基本信息

書名：理解科學叢書 那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界

定價：29.00元

作者：盧昌海

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2013-12-01

ISBN：9787302338215

字數：

頁碼：170

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

　　關於太陽係及其行星的故事的書不少，《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》是質量的一本。作者文筆清新活潑，語言生動，讓人看得欲罷不能。另一方麵內容前沿，即便是老故事也含有新進展。剪裁閤理，描述正確，太陽係的探險曆史長久，研究枝杈極多，作者能擇重點而講，有極高的科學見解。是科學和文學結閤的典範。比如，天王星早在1690年就被記錄過，為何直到1781年纔被發現？“海王星檔案”隱藏瞭重大秘密嗎？冥王星緣何會被降級？遙遠的奧托雲天體有可能被觀測到嗎？太陽會有伴星嗎？等等這些問題都有很精彩的解讀。
　　用細膩的筆觸描寫太陽係探索的武俠大片。相信每個讀者都會愛上《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》。
　　
　　“吳大猷科普奬”金簽奬獲得者盧昌海的新作，榮獲中宣部、中國圖書評論學會、央視“2014中國好書”榜科普生活類一名，入圍《環球科學》2014美科學閱讀。

內容提要

　　《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》主要介紹人類探索太陽係疆界的曆史，並對一些常被人以訛傳訛或誤解、誇張的曆史事件進行分析與澄清。《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》共分32章。其中章簡單迴顧近代之前人類對行星的瞭解，第2～4章介紹天王星的發現，第5～7章介紹小行星帶的發現，第8～10章介紹天王星齣軌之謎及天文學傢們為解決該謎團所作的早期努力，1～16章介紹亞當斯與勒維耶對海王星的預言及海王星的發現，7～19章介紹英法兩國有關海王星預言的優先權之爭，第20～21章介紹並分析由海王星檔案所引發的新爭論，第22章介紹尋找火神星的失敗努力，第 23～27 章介紹冥王星的發現，第28～30章介紹柯伊伯帶及其發現，第31章介紹行星新定義及冥王星的降級，第32章介紹奧托雲及有關太陽伴星的猜測。
　　內容通俗易懂，文筆生動風趣，考據嚴謹深入，適閤廣大天文愛好者及大中學生閱讀。

目錄

序
自序
引言

1. 遠古蒼穹
2. 樂師星匠
3. 巡天偶得
4. 命運弄人
5. 虛席以待
6. 失而復得
7. 名份之爭
8. 軌道拉鋸
9. 眾說紛紜
10. 數學難題
11. 星探齣擊
12. 三訪艾裏
13. 殊途同歸
14. 劍橋夢碎
15. 欲迎還拒
16. 生日之夜
17. 名動天下
18. 軒然
19. 握手言和
20. 秘密檔案
21. 先入之見
22. 火神疑蹤
23. 無中生有
24. 歧途苦旅
25. 農傢少年
26. 寒夜暗影
27. 大小之謎
28. 深空隱秘
29. 之戰
30. 玄冰世界
31. 冥王退位
32. 疆界何方
附錄 冥王星沉浮記

作者介紹

　　盧昌海，齣生於杭州，本科就讀於復旦大學物理係，畢業後赴美留學，於2000年獲美國哥倫比亞大學物理學博士學位，目前旅居紐約。著有《從奇點到蟲洞：廣義相對論專題選講》、《太陽的故事》、《黎曼猜想漫談》，並曾在《中國青年報》、《數學文化》、《科幻世界》、《現代物理知識》、《中學生天地》、《科學畫報》等報紙、雜誌上發錶幾十篇科普及專業科普作品。

文摘

　　記得念小學的時候，讀過一篇課文，叫做 “數星星的孩子”，講述漢朝天文學傢張衡的童年故事。時隔這麼多年，小學的很多課文我已經忘記瞭，但那篇數星星的課文卻依然曆曆在目。那時候，我住在杭州的郊外，傢門口有一個池塘，在許多個晴朗的夏夜裏，我和小夥伴們常常坐在池塘邊仰望星空。那時候，郊外的天空還沒有被都市的燈光所汙染，在廣袤的天幕下，那一顆顆璀璨奪目的星星顯得格外的晶瑩和美麗。自遠古以來，這種無與倫比的美麗就吸引瞭一代又一代的追隨者，他們中的一些人甚至將自己的一生都獻給瞭探索星空奧秘的科學事業。人類尋找太陽係疆界的故事隻是科學史上的幾朵小小浪花，但在那些故事中，有浪漫，也有艱辛；有情理之中，也有意料之外；有功成名就的興奮，也有錯失良機的遺憾。它們就像天上的星星一樣美麗動人……
　　28、深空隱秘
　　發現冥王星之後，湯博並未離開尋找太陽係疆界的孤獨事業，他投入瞭另外13年的漫長時光，繼續搜索更遙遠的行星。他的搜索範圍超過瞭整個夜空的2/3，他所涵蓋的低亮度達到瞭17等，他對比過的天體多達九韆萬個。在那13年裏，他發現瞭6個星團、14顆小行星及一顆彗星，但卻沒能發現任何冥王星以外的新行星。
　　那麼，冥王星軌道是否就是太陽係的疆界呢？既然觀測一時還無法迴答這個問題，天文學傢們便展開瞭理論上的探討。不過那探討不再是像亞當斯與勒維耶那樣的精密計算。由於冥王星的發現已屬巧閤，在那之後的天文學傢們即使在做夢的時候，恐怕也很少會再幻想重演一次筆尖上預言新行星的奇跡瞭。但是，精密的預言雖不可能，粗略猜測一下太陽係的疆界在哪裏卻還是可以的。
　　那樣的猜測幾乎立刻就齣現瞭。冥王星發現之初，美國加州大學的天文學傢利奧納德(Frederick C. Leonard)就猜測冥王星的發現有可能意味著一係列海外天體(trans�睳eptuniaobject，TNO)將被陸續發現。應該說，在經曆瞭天王星、海王星及冥王星的發現之後，單純作齣這樣一個猜測已無需太高級的想象力瞭。不過，比單純猜測更有價值的是，1943年愛爾蘭天文學傢埃奇沃斯(Kenh Edgeworth)提齣的稍具係統性的觀點。
　　在介紹埃奇沃斯的觀點之前，讓我們稍稍介紹一下太陽係的起源學說。在科學上，幾乎任何東西——人類、生命、地球乃至宇宙——的起源都是值得探究的課題，太陽係的起源也不例外。自18世紀康德(Immanuel Kant)和拉普拉斯(Pierre�睸imoLaplace)彼此獨立地提齣瞭的星雲假說以來，天文學傢們關於太陽係起源的主流觀點是，太陽係是由一個星雲演化而來的。這其中行星的形成，乃是來自於星雲盤上的物質彼此碰撞吸積的過程。
　　按照這種理論，行星形成過程的順利與否與星雲物質的密度有很大的關係。星雲物質的密度越低，則引力相互作用越弱，星雲盤上物質相互碰撞的幾率越小，從而吸積過程就越緩慢，行星的形成也就越睏難。當星雲物質的密度低到程度時，行星的形成過程有可能緩慢到在太陽係迄今50億年的整個演化過程中都無法完成，而隻能造就一些“半成品”：小天體。埃奇沃斯認為，海王星以外的情形便是如此。那裏的星雲物質分布是如此稀疏，以至於行星的形成過程無法進行到底，而隻能形成為數眾多的小天體。由此他提齣，人們將會在海王星之外不斷地發現小天體，且那些小天體中的某一些會偶爾進入內太陽係，成為彗星。
　　無偶，1951年，美籍荷蘭裔天文學傢柯伊伯(Gerard Kuiper)也注意到瞭太陽係物質分布在海王星之外的急劇減少。與利奧納德類似，他也認為那樣的物質分布會形成一係列小天體而非大行星柯伊伯並未在自己的論文中提及埃奇沃斯的工作，這一點使得後來有曆史學傢對他是真的不知道埃奇沃斯的工作，還是暗中“藉用”瞭對方的想法産生瞭疑問。。但與利奧納德以及後來的天文學傢們不同的是，柯伊伯認為那些曾經存在過的小天體早已被冥王星的引力作用甩到瞭更遙遠的區域，不會再存在於距太陽30～50天文單位的區域中瞭。換句話說，他認為在冥王星軌道的附近曾經有過大量的小天體，但目前已不復存在。在這點上，柯伊伯犯瞭一個可以原諒的錯誤，他以為冥王星的質量接近於地球質量(這在當時被認為是有可能的)，從而有足夠的引力來做到這一點。而事實上，如我們在上章中介紹的，冥王星的質量隻有地球質量的0.21%。
　　埃奇沃斯與柯伊伯的想法在接下來的十年間並未引起重視。但常言道: 是金子總會發光的。一個閤理的想法縱然一時沉寂，終究還是會復活的。1962年，在美國工作的加拿大天文學傢卡梅倫(Alastair Cameron)提齣瞭類似的看法。兩年後，美國天文學傢惠普爾(Fred Whipple)也加入瞭這一行列。惠普爾的研究比前麵幾位更加深入，除瞭猜測在海王星之外存在類似於小行星帶的結構外，他還試圖研究那些小天體對天王星和海王星軌道的攝動，但沒能得到可靠的結果。1967年，惠普爾及其閤作者又研究瞭七顆軌道延伸到天王星之外的彗星，試圖尋找來自海外天體的引力乾擾，結果也未發現任何可察覺的乾擾。由此他們估計齣那些小天體——如果存在的話——的總質量必定遠小於地球質量。他們的這一估計在如今看來是頗有前瞻性的，但在當時卻是一個有點令人沮喪的結果，因為它意味著觀測那些小天體將會是一件非常睏難的事情。
　　除瞭這些從太陽係起源角度所做的分析外，天文學傢們從另一個完全不同的角度齣發，也殊途同歸地提齣瞭海王星以外存在大量小天體的假說。這個不同的角度便是彗星的來源。彗星是太陽係中令人矚目的天體，當它們拖著美麗的尾巴(彗發)齣現在天空中時，常常是萬人爭睹的天象。天文學傢們注意到，太陽係中的彗星按軌道周期的長短大緻可分為兩類: 一類是長周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以上，長的可達幾韆、幾萬、甚至幾百萬年。另一類則是短周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以下，短的隻有幾年。短周期彗星的存在給天文學傢們帶來瞭一個難題。因為這些彗星上能夠形成彗發的揮發性物質會因頻繁接近太陽而被迅速耗盡，而且它們的軌道也會因反復受到行星引力的乾擾而變得極不穩定。計算錶明，短周期彗星的存在時間應該很短，相對於太陽係的年齡來說簡直就是彈指一瞬。但我們卻在直到太陽係誕生50億年之後的今天仍能觀測到不少命如蜉蝣般的短周期彗星，這是為什麼呢？天文學傢們認為，的可能是太陽係中存在一個短周期彗星的補充基地。
　　這個短周期彗星的補充基地究竟在哪裏呢？1980年，烏拉圭天文學傢費爾南德斯(Julio Fern�~ndez) 提齣瞭一個後來被普遍接受的假說，即短周期彗星來自海王星之外的一個小天體帶。他並且推測那些小天體的視星等約在17～18之間(比湯博曾經搜索過的天體更暗，但這個亮度後來被證實為仍是顯著的高估)。在他頗具影響力的論文中，費爾南德斯援引瞭柯伊伯的文章，卻忽略瞭埃奇沃斯的工作。費爾南德斯的這一粗心大意導緻的後果是，人們多少有點烏龍地用柯伊伯的名字命名瞭那個小天體帶。而事實上，如我們在上麵提到的，在所有曾經猜測過那個小天體帶的天文學傢中，柯伊伯幾乎是一個認為它目前已不復存在——從而與費爾南德斯的假說及後來的觀測結果截然相反——的人。費爾南德斯的假說提齣之後，1988年，幾位在美國加州大學及加拿大多倫多大學工作的天文學傢通過計算機模擬手段，對這一假說進行瞭檢驗。他們的檢驗錶明，由那樣一個小天體帶所産生的短周期彗星無論在數量還是軌道分布上都與實際觀測有著不錯的吻閤。
　　因此，到瞭20世紀80年代末，來自不同角度的理論分析均錶明，在海王星的軌道之外很可能存在一個小天體帶，它是行星演化過程中的半成品，同時也是短周期彗星的大本營。但到那時為止，那個遙遠的天區除瞭一顆孤零零的冥王星外，在觀測意義上還是一片虛空。
　　距離給瞭外太陽係神秘的麵紗，天文學傢們卻要揭開麵紗來尋找隱秘。
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序言