宇宙观：一场跨越时空的宇宙探秘之旅

每天晚上，我们头顶上的星空都在上演着精彩的故事。在古希腊神话中，英雄珀耳修斯（Perseus）曾前往严寒之地^[1] ，他要去砍下蛇发女妖美杜莎的头（见图21-1）。

美杜莎容貌姣好，由于受到海神波塞冬的诱惑而言行失检。女神雅典娜为此狠狠地惩罚了她，不仅把她的一头秀发变成了一窝嘶嘶吐信的毒蛇，还对她下了诅咒，无论是谁，只要看到她的脸，就会立刻变成石头。珀耳修斯事先得到警告，巧妙地避开了那个诅咒。他把一面磨光的铜盾当作镜子，用它看到美杜莎的身影，然后用剑砍下她那毒蛇盘绕的头颅。美杜莎的头被砍下后，从还在滴血的脖颈里立刻飞出了身披闪亮铠甲的战士克律萨俄耳（Chrysaor）和飞马珀伽索斯（Pegasus），他们是美杜莎和海神波塞冬所生的儿子。珀耳修斯提着美杜莎的头，骑上珀伽索斯，飞回了温暖的国度。

珀耳修斯刚飞到埃及，就看到了这样悲惨的一幕：埃塞俄比亚公主安德洛墨达（Andromeda）被用铁链捆绑在岩石上，准备献祭给一条恶龙。安德洛墨达的父母——埃塞俄比亚国王克普斯（Cepheus）和王后卡西奥佩娅（Cassiopeia），无力搭救自己的女儿，只能在一旁眼睁睁地看着。幸好珀耳修斯及时赶到，杀死恶龙，救了公主一命（见图21-2）。

在夜空中，最靠近北方的6个星座都与这段神话故事有关。英仙座（珀耳修斯）、仙女座（安德洛墨达）、四边形的飞马座（珀伽索斯）以及形如字母“W”的仙后座（卡西奥佩娅）都是北半球的天空中最著名的星座。相比之下，仙王座（克普斯）和北天极附近、由一串星星排列而成的天龙座（恶龙）就没那么显眼了。这些星座的名字可以一直追溯到至少2500年前。

蛇发女妖的头

图21-3展示了北方天空里的几个星座：仙王座、飞龙座、英仙座、仙后座、仙女座和飞马座。古希腊哲学家亚里士多德在天空与月下界^[2]之间划定了一条清晰的分界线。地上的一切人和物终会消亡，但天上的星辰永远闪亮。不过，即使是在古代，也有人对这个观点提出了质疑，因为并不是所有的星星都是恒定不变的。在英仙座里就有这样一颗奇怪的星星，它名叫大陵五，象征着美杜莎的头。就像不少恒星那样，大陵五这个名字也源于阿拉伯语，取自“Ra''s al Ghul”，伊斯兰天文学家用这个词表示“食尸鬼的头”，后来，古希腊天文学家托勒密（Ptolemy）把它翻译成“蛇发女妖的头”。古人之所以把大陵五和蛇发女妖联系在一起，并非巧合，因为它大约每3天就会明显变暗，然后差不多10个小时以后又会变亮，精确的光变周期是2天20小时49分钟。

约翰·古德里克

很多个世纪以来，大陵五古怪的光变行为一直让人困惑不解，直到1782年才有人给出了解释。那一年的11月12日，18岁的约翰·古德里克（John Goodricke）（见图21-4）在观测时正好看到了大陵五的神秘光变。在观测日志中，他说自己被眼前的景象惊呆了：

今晚观测大陵五，（我）非常震惊地发现它的亮度在改变。它现在看上去只有四等星的亮度。我积极地盯着它看了一个多小时，不敢相信它的亮度竟会改变，因为我从未听说过恒星的亮度可以如此迅速地变化。我想这可能是光学假象，或者是我的眼睛出了问题，要不就是天气不好，但结果我却发现，它的亮度真的在变化，并非是我看花了眼。

古德里克出生在荷兰的格罗宁根（Gröningen），他的父亲是一名英国外交官。他在5岁时，因为感染了猩红热，导致左耳失聪。幸运的是，他的父母有财力把他送到英国爱丁堡和沃灵顿（Warrington）的特殊学校，让他接受语言障碍矫正治疗，并且学习读唇术。在校读书期间，古德里克接触到了天文学，离开学校后，他搬到约克，与他的表兄爱德华·皮戈特（Edward Pigott）一起，在他叔叔建造的天文台从事天文观测。正是在那里，他遇见了行为古怪的大陵五，不过，与以前见过大陵五光变的那些天文学前辈不同，古德里克试着给出了解释。

惊人的发现

就在古德里克看到大陵五光变的前一年（即1781年），天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）刚刚发现了天王星，这是有历史记载以来，人类发现的第一颗新行星。在太阳系的外围，竟然还有围绕太阳旋转的行星，这个惊人发现给了古德里克灵感，让他猜到了大陵五光变的原因。古德里克提出，大陵五可能有一个恒星伙伴，它们彼此绕转，但因为挨得很近，即使用望远镜也很难把它们分辨开。据他推测，如果大陵五比它的伴星明亮很多，那么每当伴星从大陵五的面前经过时，它都会挡住大陵五的一部分星光，从地球上看过去，这种掩食现象就会让大陵五变暗。这两颗恒星的彼此绕转定期产生掩食现象，大陵五也随之有规律地变暗、变亮。1783年，古德里克发表了这个理论，他的解释很快得到了科学家的认可，他本人也因此获得了英国皇家学会的最高科学奖——科普利奖章（Copley Medal）。

我们如今知道，古德里克猜得一点也没错。大陵五距离我们92.8光年，它还真是一个由两颗恒星构成的食双星系统，其中一颗恒星比较明亮，质量是太阳质量的3.17倍，另一颗恒星要暗淡许多，质量只有0.7倍太阳质量。这两颗恒星彼此相距930万公里——地球到太阳的距离的1/16。它们果然如古德里克所料，不到3天就互相绕转一圈，较暗的那颗星定期从较亮的那颗星的面前穿过，造成掩食现象，使后者有规律地变暗、变亮。而且，更令人称奇的是，除了这两颗星，大陵五系统其实还有第三颗恒星。这颗星的质量是太阳质量的1.76倍，它与前两颗星相距约4亿公里，每680天才绕着它们转一圈，不过这颗星的轨道运动并不会影响到它们的亮度。

古德里克继续研究变星，找到了更多的食双星系统，他还发现，仙王座里第四明亮的恒星——仙王座德尔塔，也是一颗变星。这是人类第一次发现造父变星，这类恒星将在星系的距离测量中发挥重要作用。1786年4月16日，21岁的古德里克入选英国皇家学会，成为英国天文学界一颗冉冉升起的新星。可谁料天有不测风云，古德里克在获得这项殊荣后仅仅过了4天，就被一场肺炎夺去了生命，到死都还不知道自己已成为皇家学会的会员了。

1. 严寒之地是一个半虚构、半真实的地方，也就是今天的不列颠岛。在神话中，那块土地位于北风之北，满目荒凉，遍地霜冻。——译者注
2. 亚里士多德把宇宙分为月上和月下两个世界：月上界充满以太，无始无终，永恒存在；月下界的一切物质由水、土、气、火构成，有生有灭，循环变化。——译者注