星发出或者反射的光是不可见光，我们就无法用肉眼看到。而专业的望远镜可以搜集这些光线，帮我们“看到”这些星体。这些专业望远镜有：
X射线望远镜：使用在波长比紫外线更短的电磁波。 紫外线望远镜：使用于波长比可见光短的电磁波。 红外线望远镜：使用在比可见光长的电磁波。 次毫米波望远镜：使用在比红外线更长的电磁波。
《太空全书》中的一些照片就是专业望远镜的实拍图。
下图是斯皮策空间望远镜拍摄的螺旋星云的红外图片。
下图是发出红外线的星云RCW120。
不过，有些《太空全书》中的实拍图片是“美容”之后的结果。
比如：水星全球拼接图。
虽然这幅图并不是原始的实拍照片，但这幅修饰后的图片却可能更接近水星的真实状态。因为这是科学家处理了大量观测数据，整合了22000张图片之后的结果。
这些海量数据让这幅图片的细节更接近真实，相比单张实拍图片合成图片的细节也更为丰富。（见下图）
第二类：全景图
《太空全书》使用了大量的全页、全景彩图展现星体细节和星系结构。
这些图包括：
北半球和南半球星空图不同季节的星空图；
太阳系各大行星的全景图，以及所有行星附属卫星的全景图；
太阳系以及太阳系外行星系统全景图；
星系的音叉分类图等。
文章空间有限，我选取书中部分图片拍摄如下：
北半球夏秋季节星空图；
土星全景图和土星的卫星图；
冥王星实拍全景图；
太阳系的全景图；
太阳系和外行星系统的全景图。
全景图除了能让我们全方位地看到星体细节之外，还有什么用呢？
你发现没有？上面的最后两张图片，也就是太阳系全景图和太阳系外的全景图，如果是人为拍摄的，那么这个人拍摄时，一定不在地球。这种“非地球视角”就是这些图片的作用。
这些由专业航空设备在地球之外拍摄的图片，能让我们跳出习以为常的、以地球为中心的观星视角，从太空的角度俯视星体和星系，为我们认识太空提供了全新的思路。
此外，全景图不仅能让我们从全新的角度观察太空，还能让我们从更广阔的视角了解太空。
比如：能让我们一次性看到银河系附近的75个星系的哈勃星系分类。
什么是哈勃星系分类？
太空中有多种星系，天文学家根据视觉上的星系外观将星系划分成不同的种类。
星系分类的方法有好几种，最著名是由美国著名天文学家爱德温·哈勃1926年提出的哈勃序列分类法。（你想的没错，哈勃天文望远镜就是用他的名字命名的。）
这种分类法无论在专业的天文研究领域还是业余天文学的观测中，都是最常用的星系分类法。由于这种分类法中星系的图形表示法很像音叉的形状，所以也称为哈勃音叉分类法。
后来，其他科学家又对这种分类法进行了扩充。哈勃星系分类法把大部分的星系分为三类：椭圆星系、透镜星系和螺旋星系，第四类则是看起来形状不规则的不规则星系。
《太空全书》中的图片展现了银河系附近，75个星系的哈勃星系分类图。我们在这一张图中，就能看到银河系附近“千姿百态”的星体外型。可谓，“一图打尽银河系内外星系”。
第三类：示意图
科普书的最大作用是通俗易懂地解释科学。所以，衡量科普读物优劣的方式之一是，作者能否把抽象的科学理论用浅显易懂的方式讲解给读者。好的科普书，可以让没有专业基础的读者轻松看懂。
为此，科普书作者不仅要把高深的专业知识转化为普通人能看懂的“大白话”，有时还需要给这些“大白话”配上解说图，便于读者理解。《太空全书》就是如此。
《太空全书》没有把解释科学理论的任务都推给文字，也让图片承担了一部分理论解释工作。
比如，解释广义相对论的中心原则之一：质量的存在会使时空扭曲。
詹姆斯为了让读者看到广义相对论的这两个原则，不仅用文字形象地把时空比喻成抻开的、打上了标准长方形网格的橡胶薄片，还在书中配了一张大图。
从这张配图，我们能看到：
一个大的黄色球压在橡胶薄片上，而薄片上在大球附近的格子，不再方方正正，而变成了菱形。而小的红色球周围的格子，变形不太明显。
由于球有重量（准确说是质量），所以球压在橡胶薄片上之后，薄片上的格子从长方形变成菱形。
詹姆斯用球压薄片，说明时空（橡胶薄片）是如何被质量（球）扭曲了的（长方形变成菱形）。
不过，《太空全书》里最让我觉得惊奇的，却是两张看起来平淡无奇的饼状图。
这两张饼状图展示了构成宇宙的物质组成。而让我没想到的是，竟然是暗能量组成了目前的大部分宇宙。而我们对暗能量却几乎一无所知。我们能通过各种仪器感知到的宇宙，只占不到5%。换句话说，我们所了解的宇宙，可能都不是冰山一角，而是冰山上的几片雪花。
4.想象图
可能你会问，为什么科普书里会有想象图？想象图不是真实的，有什么好看呢？
首先，想象图不代表完全虚构。有些想象图依据的不是毫无根据的想象，而是科学理论。
比如：我们无法从银河系外部俯视银河系，只能看到银河系这个巨大漩涡星系的一侧。但我们通过测量和对其他天体的观测，推断出了整个银河系的确切样子。
艺术家们据此绘制出了从银河系外部“看到”的银河系全貌。这幅图是银河系现状的真实再现，显示出了银河系拥挤的中心（中心有着致密的星系核）和太阳系在银河系中的位置。你能看到下图中的太阳系吗？
其次，虽然有些想象图的内容源于想象，但理念却是真实的。
这些想象图虽然不一定是真实场景的呈现，但却能把抽象的科学论述转变成直观的视觉图片。通过图片，我们就能一目了然地理解科学理论。
比如：有些科学家认为，宇宙不止一个，而且不同宇宙中物理规律不同。
这些宇宙是什么样的呢？艺术家们创作出了有着不同物理规律的多重宇宙同时诞生的过程。（见下图）
不过，《太空全书》用丰富的照片讲解太空并不只是为了向读者科普太空知识。
詹姆斯还希望读者能够：
看到太阳系之外，更为广袤的宇宙；
了解到即使是银河系，也只是宇宙中很小的、非中心位置的一个极其普通的星系；
认识到就连我们所处的宇宙都可能是众多宇宙中的其中一个；
最终发现人类在有些诞生了一百多亿年的星体中，万分渺小。
你能在下图中找到我们所处的银河系吗？
PS，小葵书屋也是我
