第一章 天文學(xué)、天文學(xué)家和專業(yè)工具

1 天文學(xué)是…研究宇宙中一切物體（除了地球）的自然科學(xué)的一個(gè)分支。但是，天文學(xué)家確實(shí)也研究太陽和地球高層大氣的作用，包括極光等。

2 大部分天文學(xué)家其實(shí)是天體物理學(xué)家。直到19世紀(jì)后期，天文學(xué)是很難描述和計(jì)算的。天文學(xué)家通過望遠(yuǎn)鏡給天體照相并計(jì)算一些像日月蝕，行星的位置，恒星的位置和距離。盡管如此，天文學(xué)家是缺少對(duì)恒星物理性質(zhì)和主宰它們?yōu)槭裁窗l(fā)光、怎樣演化的物理機(jī)理的真正了解的。從那以后，我們?cè)谠咏Y(jié)構(gòu)和物質(zhì)作用知識(shí)上的突破使得天文學(xué)家通過物理規(guī)律的大方面應(yīng)用而發(fā)現(xiàn)了宇宙的內(nèi)在工作機(jī)制。這樣，今天的大部分天文學(xué)家實(shí)際是天體物理學(xué)家并在做天體物理。這一頭銜可以在雞尾酒會(huì)上給人留下深刻印象。

3 天文學(xué)家大體上可以分為觀測(cè)天文學(xué)家和理論天文學(xué)家。雖然一些人兩方面都做，大部-分人更適合其中之一。盡管觀測(cè)天文學(xué)家不必要整天埋頭觀測(cè)，他們要進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡和儀器（如相機(jī)，光度計(jì)，光譜儀等）的研究設(shè)計(jì)來獲得和分析宇宙天體的數(shù)據(jù)。另一方面，理論天文學(xué)家典型的是應(yīng)用超級(jí)計(jì)算機(jī)建立模擬宇宙現(xiàn)象的模型。

4 觀測(cè)天文學(xué)家和理論天文學(xué)家的工作經(jīng)常是互相補(bǔ)充的。有時(shí)，觀測(cè)天文學(xué)家會(huì)發(fā)現(xiàn)宇宙中無法解釋的現(xiàn)象而理論天文學(xué)家會(huì)試著用數(shù)學(xué)和已知物理規(guī)律來解釋觀察到的東西。還有時(shí)，理論天文學(xué)家會(huì)發(fā)展一種理論預(yù)示了宇宙中某種現(xiàn)象或某種物理?xiàng)l件存在而觀測(cè)天文學(xué)家會(huì)試著通過觀察驗(yàn)證這種理論對(duì)不對(duì)。第一個(gè)例子是脈沖星的發(fā)現(xiàn)和后來的中子星理論。第二個(gè)例子是黑洞存在的理論假設(shè)和接著黑洞被真正發(fā)現(xiàn)。

5 總體來講，研究宇宙是一件令人氣餒的被動(dòng)的活動(dòng)。物理學(xué)家、化學(xué)家、生物學(xué)家有一個(gè)共同點(diǎn)：他們可以鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)室或到達(dá)目的地有效的創(chuàng)造出他們要研究的現(xiàn)象。他們可以接觸到它，操作它，直接的和它們聯(lián)系。問一個(gè)物理學(xué)家一個(gè)物質(zhì)有多重，他們可以放在秤上稱并馬上讀出來。問一個(gè)化學(xué)家一個(gè)反應(yīng)放出多少熱，他可以用溫度計(jì)測(cè)出來。問一個(gè)生物學(xué)家一個(gè)血樣有什么遺傳特征，他可以立刻進(jìn)行一系列小心的檢測(cè)。對(duì)于天文學(xué)家來說整個(gè)宇宙就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。但是，宇宙，用定義說就是“延展在那兒”的遠(yuǎn)在我們直接接觸范圍之外的所在。天文學(xué)家雖然可以測(cè)出一顆恒星離我們的距離，但是他不能用一盒卷尺去測(cè)量來驗(yàn)證這個(gè)距離。天文學(xué)家想知道太陽表面的溫度，但是他不能去太陽那兒插一個(gè)溫度計(jì)。天文學(xué)家想知道一個(gè)遙遠(yuǎn)星系的組成，但是他不能去那兒采樣再運(yùn)回地球分析。然而我們確實(shí)知道恒星的距離，太陽的溫度，遙遠(yuǎn)星系的組成。這就是天文學(xué)為什么是一個(gè)如此令人著迷的領(lǐng)域，是一件對(duì)人類思想創(chuàng)造性靈活性有如此貢獻(xiàn)的禮品。