太阳与月亮：人类天文探索简史

引言  事物的秩序

我在编写这本书时的身份并非科学家，也并非科学史学家。我是一名讲述者，站在罗列着图像的舞台上。我将这些图像按照一定的顺序排列，由此创作出一个故事。

无论何时，我们都会尽可能地关注故事的主要内容。如果没有这些内容，我们便会感到动摇而不安，就像迷失在茫茫大海上，看不到海岸，只能看到天边遥不可及的海平线。

让我们任取六幅图像，然后随机摆放，这样自然就会产生一种特定的顺序。一幅图片是起点与开端，而另一幅则是结尾，其他图片便会自动形成看似自然的序列。本书的起点是一幅钢笔水墨画，描绘的是伽利略（Galileo）在1609年通过望远镜看到的月亮。那一年，他在帕多瓦进行了多次观察，进一步佐证了日心说。因此，几年后，伽利略遭到罗马宗教裁判所的审判。审查证据的证人与面临威胁、被蒙蔽的宗教裁判所之间的对抗引发了强烈反响，布莱希特（Brecht）的历史剧《伽利略传》（Life of Galileo）（1943年首演）便是以这一矛盾为中心。这幅简单的钢笔水墨画的意义在于它预示了一个新时代——透镜时代的到来。

即便是抽象的艺术形式也会体现出一定的叙事性，比如在卡西米尔·马列维奇（Kazimir Malevich）的一幅作品中只有黑与白的碰撞，这种内容方面的空洞推动马列维奇的作品走向极致。《黑色方块》（Black Square，1915年）就是一幅极致的作品，它目前所面临的问题是其表面出现了裂纹，这样的裂纹是开始画作发腐的标志。这幅画作打破常规，漆黑一片，但仍然在阐述一个故事。这幅作品在爱因斯坦（Einstein）广义相对论发表前一年绘制而成，与同大变革时代的历史和科学巨变不谋而合。

这种漆黑的语言类似于照相底片的视觉参照点，以及点缀着强光点的天文景观图。我们用望远镜捕获并在照相底片上仔细观察到的黑色背景中的一个小光点可能是一个遥远的星云，正在向着宇宙不断膨胀的边界加速前进。在看似抽象的夜空远端和那些已知天体的轨迹背后，潜藏着大量地图上未曾标明的区域，未知天体在这些区域中高速运动。但是，宇宙体系还未分崩离析，其自身累积的动量作用并没有使它土崩瓦解。宇宙受到黑暗之中蕴含的力量的制约，由此，我们接触到了被科学家称为“暗能量”的东西，它与具有穿透性的可见光是对立关系。

17世纪之初的光学革命为我们展现了以往看不到的世界，包括微观层面和天文层面，与此不同的是，本世纪的知识边界却在于黑暗。据称，已知宇宙只有4%由元素周期表上的元素原子形成的粒子构成1，其他部分则由暗物质和暗能量组成。同黑洞一样，暗物质和暗能量可以弯曲光线，从而实现测量并绘制在地图上，而它们的特点是不可见。本书可以说是一次发现之旅，但这一旅程的终点是“现在”，其目的是承认不可见世界的规模足以令人生畏。图像按层层递进的顺序呈现，直至结束，将我们不断发展的历程连接了起来。图像中记录的标志性事件之间的间隔可能跨越了漫长的历史或地理距离，如果说每个事件都是一个小岛，那么这一距离就是小岛之间的海洋。这种距离本身与可估算距离的极限数据相差无几，可达数十亿光年。

启蒙时代的先驱非常确定地评估世界、整理数据并使用二名法的分类体系。借助该体系，人类的知识不断增加，也满怀日益增长的信心不断前行。但我们的无知也越来越多，已经取代了此前这种确定性。摄影技术借助光线传输可以记录事物的各个方面，但并不能记录黑洞。我们只能通过黑洞周围的炙热气体来确定它的形状。这些气体可以使用X 射线成像进行追踪，但X射线因其波长而无法穿透地球大气层。传统意义上的摄影技术要面对的是它无法记录的东西，这一死胡同并非某种难以接近的裂缝，更像是银河系的黑暗核心。

书名中的“太阳与月亮”体现了本书围绕的两个截然相反的对立面。太阳与月亮构建了日与夜的二元性，其中蕴含着叙事。鉴于太阳与月亮作为天体 直接出现在人类面前，所以它们成为摄影技术初的主题。通过摄影技术，夜空景象可以在感光板上曝光出来。19世纪，人物肖像成为银版摄影法的初主题，与之一同出现的还有针对太阳与月亮的研究。但是，这方面的叙事范围已超出太阳系，延伸到我们现在所说的深空的探测。“深空”这一名词帮助我们认识到，在我们所熟悉的银河系，以及我们的邻居仙女座螺旋星系以外，还存在着无数的星系。在托勒密时代或者哥白尼时代，即2世纪和16世纪，人类在思考问题时非常浅显直接。

除了构成叙事，人们也在不断寻求体系的稳定性。周期性规律使我们感到安心，夜空中某颗星再次出现预示着雨水到来、河水上涨和田地肥沃。历法强化了季节的规律性，而季节的规律性正是农业生活的重要基础。神话学是一种类型学，为人类形态赋予了神圣的意义。它所解释的事物之后将由科学家借助观察结果进行确认，并给出定义。神话构建出了基本的故事内容，与占星术、占卜术和炼金术相关的符号系统一直沿用到牛顿时代，当时的信仰和教条已被解释、测量结果和科学规律确定的事实所取代。

在日本这个科技高度发达的国家，神话信念被取代是近才发生的。在日本，太阳的神话，以及作为太阳女神直系后裔的天皇的地位直到20世纪中期才被颠覆。据说，天照大神（Amaterasu，日本神话中的太阳女神）每年都会消失，回到在她的巢穴中，留下漆黑一片的世界。当她被巧妙地引诱出巢穴后，春天的阳光便重回人间。她每年消失和重新出现的规律性与她每隔20年从一个神社搬到附近一座新的建筑物的仪式性移动是平行发生的，所以她的神殿总是全新的，不受时间影响。直到1945年原子弹爆炸后，日本投降，这一规律才被打破。广岛和长崎事件的结果导致一切归零，神话以及其中产生的太阳的形象随之瓦解，天皇也沦为凡人。具有讽刺意味的是，让太阳从优雅的神坛跌落的是具有前所未有的破坏力的武器，其创造者罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer）认为人类无法描述清楚原子弹的威力。在洛斯阿拉莫斯国家实验室看到核试验时，奥本海默曾用著名的神话语言来描述这一事件，认为它释放了一种“比一千个太阳还亮”的力量。太阳的形象在这里是原型，它和与其相对应的夜间的月亮的形象都存在于意识的核心中。

我们已经发现，越来越多的证据表明，史前观测者以惊人的精度标记了月相和二分点的排布，他们历法的准确性增加了预测周期的准确性。早期的地心说模型为天体系统带来了准确性，它在古典世界中被巧妙地描绘出来，后来被哥白尼的日心说推翻。一旦一种模型被取代，另一种模型就会出现，开普勒起草的行星运动三定律（开普勒定律）被牛顿和其他人证实，让人们对行星的运动方式更加确信不疑。天文学家可以对轨道的规律性感到安心，其椭圆状曲线是可以追踪到的。在牛顿之后，在17世纪和18世纪的交接之际，新的机械时代让我们了解到了一种像引力一样显而易见的力，并以此预示精确时代的到来。时间的测量本身就需要具有前所未有的精度的仪器，而这种精度也是世界航行的依傍。

20世纪初，随着爱因斯坦的理论出现之后，人们认识到万有引力和质量之间的关系不是的，并且时间本身也不是恒定的，事物的秩序又被颠覆了。爱因斯坦凭借他天才般的数学结论为一个不稳定的、不断膨胀的宇宙提供了理论基础，且后来的天文观测也证实了这一点。即便如此，他初也否认了自己的思想的意义。关于时间在本质上的不一致性以及质量和引力关系的不连续性的推论挑战了有限系统和基本的周期性规律的稳定性。我们不一定要回到起点，我们也并未居住在一个稳定有序的空间中。宇宙的膨胀本身正在加速。这种叙事遵循从稳定系统（即便是错误的系统）的确定性到认识到宇宙始终处于变化状态的路线。

在这一肉眼可见的层层递进的序列旁边，还有制图学的证据，使得地理学和天文知识的范围逐渐明晰。不断变化的地图、地图集、天球仪和地球仪定义了一条从2世纪的阿忒拉斯大理石雕像肩上扛着的刻有黄道十二宫的巨大球体，到目前哈勃前沿场计划的数据的通路，映射出宇宙深处的暗物质。伽利略做出的重大贡献便是通过其仪器的镜头来放大裸眼的视觉。1609年的简单的钢笔水墨画并没有涵盖那些会让我们感到惊讶的月球的细节，而是让我们见证了在当时比其他人都更有远见的伽利略如何树立起权威。如今，计算机能够以前所未有的规模存储数据，其作用不仅限于数据库。使用这些数据来创建驱动研究的模型的是计算机的“智能”，而并非人类的智慧。如今，墨西哥、智利和德国的望远镜能够一同形成一台视野遍布全球的巨大的射电望远镜。现在，事件视界望远镜（EHT）收集的信息可以测量黑洞口处的光畸变（即所谓的阴影），以绘制不可见区的入口。2这就是不可见区域边缘的制图学。光畸变是衡量存在的一种标准，它代表着一个充满暴缩和压缩的巨大力量的区域的入口点，但另一方面其特点是不可见。

在我们的一生中，地图集发生了巨大变化。代表着王国统治的颜色色调的改变与政治边界的反复无常类似，是可以预见的。20世纪50年代末，《泰晤士世界地图集》（The Times Atlas of the World）美国卷的一则广告指出，地图上详细标注了火箭发射场和原子能设施。我回想起1967年的单卷本带来的反响，其护封上印有地球的卫星图像。这本地图集有着无与伦比的美感，甚至因此得到了当时的杰出艺术家亨利·摩尔（Henry Moore）的赞助出版。两年后，美国国家航空航天局的阿波罗计划将一名男子送上了月球。以地图集为基本参考的旅行现在不仅仅意味着横穿大陆的高速公路或铁路。我们可以从太空俯瞰自己。我们的观点可以得人亲眼目睹并拍照记录下来，而不是单凭想象，而且这是次真正的地外之旅。到1997年，剑桥大学出版社出版了《美国国家航空航天局太阳系地图集》 （The NASA Atlas of the Solar System）。本书中会多次提到其他书的内容，也可以说是一本书集。

曾经令人惊心动魄的地区是那些隐蔽的荒野，那里人类侵占的痕迹少，道路稀少，聚居地零零散散地分布。对19世纪的殖民主义者来说，代表着未知的地区是“黑暗大陆”，这些地区的领土都是未开化的。黑暗在《圣经》中的含义不是与邪恶有关，就是与无知有关。在一个多世纪后，《美国国家航空航天局太阳系地图集》中再现的前沿领域开始引人注意，这并非因为其不言而喻的空洞，而是因为图像的失真。外太空区域不仅仅是未知空间，更是那些数字摄影分辨率不完整的地方。

在短短七个世纪的时间里，社会飞速进步，从13世纪的赫里福德世界地图所划定的世界延伸到凡尔赛宫桌上帝国秩序的重新绘制。一个类似的天体制图模式，比如说从中国传统星图开始，可能会发展到16世纪丹麦的第谷·布拉赫（Tycho Brahe）的星图，到17世纪格林威治的约翰·佛兰斯蒂德（John Flamsteed）的星图，再到18世纪乔治时代温莎市外的威廉·赫歇尔（William Herschel）的星图。从古代无透镜时代开始的几个世纪里，哈勃望远镜为我们提供了一个来自地球大气层之外的视角。

对赫歇尔来说，为他的望远镜铸造和抛光镜片是一项巨大的体力活。在为其巨大的12米望远镜制作的两个直径为1.2米的凹面镜中，个镜片于1785年铸造，花了一年时间进行打磨和抛光。两百年后，哈勃望远镜上的2.5米直径的主镜在制造上出现了2.2微米的误差，造成了严重的球面像差。矫正工作是在太空中进行的。从历史的角度看，从原始的功能主义到以微米为单位的精度，其发展速度已经非常惊人了。人们已经不再需要带有灰尘和油墨气味的旧地图集，而要采用新测量出来的距离 。在1920年之前，仙女座星系被认为只是一个气体漩涡。它在254万光年之外，如今被我们视为距离我们近的星系邻居。

在我们的叙事来到镜头时代之前，必须注意的是，那些仅凭肉眼就能观测到的太阳、月亮和天体运动的人进行了意义深远的排列，移动了地景中的石头以改变地形，创造了巧妙的机械仪器，从而追踪椭圆轨道的不规则性，并为日晷架设了塔楼。随着时间的推移， 我们的知识量愈发显得不足，就像我们周围那规模无穷的黑暗加深了我们的无知。

本书是为了纪念人类初次登陆月球50周年而出版，它结合了天文学、摄影与制图学三门不同的学科，向我们呈现了三门学科的发展是如何彼此促进、相互影响的。本书与格林尼治天文台、天文学会合作，以其非同凡响的收藏为基础，为读者展示了大量珍贵图片，从使人类初次实现计算经度的约翰·哈里森的航海钟，到太阳与月球的初次照片，还收录了美国国家航空航天局、欧洲航天局和存储于国际档案中的图像，以及使用先进的太空望远镜所拍摄的外层空间图像。

本书作者马克·霍尔本（Mark Holborn）是享有美誉的作家、设计师，他精心选择了令人震撼、少见的图像，以视觉的方式讲述这一不同寻常的故事。从月球银版照片、拥有4000年历史的内布拉星象盘，阿佐飞陨石坑、哈勃太空望远镜到人类初次登上月球，本书是一部关于太空探索的壮阔图画史，也是一部人类仰望和探索宇宙的传奇。

马克·霍尔本（Mark Holborn）是一位编辑和图书设计师，曾与卢西安·弗洛伊德、理查德·阿维顿、欧文·佩恩、三宅一生、威廉·埃格尔斯顿和詹姆斯·特瑞尔等各国艺术家展开国际合作。他是迈克尔·莱特所著《满月》的编辑，这一作品在国际上获得赞誉，它根据阿波罗计划的照片绘制，出版于1999年，正值初次登月30周年纪念。马克·霍尔本也是一位作家和博物馆馆长，对日本颇有兴趣，这一点他在自己的著作《沙中海》和《跨越日本》中也有提及。他与同为艺术家和设计师的叶锦添的北京工作室联系，在中国举办了许多展览。马克·霍尔本现与摄影师胡伯托·达·西尔维拉一起致力于沙特阿拉伯和中东的历史调查工作，近期作品包括与大卫·道森合著的《卢西安·弗洛伊德》，以及与迪米特里·莱瓦斯合著的《梅普尔索普植物群》，均由Phaidon出版社出版。

引言：事物的秩序    11

序章  无透镜   15

I  透镜      69

II  时间和空间    111

III  《月图》     137

Ⅳ 相机和望远镜    181

Ⅴ 太空人    257

Ⅵ 太空之眼    305

Ⅶ 前沿    335

参考文献    366

索引    368

图片版权    372

致谢    373

本书是为了纪念人类初次登陆月球50周年而出版，它结合了天文学、摄影与制图学三门不同的学科，向我们呈现了三门学科的发展是如何彼此促进、相互影响的。本书与格林尼治天文台、天文学会合作，以其非同凡响的收藏为基础，为读者展示了大量珍贵图片，从使人类初次实现计算经度的约翰·哈里森的航海钟，到太阳与月球的初次照片，还收录了美国国家航空航天局、欧洲航天局和存储于国际档案中的图像，以及使用先进的太空望远镜所拍摄的外层空间图像。

本书作者马克·霍尔本（Mark Holborn）是享有美誉的作家、设计师，他精心选择了令人震撼、少见的图像，以视觉的方式讲述这一不同寻常的故事。从月球银版照片、拥有4000年历史的内布拉星象盘，阿佐飞陨石坑、哈勃太空望远镜到人类初次登上月球，本书是一部关于太空探索的壮阔图画史，也是一部人类仰望和探索宇宙的传奇。

马克·霍尔本（Mark Holborn）是一位编辑和图书设计师，曾与卢西安·弗洛伊德、理查德·阿维顿、欧文·佩恩、三宅一生、威廉·埃格尔斯顿和詹姆斯·特瑞尔等各国艺术家展开国际合作。他是迈克尔·莱特所著《满月》的编辑，这一作品在国际上获得赞誉，它根据阿波罗计划的照片绘制，出版于1999年，正值初次登月30周年纪念。马克·霍尔本也是一位作家和博物馆馆长，对日本颇有兴趣，这一点他在自己的著作《沙中海》和《跨越日本》中也有提及。他与同为艺术家和设计师的叶锦添的北京工作室联系，在中国举办了许多展览。马克·霍尔本现与摄影师胡伯托·达·西尔维拉一起致力于沙特阿拉伯和中东的历史调查工作，近期作品包括与大卫·道森合著的《卢西安·弗洛伊德》，以及与迪米特里·莱瓦斯合著的《梅普尔索普植物群》，均由Phaidon出版社出版。

“一部经过深入研究、大量拍摄的现代太空探索史……太阳和月亮抓住了我们的进步和我们对太空持久的迷恋。”——Worth.com

“本书以华丽的细节展现了人类和太空的崇高历史。”——Outer Places

“从整体上看，这本书展示了如果没有白天太阳的美丽和夜晚月亮的辉煌，地球上的生活将是多么的沉闷。”——《航空与航天/史密森尼》杂志

“本书捕捉了一种无限未知的感觉，这让专门的观星者着迷。这是一部关于太空探索的广泛而惊人的视觉历史，设计优雅，收录近300张图片，是人类试图理解太空奥秘的宏大回顾。”——Book Page