本書相當於一部簡明天文學概論:在輕鬆幽默中,帶領讀者認識天文學的基礎知識。本書也如同一部簡明天文學史:引經據典,述說古今中外天文故事與天文探索歷程。
作者從宇宙的起源、星星的誕生、八大行星與彗星,談到天文觀測的方法、宇宙的大小與年齡……等,從中可看到古今中外的天文傳說、人類探索太空的歷史進程。
除此,身為科學家同時也是基督徒的作者,也分享了自己在科學中,如何以神的角度對宇宙進行更多的思索,從而得到智慧。
書中包含精彩彩色天文圖片,值得收藏
作者簡介:
黃小石
康乃爾大學物理學博士
普林斯頓大學資深研究員、普林斯頓神學院訪問學者
榮獲德國普朗克研究獎(1990年)
獲選為美國物理學會會士
曾在專業期刊與書籍發表論文169篇、獲得5項專利
中文著作有《真理的追尋》、《苦難的尋思》、《愛的真相》、《善惡的省思》、《生命的追尋》、《信的真諦》
章節試閱
每晚陪著我們的明月
陰晴圓缺、周而復始地奔跑
它的大小與位置剛剛好
是人們觀測天文的好幫手
但明月到底從何而來?年齡有多大?
「天狗」真的吞得下它嗎?
儘管人類已經登上月球
明月依然有著太多的謎團
太陽太亮,教人不能逼視;月亮(又稱太陰)就大不相同了,一輪潔白神祕的光輝,似乎在邀請人來看它。它不知引發了多少的詩情畫意、相思遐想,故有玉兔、冰輪、玉輪、玉蟾、蟾蜍、嬋娟、玉桂、玉盤、玉金勾、玉鏡、嫦娥、玉羊等帶給人許多聯想的名稱。
嫦娥奔月是個古老誘人的故事,她住在月亮的哪裡,不得而知,我們也不知天上宮闕,今夕是何年,但是在1999年七月三十一日,「月球探勘者號」(Lunar Prospector)的最後任務,就是撞擊月亮南極附近的隕石坑,同時也將美國天文地質學家舒梅克(Eugene Merle Shoemaker, 1928-1997)的骨灰飄散在月球表面。舒梅克成為第一位埋葬在月亮上的人,月亮成了太空墳場,實在是太煞風景。
顧名思義,月亮似乎應該是自己會發光的,其實它只是反射日光而已。早在東漢時代,「太史令」張衡已經曉得這個道理了,他在所著的《靈憲》中說:「月光生於日之所照,魄生於日之所蔽;當日則光盈,就日則光盡也。」(月亮在太陽照到的地方就發光,照不到的地方就陰暗),同時他對於月的盈虧也有了清楚的認識,不但如此,他還了解月蝕的原因,真是位了不起的古天文學家。
明月是幾時才有的?目前科學家對月亮的來源還沒有完全定論,而呼聲最高的理論可能是「大碰撞假說」:大約在四十五億年前,地球已逐漸凝固,忽然被一個火星大小的星體撞擊,把一大塊地殼拋入太空,後再凝聚成月亮。因為當時地球的鐵質已 入核心,所以月球鐵的成分比地球低得多,以致月亮的比重比地球的小40%,只有3.3(公克/毫升)。按這大碰撞論的說法,月亮是從地球產生的,由電腦模擬看來,大體可以證實這種說法的可能性,不過不能解釋的問題也還有不少,所以我們還是「不知天上宮闕,今夕是何年。」
記得小時候在老家溫州見過一次月蝕,印象甚為深刻。那時民間還盛行月蝕是「天狗吞月」的傳說。有個大人告訴我,小孩子若偷看天上這種景象,就會瞎了眼。我童年時雖是好奇,卻也曉得瞎眼茲事體大,萬不可掉以輕心,因此特意側過身來,背窗而眠,免得不小心看到天狗幹壞事而眼瞎。也許是心中既好奇又害怕,也許是人們敲鑼打鼓放鞭炮來驅趕天狗,以致一夜睡不安穩。半夜醒來,矇矓中彷彿瞥見暗紅的月亮,頓時驚醒,連忙閉緊雙目,蒙頭被中,不敢再瞅。回頭一想,剛剛的驚鴻一瞥,不知是否已遭瞎眼之災,又想起隔壁李瞎子可憐的光景,心中十分作急,於是決定要試一試眼睛是否真的瞎了。然而,把頭蒙在被子裡,什麼也看不見,當然完全不是個測試瞎眼的好方法,只好把頭伸出來探一眼,不幸又看到了月亮,趕緊閉目悔過,心想:第一次看是無心犯過,天狗必不計較;這第二次看則是明知故犯,這下子可瞎定了。但我要怎麼知道是不是真的瞎了呢?若不再看看,怎麼能確定呢?如此反覆折騰了半夜,直到天明,我才確定天狗大量,不計小過,並沒有讓我瞎了眼。兒時往事,可能算是我的第一個「天文生理實驗」吧。
長大以後,就知道這天狗不過是地球的影子。月蝕是常有的,而且每年至少發生兩次,當然月蝕只能發生在月圓的晚上(可是並非每個地方每年都看得到所有的月蝕),月蝕之迷雖解,月亮之迷猶在。科學家分析美國人自月球上採回來的岩石標本,得知:月亮的成分與地球不盡相同,看來月亮也許不一定是從地球分出來的;不但如此,月球上岩石的年齡也比地球上的標本古老些。因為月亮繞地球的軌道面(白道)與地球繞太陽的軌道面(黃道)很接近,(交角約5度),所以有人認為月亮原是太陽的行星,被地球捕捉,但是月亮並不比地球小太多,不易就範。在太陽系中約有一百四十個不同的月球(繞著各行星轉的衛星),相對而言,沒有任何一個行星有像我們的月亮這麼大的月球,其實月亮比水星還大;地球也是太陽系裡唯一只有一個月球的行星。
我們雖不完全知道月亮是從哪裡來的,但它對人類的文明卻有很深的影響;它不但深刻地影響了文學,同時也影響了科學。比方說,許多民族都以月亮的週期制訂曆法,也有些科學的發現,是直接與月亮有關的。月亮和太陽從地球上看起來差不多一樣大(它比太陽小四百倍,又正好比太陽近四百倍),所以在日全蝕的時候,月亮可以恰恰把太陽遮住。這對我們科學發展帶來很大的方便:不但方便我們研究日冕現象,而且在1919年五月二十九日一次長達七分鐘的日全蝕,科學家發現一些當時剛好位於太陽附近的星體,居然它們的位置都略略改變,這些星體的光線好像被太陽的重力場移了方位,並且這星光角度的改變(約1.6~1.8角秒),正如愛因斯坦廣義相對論所預測的(約1.7角秒),建立了這偉大定理的實驗證據,以致讓我們發現重力是由空間的曲度而來的。如果月亮稍微大一些,這些在日蝕時可看見的星光就會離開太陽太遠,太陽重力場的影響不夠大,科學家們就看不出這些星球微量的位移了;如果月亮稍微小一些,它就不能完全擋住強烈的太陽光,他們也是一樣不能看到這些星球位移的現象了。
1969年七月二十日凌晨,美國兩位「太空人」登上了月球,立下人類首次離開地球,站在另一個天體上的里程碑。當夜,筆者坐在一台二手十七吋黑白電視螢幕前,通宵不寐,看著兩個太空人在月亮上跑來跑去,在月球的沙塵上,踏下了「永恆的腳印」,心中有說不盡的興奮。到了天明,打上一條領帶上學,站在幾位指導教授面前接受博士論文答辯考試,心中七上八下,只怕因失眠頭腦不清,而答非所問。哪知教授們也都睡眼惺忪,徹夜未眠,竟與我討論起登陸月亮的事,這也正是當時我腦子裡唯一清楚的事。三小時後順利通過答辯,在人類登上月亮的那天,我也步入了人生中新的里程。
地 出
有幅很有名的照片叫作「地出」,是人在月亮上照到半個白雲藍海的地球,掛在月亮的地平線上,好像正冉冉上升的樣子。照片雖然很好看,但是照片的標題卻是不對的,由於地球重力潮汐鎖定效應(Gravitational tidal locking),月亮自轉一圈的時間與它繞地球轉一圈的時間一樣長,所以月亮總是以同一面對著地球的,也就是說,從月亮上看地球,地球是不動的,稱為「同步自轉」。然而在月亮上雖沒有「地出」,但還是有日出的。在月亮上的一天大約是地球上二十八天之久,又因為月球自轉的方向與地球的相同,所以在月亮上太陽也是從東邊出來的。同時這潮汐鎖定效應也使地球的自轉漸漸變慢,部分的角動量傳遞給月亮,以致月亮的速度略略增加,它的離心力也跟著增加,所以月亮漸漸遠離地球,每年約遠3.8公分,地球每十萬年自轉速度每天慢1.4秒,一直到每天的長度與每個月的長度相等為止,就不再變化。到那時,一天將是現在的四十七天之久,與那時候的一個月一樣久。不過這還需要好幾十億年才行,月亮與地球那時可能都已經不存在了。
還有個非常有趣的現象:當月亮懸掛在地平線上時,看起來特別大,比起它在高天之上好像大多了,這是人人共有的經歷。但是在地平線上的月亮,其實比高天之上的月亮略小。這是因為在地平線上的月亮比較遠一些。這明明比較小的月亮,看起來卻比較大,不禁令人驚覺:我們肉眼所見的有時候是非常不可靠的!眼睛若真是可靠的,世界上哪裡還會有魔術師呢?
《聖經》說:「我們行事為人是憑著信心,不是憑著眼見。」這是一句很有道理的話。人一切的經歷都是需要解釋的,而解釋我們經歷的,就是我們的信心體系。什麼才是一個可靠的信心體系呢?請容筆者得時再敘
每晚陪著我們的明月
陰晴圓缺、周而復始地奔跑
它的大小與位置剛剛好
是人們觀測天文的好幫手
但明月到底從何而來?年齡有多大?
「天狗」真的吞得下它嗎?
儘管人類已經登上月球
明月依然有著太多的謎團
太陽太亮,教人不能逼視;月亮(又稱太陰)就大不相同了,一輪潔白神祕的光輝,似乎在邀請人來看它。它不知引發了多少的詩情畫意、相思遐想,故有玉兔、冰輪、玉輪、玉蟾、蟾蜍、嬋娟、玉桂、玉盤、玉金勾、玉鏡、嫦娥、玉羊等帶給人許多聯想的名稱。
嫦娥奔月是個古老誘人的故事,她住在月亮的哪裡,不得而知,我們也不知天...
作者序
太空科技時代的信仰與科學(上)
◎文 / 林治平
1961年四月十二日,蘇聯太空人賈加林(Yuri A. Gagarin)駕駛Vostok 1號太空船,以每小時二萬七千公里的速度,費時八十九分鐘,環繞地球軌道一周後,人類的歷史乃正式進入太空時代。賈加林也順理成章地成為世界上首位太空人。在返回地球以後的記者會上,賈加林趾高氣揚地宣佈:「我飛過天堂,沒有看到上帝,所以沒有上帝。」
世界有名的佈道家葛理翰(或譯葛培理Billy Graham)聽到後,說了一個小故事,以作回應:
「有一天,一條蚯蚓從克理姆林宮後院的草坪中鑽出地面,東張西望地四面尋覓了一陣,回到地下大聲對眾蚯蚓宣告:『我去過克理姆林宮,沒有看到赫魯雪夫,所以世界上根本沒有赫魯雪夫。』」
在當時這種氛圍下,有不少活在所謂太空時代的現代人認為,在科學如此發達的太空時代,還有上帝存在的餘地嗎?
從賈加林以後,將近五十年的光陰如飛而逝,科學的進展成就,較之賈加林當年,不知道超越了多少,科學能找到證明上帝的存在嗎?不能!科學能否定拒絕上帝的存在嗎?也不能!因為科學的目的與功能本不在證明上帝的存在或不存在。有人說:「科學就是科學;信仰就是信仰。」然而,就一個基督徒科學家而言,他卻能把這兩樣似乎不在同一個領域的東西,巧妙地集於一身。《天河拾貝》作者黃小石就是一個典型的範例。
黃小石於1963年美蘇展開激烈的太空競賽時代,負笈美國康乃爾大學(Cornell University),從事當時最熱門的尖端物理學研究工作。1964年,他開始認真而嚴肅地面對基督教信仰問題。那年的三月二十九日,正逢復活節,黃小石面對牧師的信仰答問,在眾人面前公開大聲宣示他的信仰告白,旋即受浸成為一個基督徒。也就在同年幾個月後,黃小石也在嚴格的口試之後,通過了他的博士學位資格考試,成為一位博士學位候選人。經過幾年的勤奮苦讀研究,1969年七月二十日,終於通過康乃爾大學物理學博士學位。1969年七月二十日,怎麼樣?你對這個日子是否有點熟悉?對了,那正是美國太空人阿姆斯壯(Neil A. Armstrong)及愛德林(Edwin E. Aldrin Jr.)代表人類首次登月成功的同一天。這位出身於太空科技重鎮康乃爾大學的年輕學者,很自然地也被捲入當代一片火熱的太空狂潮中,經過整夜的守候,他幾乎忘了第二天即將面臨的博士口試。而口試委員可能也在同樣的亢奮情緒中,與他大談登月種種,終於通過了他的博士學位。從此以後,黃小石全心投入教學研究工作,先後在匹茲堡大學、若歌大學(Rutgers University)、普林斯頓大學任教,並在艾克森(Exxon)實驗室擔任物理研究企劃主管。迄今四十多年來,發表重要論文一百六十餘篇,曾獲普朗克研究獎(Max Planck Research Prize),並獲選為美國物理學會會士(Fellow),至今仍擔任普林斯頓大學資深研究員(Senior Research Scientist),是一位備受尊崇的物理學家。
然而在這一段長達四十年的期間,黃小石對信仰的尋求也日益精進,他是美國東岸最大的華人教會──若歌教會的原始創會會友之一,從少數幾個家庭開始,始終如一,忠心參與教會各項大小事工,並獲選擔任教會長老,牧養治理,不遺餘力;他也經常風塵僕僕應邀在世界各地主領聚會、或培靈佈道、或講座研討、或著書立說,傾心盡力,宣揚福音。在他的身上,你可以看到一位世界頂尖、擁有一流成就的物理學家的風采;你也可以在他身上找到一位滿心火熱、謙卑溫柔、充滿能力的上帝的僕人。基督信仰與科學研究,在他身上天衣無縫地緊緊整合、結在一起,似乎是一件再自然不過的事。
其實像黃小石這樣的基督徒科學家的故事,在科學界也是司空見慣,一點也不足為奇。僅以太空科技的發展歷史而言,信手拈來,可供引述思考者,就有一大串:一、1962年二月二十日,美國第一位太空人格倫(John H. Glenn Jr.)駕駛著友誼七號太空船,環繞地球三圈,完成太空之旅返回地球後,於1962年七月在《讀者文摘》發表〈Why I Know There is a God?〉一文,強調太空艙在太空中航行,必須遵循上帝早已鋪設在天的軌道,太空人駕駛的太空船必須在軌道的重力系統間運作,絲毫不可有任何差錯。他說太空科技探測的發展,並沒有在太空中增加什麼,人類的太空發展,只不過讓人更加體會到宇宙萬象早已存在的規律秩序。太空科技的突飛猛進,只不過幫助我們更加認識明白這些規律秩序的奇妙奧祕而已。一個太空人在駕駛太空艙從事太空之旅的時候,他必須小心翼翼地遵循這些軌道而行,才能安返地球。格倫在他這次太空的旅程中,深深感受到這些肉眼看不到的軌道的牽引引導。對格倫而言,這真是一項奇妙而神祕的經驗。是誰設置了這些軌道?是誰管理這些軌道使它恆定不變地運作?雖然此刻他駕駛著代表美國科技財富整合而成的太空船,也是美國希望之所寄,甚至是全美國愛國精神與信心重建的友誼七號太空船,但是如果沒有上帝,就沒有這些早已設定的軌道,任他馳騁;如果沒有上帝,就沒有這些恆定不變的軌道,使他能夠安返地球。
格倫返回地球以後,他的英雄形像再加上他的虔敬謙虛,使他更加贏得眾人的欽佩。他的行止動靜,吸引了眾人的眼光。後來他參與政治,連任多次美國國會參議員。更令人驚訝的是:三十六年後,高齡七十七歲的格倫,竟然在1998年二度成為太空人,參與被美國航空暨太空總署太空梭計畫負責人郝洛威稱為「開啟了太空探測下一個時代的太空站的組合工作」,這個歷經數十年努力、由美蘇兩大國合作、結合精英科學家、耗資巨大的太空站,幾乎是當時人類科技成效的頂峰極致,格倫以如此高齡,再度投身參與這趟太空探測之旅,自然再度成為各方觀瞻之所繫。這位資歷經驗超越常人的老太空人,在1998年十一月第二度重返太空之後,面對宇宙穹蒼,奧邈無限,依然忍不住地大聲讚歎:「太奇妙了!叫我怎能不相信有上帝!」
而歷經九天太空站旅程返回地球之時,這位年老資深的太空人,抓住太空梭兩邊扶手,緩慢而略顯僵硬地步出太空梭,步履不免蹣跚。面對一大群歡呼歡迎的人群,他緩緩地說:
「發現者號帶著我們不斷地環繞地球飛行,那種景象真是太棒了。說真的,我們衷心感謝那些為我們祈禱的人。」
這是一個真正的太空人發自心靈深處的呼喊。
二、格倫之後,還有許多太空人,在太空之旅進行之際,留下許多令人激賞難忘的歷史足跡:
↑阿波羅八號太空人,從左至右:
羅威爾、安德斯、鮑曼。
↑為紀念阿波羅八號環繞月球
所發行的郵票。
1.1968年十二月二十四日,由空軍上校鮑曼(Frank Borman)、海軍上校羅威爾(James Lovell)、空軍上校安德斯(William Anders)駕駛的阿波羅8號太空船,代表人類首次脫離地球引力圈進入月球引力圈,這是人類太空科技探測計畫中一次重大的成就突破。當時世界人口中的四分之一,觀看聆聽了這次太空之旅的現場直播或錄播的節目,其重要性及影響力可想而知。然而令整個世界驚訝的是,這三位太空人卻在太空船進入月球引力圈後,於聖誕節清晨輪流朗讀〈創世記〉一章1-10節。他們的容貌聲音透過衛星轉播,極其清晰,可見可聞。首先傳來的是安德斯的聲音,他說:
「阿波羅8號的太空人有一項想要傳送給地球上所有人的訊息。(For all the people on Earth the crew of Apollo 8 has a message we would like to send you.)」
然後安德斯、羅威爾、鮑曼三人輪流誦讀這十節聖經:
「起初,
上帝創造天地……」
唸完十節聖經以後,鮑曼又加了下面一段話:
「阿波羅8號太空人謹在此祝各位晚安、蒙福、聖誕快樂,願上帝賜福給你們 賜福給在大地上的每一個人。」
他們返回地球以後,教皇保祿六世(Paul VI)曾對鮑曼說:
「我一生都在努力向世界說出你在平安夜時所說的話。」
阿波羅8號的太空人在太空任務中的這些言行,也曾引起一位無神論者的反對,並向法庭提出控訴,要求法庭禁止太空人在太空進行宗教活動,結果被法庭駁回。後來美國郵政局為了紀念這次太空探測的特殊意義,曾發行紀念郵票一套,票面圖案是阿波羅8號在十二月二十四日環繞月球飛行第一圈時所見地球的景象,票面額六分,其時月球的地平線距離阿波羅8號太空船大約七百八十公里,可見範圍約為一百七十五公里寬,在這張郵票圖案的中央,印上了聖經〈創世記〉開宗明義的四個英文字:
In the beginning,
God……
這張郵票因其意義特殊,極為郵友所重視珍藏。2.談太空探測當然少不了1969年七月二十日的首次登月壯舉。從這次登月成功之後,有許多人震懾於科技的成就,更加熱衷於成為一個科學主義者(Scientism)。所謂的科學主義者,是一群慣於將科學局部的知識視為人類全部的知識,將科學有限的範圍視為唯一的境界,又常將科學相對的學說視為絕對真理,以為科學或科技可以解決一切問題而高唱科學萬能的人。在阿波羅11號登月成功之後,當時極具影響力的《中央日報》副刊,曾刊登出杜松柏先生的大作:〈登月成功對人類思想觀念的影響〉,文中有下面一段話,足為科學主義者的代表言論:
「登月成功……證實了聖經〈創世記〉的記載已為神話……證明了人類合作的力量,人類高度的智慧,突破了巨大的阻礙,征服了太空,提高了人類的地位,確定了人類更高的價值,人類從此開始可以無恧的說:『我們不止是萬物之靈,更是宇宙的主人。』」
然而,奇怪的是真正登陸月球的太空人卻完全不是這樣狂妄自大、目空一切。阿姆斯壯自稱他以左腳踏在月球上的腳印,只是「一小步」而已。然而這一小步,卻是人類歷史上的一大步。而與阿姆斯壯一同登月的艾德林,在月表上兩個多小時月球漫步的照片,必然將永留史冊,令人懸念。這位艾德林是美國韋斯特長老會的長老,他在登月之後,曾在月球上領受從地上所屬教會牧師預備的聖餐,藉以表達虔誠敬意,紀念耶穌流血捨身。(當然這一項表彰信仰的行動,也引起無神主義者的抗議與爭論。)
艾德林在登月之後,曾在月球上向人類發出呼籲,他說:
「此刻,無論你在何處,請暫時停下來,回顧一下過去幾個小時所發生的一切,並以你們各人自己的方式,向上帝感恩吧!」
他們所選讀,並且由三位太空人簽名,存留在月表上的經文是〈詩篇〉第八篇,其中竟赫然有著下面幾句話:
「我觀看你指頭所造的天,並你所陳設的月亮星宿,便說:『人算什麼,你竟顧念他;世人算什麼?你竟眷顧他。』……」
看來真正登陸月球的人和從來沒有到過月球人確有不同。而真正的科學家與偽科學的科學主義者也真假立判,顯然可見
太空科技時代的信仰與科學(上)
◎文 / 林治平
1961年四月十二日,蘇聯太空人賈加林(Yuri A. Gagarin)駕駛Vostok 1號太空船,以每小時二萬七千公里的速度,費時八十九分鐘,環繞地球軌道一周後,人類的歷史乃正式進入太空時代。賈加林也順理成章地成為世界上首位太空人。在返回地球以後的記者會上,賈加林趾高氣揚地宣佈:「我飛過天堂,沒有看到上帝,所以沒有上帝。」
世界有名的佈道家葛理翰(或譯葛培理Billy Graham)聽到後,說了一個小故事,以作回應:
「有一天,一條蚯蚓從克理姆林宮後院的草坪中鑽出地面,東張西望地四面尋...
目錄
【序一】 一場絢麗的星空漫談/洪銘輝、郭瑞年
【序一】 太空科技時代的信仰與科學/林治平
【自序】 意想不到的故事/黃小石
前言
起初
說有光,就有了光
奇妙的光
一閃一閃小星星
太陽和它的黑子
鐵打的水星
太陽從西邊出來──金星
君家何處住──地球(一)
君家何處住──地球(二)
天旋?地轉?──到底誰在轉?
天狗吞日──華中世紀日蝕
明月幾時有
最長的一夜
熒惑守心──不吉利的火星
日落烏啼月滿天──木星
浮石沉木──比水輕的土星
藍色滾地陀螺──天王星
天涯遊子──海王星
天上的掃把──彗星
晚上為什麼天是黑的?
幽浮與外星人
量天尺
天長地久──天地的年齡
地老天荒──萬物的結局
結語
辭彙
致謝
【序一】 一場絢麗的星空漫談/洪銘輝、郭瑞年
【序一】 太空科技時代的信仰與科學/林治平
【自序】 意想不到的故事/黃小石
前言
起初
說有光,就有了光
奇妙的光
一閃一閃小星星
太陽和它的黑子
鐵打的水星
太陽從西邊出來──金星
君家何處住──地球(一)
君家何處住──地球(二)
天旋?地轉?──到底誰在轉?
天狗吞日──華中世紀日蝕
明月幾時有
最長的一夜
熒惑守心──不吉利的火星
日落烏啼月滿天──木星
浮石沉木──比水輕的土星
藍色滾地陀螺──天王星
天涯遊子──海王星
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