译者序言
弗拉马里翁是法国天文学家,也是一位最有权威的天文科普作家兼诗人。他所著的《大众天文学》一书,自1880年出版以来,至1925年作者逝世时为止,在法国就已印了13万册之多,并被翻译成了十几种文字,对各国天文事业的发展影响很大,成为一部很受欢迎的科普经典。许多人因为读了这本书而热爱天文学,成为天文学家,如法国太阳和行星物理学家李奥(Bernard Lyot),就是一个典型的例子。
本书的特点是:作者以文学的笔墨、生动的语言,对奇妙的宇宙进行了描绘。他为本书定下的座右铭是“科学知识应该大众化,而不应该庸俗化”。
经过改写的1955年的新版本〔迄至1962年,新版本已发行了16.5万册,成为一本畅销书〕,是根据原书的结构,由弗拉马里翁夫人、巴黎天文台台长丹戎(André Danjon)先生以及法国几位天文学家改写而成的,补充介绍了20世纪上半叶科学的惊人发展和宇宙之伟大奇妙,使改写本成为既新颖而又完善的天文学典籍。
该版本包括地球,月亮,太阳,行星世界,彗星、流星与陨星,恒星宇宙以及天文仪器等七篇。
第一篇详细讨论了地球的十种运动,从简单的自转以至它的轨道受到别的行星的影响所引起的摄动。又叙述了地球的起源和关于地质学与古生物学的简要知识,这是在这样一本书中所必须提到的。
第二篇在叙述月亮的大小、远近和运动之外,还详细地阐述了它的物理性质和表面状况,并谈到了日食、月食的原理。
第三篇叙述了关于太阳的最新知识,如太阳内部原子核反应和太阳的无线电波。
第四篇对每颗行星作了详尽的叙述,并附有许多精美的图片,在火星一节中就有五十多幅。
第五篇叙述了彗星、流星和陨星,其中对彗星的历史记载有很详细的叙述,可供历史学家参考。
第六篇对现代天体物理学上的重要发现,如射电天文学、银河系旋涡臂的结构等都有适当的叙述。
最后一篇简单地叙述了天文仪器,使读者明了天文工作者所用的工具,和他们怎样依靠这些精密的仪器取得以上所述的惊人知识。
书中有几节表现了作者和改编者对于宇宙的神秘主义和唯心主义的思想,这些大多是属于节外生枝的文学笔墨,即使略去,对该书所要介绍的天文知识并没有什么损害,所以我们已将这些议论删掉。译文中可能还保留了一些不合辩证唯物主义观点的论调,希望读者以批判的眼光去阅读。该书虽有这些缺点,但内容丰富多彩,文笔明快隽永,仍不失为一部世界名著。我们把它译成中文出版,希望对我国天文事业的发展起一定作用,使读者因读本书而热爱天文学,进而研究天文学。本书译成之后,承北京天文馆李元同志根据他普及天文知识的经验,仔细校阅与注释,并更换了书中的某些插图,译者在此表示感谢。
中译本第一版是根据1955年法文版翻译的,距今已30年了。可是这短暂的30年在天文学史上是非同小可的一段时间。事实上,在这一时间里,天文学表现出突飞猛进的惊人发展的趋势,在科学中当是首屈一指的。有人甚至认为这一发展可以和伽利略以后300年间积累的知识相比拟。
这种惊人的进步,无疑是得到了其他科学与工程技术的发明与发现的帮助。例如原子工程的发展证实了天文工作者长期的揣度:轻原子核聚变为重原子核并释放出巨大而足够的能量,这足以说明太阳和恒星在几十亿年时间内所辐射的光和热的来源。对这种反应中的氢原子核聚变为氦的知识了解得如此确切,致使天文工作者根据计算,可以“窥见”恒星的内部结构。因而他们可以追溯恒星的演化历程:从其诞生以前收缩中的气体与尘埃,一直经过其发光而且稳定的生命历程,以至因爆炸(超新星)或缓慢衰歇而成为星际空间的“灰烬”。最后,人们虽然生活在一个常为云雾环绕的行星上,可是正如英国天文学家爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)所说的,人们可用手中的纸笔推算出恒星的演化历程。
随着电子工业的不断发展,我们可以制成强大的射电发射器与灵敏的接收器。通信专家认识太阳、月亮、行星、星系以及其他许多类型的天体,多是依靠射电源发出的细微咝咝声以至爆发式的噪扰。无线电天线和接收器愈加改进,这些奇怪的射电噪声愈引起我们的注意。这些射电源里有名叫“类星体”的蓝色光点,倾泻出大量的射电能量,还有更神秘的“脉冲星”,发出异常有规则的射电能量,致使有些天文工作者起初认为是太阳系外的行星上的生物向我们发出的呼唤。可是不久,天文工作者便能证认它们是年老的、迅速自转的、高密度的中子星所发出的电波。
但是天文工作者感觉到有智慧的生物可能存在于宇宙里,于是向四面八方寻找进入地球大气的一种可以连续记录的无线电波。可是,由于到处都有射电噪声与天电的干扰,人们没有发现可以理解的信息。因此这种企图星际通信的计划,以无结果而暂告结束。
工业研究与工程实践,促使我们在光学望远镜的性能研究上有了长足的进步。一方面,熔石英与特殊陶瓷为天文工作者提供了比从前用来铸造反光望远镜的玻璃更为有效的代替品。这些新产品超过从前被认为是最好的玻璃,在冷热变化的极端情况下,仍然保持极端稳定的性能。另一方面,巨型望远镜的装置、控制、自动导星与附件的不断改进和使用,更增进了光学望远镜的性能。这些附件中有一种名叫“光电像管”的,它以电子学的方法倍增星光的强度,从而提高了望远镜的观察效率。新的探测器也使记录红外辐射成为可能。
射电频谱的一些波段和可见光谱虽然能够透过地球的大气,并且紫外与红外波段也稍微能透过,但其他广大区域的电磁波却不能透过。利用现代的火箭,科学工作者将他们的仪器送到大气之外,而在外空里研究在地面不能接收到的紫外线和X射线的波段。结果是令人惊奇的,因为由此发现了太阳和许多天体是发射很强紫外辐射的天体。空间探索的计划为天文研究开辟了无限广阔的新颖前景。
轨道天文台用多种波长描绘了宇宙的新面貌,例如红外星图和银河系远方的X射线源的发现。而且宇宙飞船的效能日益增加之时,它们便可离开地球,漫游于太阳系的空间里。于是,天文工作者可以从月球和其他行星得到第一手的资料。人们从来没有看见过月球的背面,而地面望远镜已经拍摄的只是月球的模糊不清的形象。远航至金星附近的飞船证实了我们所预料的结果:云雾笼罩的金星表面的结构与高温的形态。从火星旁边飞过的探测器所送回的照片,表明它表面上有不少的坑穴。人们已经实现了登上月球的梦想,并带回月面的地质标本供分析。这一切宇航计划都需要特殊的仪器装置,例如照相机须能自动拍照与显影而且须将照片上的记录转化为脉冲信号,使地面的射电望远镜能够接收到这些信号,并且利用电子计算机将这些脉冲信号以高分辨率转换成点画,从而复现飞船上所拍得的形象。
照相软片大有改进,特别是将特殊的染料加入乳胶,增加了软片对于红外波段的灵敏度。我们还可利用其他科学实验室的许多新方法对陨星和从月球上采回的标本作化学分析,于是可以认识这些地外物体的性质与演变。
高速数字计算机使天文计算发生了革命性的变化。电子计算机在几秒钟内所作的计算,是从前天文工作者经年累月所不能完成的,而且计算的精确度还大有提高。假使没有这些计算上的便利,宇航计划便不能完成。计算机能校核并指令飞船,从飞升至降落的一切行动中的每个细节都是如此。同时,计算机对多级火箭的设计与运送也起了非常重要的作用。
计算机在天文实验里也成了必要的仪器。巨型射电望远镜将脉冲式的射电能量定向地射入空间,然后再从月球或其他行星表面反射回来。返回的信号虽很微弱,但接收器却可以将收得的数据送入计算机去分析。雷达的高度奇妙的应用为我们提供了有关太阳系里的距离,行星的大小、自转及其表面的特点等有价值的信息。用激光的反射可以测定月球的距离,精度很高,误差只有30厘米。
这些研究对时间的测量大有改进。50年前,天文工作者将时间测量到十分之一或百分之一秒,已经深感满意。今天科学工作者却能测量到一纳秒(10-9秒)。利用原子或分子的振荡频率制成高精度的测时工具,比从前以地球的自转周期作为测时标准的测时方法的精确度要高得令人难以想象。
这些便是30年来天文学上爆炸性的进展的几个方面,也是我们将要比较详细地为读者报道在这一版改订本里的一些课题,希望读者能从这里得以认识宇宙的伟大、壮丽与和谐,而且可以根据现代天文学的启示,勤奋地进行科学探索,不断取得新的科研成果。
李 珩
1985年于上海天文台