斯蒂芬·詹姆斯·奧馬拉 （圖片來源：popsciencebooks.blogspot.com）

他是一個(ge) “生在20世紀的19世紀觀測者”，在看望遠鏡時依賴自己的眼睛，甚至可以捕捉到一些相機或電荷耦合器件（CCD）看不到的現象——土星環上與(yu) 自轉鎖定的條紋、精確的海王星自轉周期……他甚至在4300米的海拔高度背著氧氣罐，憑借24英寸的望遠鏡和自己的肉眼，成為(wei) 1985年第一個(ge) 觀測到哈雷彗星回歸的人。

撰文 | 蒂莫西·費裏斯

翻譯 | 遲訥

生在20世紀的19世紀觀測者

在佛羅裏達西夏地礁島沙灘舉(ju) 辦的冬季星空聚會(hui) 上，我認識了斯蒂芬·詹姆斯·奧馬拉。我入夜才到，在大門口問候這次星空聚會(hui) 的組織者蒂皮·道裏亞(ya) 。“斯蒂芬在那裏，在用我的望遠鏡畫木星呢。”蒂皮說著，朝一個(ge) 正站在梯子上，對著指向西南天區的大牛頓反射望遠鏡看的年輕人的輪廓點點頭。奧馬拉他透過目鏡仔細觀看，然後朝下看看自己的速寫(xie) 本，再畫一兩(liang) 筆，然後又回去看目鏡。這是好幾代之前的天文工作者才會(hui) 去做的一種工作，那時候觀測就是花一整夜去畫一顆行星的圖。

奧馬拉喜歡將自己描述成“生在20世紀的19世紀觀測者”，在與(yu) 他的會(hui) 麵中，我試圖更多地去了解這類人是如何用這種過時的方法，在看望遠鏡時依賴自己的眼睛，而不是相機或CCD，卻能夠在他的時代獲得最震撼人心的觀測成績。奧馬拉十幾歲的時候發現了土星環的放射狀“輻條”，並把它們(men) 畫了下來，專(zhuan) 業(ye) 天文學家卻把它當成錯覺——直到“旅行者號”到達土星，確認了那些輻條是真的。他確認了天王星的自轉速率，獲得了一個(ge) 與(yu) 擁有大型望遠鏡和精密探測器的專(zhuan) 業(ye) 天文學家迥異的數值，最終也證明他是對的。他是1985年哈雷彗星回歸時第一個(ge) 看到它的人，在海拔14000英尺高的地方，他吸著瓶裝氧氣，用一架24英寸的望遠鏡看到了它。

土星環（圖片來源：NASA）

時間慢慢流逝，奧馬拉依舊在畫。過了近一個(ge) 小時，奧馬拉從(cong) 梯子上下來，把他的畫作為(wei) 禮物送給了蒂皮，蒂皮向他介紹了我們(men) 。奧馬拉雙眼清澈，身材勻稱，麵容英俊，有著黑色頭發、修剪得幹幹淨淨的胡須，以及爽朗的笑容。我們(men) 走到亮著紅燈的餐廳去，邊喝咖啡邊聊天。

與(yu) 星空結緣

斯蒂芬告訴我，他在劍橋和馬薩諸塞長大，家裏是捕龍蝦的，他有關(guan) 童年的第一個(ge) 記憶就是坐在母親(qin) 膝上，看1960年的那次血紅色月全食。“從(cong) 一開始我就與(yu) 星空有種聯係。”他6歲的時候自製了一張球體(ti) 投影圖——橄欖形的平麵天球——是用玉米片盒子背麵做的，他用它學習(xi) 認識星座。

奧馬拉在14歲的時候被帶去參加了一場哈佛天文台的公眾(zhong) 之夜活動，他在一架古老的9英寸克拉克折射鏡前麵排隊等待。“好久都沒有動靜，”他回憶道，“隊伍停滯了，最終人們(men) 沮喪(sang) 地散開了。我記得接下來我就已經站在圓頂下了。我能聽見嗡嗡的聲音，看見望遠鏡正指向頭頂的星星，一個(ge) 可憐的家夥(huo) 正在目鏡前麵找啊找，滿頭大汗。我注意到他可能是在找仙女星係。我問他：‘你在找什麽(me) ？’

“‘一個(ge) 很遠的星係。’

“我等了幾分鍾，然後問：‘是仙女座嗎？’他沉默片刻，最終答道：‘是的，但是很難找到，非常複雜。’

“‘我可以試試嗎？’

“‘哦，不行，這個(ge) 設備很精密的。’

“我說：‘你看，我後麵沒人了。我兩(liang) 分鍾內(nei) 就可以幫你找到。’我把仙女星係弄進了望遠鏡視場，他說：‘好，去把其他人叫回來吧，你也別走。’其他人也都通過望遠鏡看到了仙女星係，他們(men) 走了之後，他說：‘把你知道的都告訴我吧。’他隻是個(ge) 研究生，和很多天文專(zhuan) 業(ye) 研究生一樣，他並不是很了解星空。我給他看星空各處，帶他熟悉梅西耶星係之類的東(dong) 西。我們(men) 待到黎明才下來。第二天一早他帶我去了事務辦公室，他們(men) 給了我一把鑰匙，並且說，如果開放日我能過來幫忙，作為(wei) 回報，我可以在任何時候使用望遠鏡。所以現在我是一個(ge) 擁有哈佛天文台鑰匙的14歲孩子！”

哈佛天文台老照片（圖片來源：Wikipedia）

此後數年，天文台成了奧馬拉的第二個(ge) 家。畢業(ye) 後，他下午在劍橋的藥房上班，然後夜晚就在望遠鏡那裏度過，耐心地為(wei) 彗星和行星作畫。“為(wei) 什麽(me) 要在望遠鏡前畫畫？因為(wei) 膠片和CCD並不能捕捉到你用眼睛看到的要素，”他說，“每個(ge) 人看世界的視角都是不同的，我試圖捕捉到我所看見的，然後鼓勵別人去看，去學習(xi) ，去發展並理解，去建立與(yu) 星空的聯係。”

20世紀70年代中期，奧馬拉在哈佛行星科學家弗雷德·富蘭(lan) 克林的邀請下研究了土星環。他開始觀察土星其中一個(ge) 環上的輻條狀放射紋。他把輻條紋畫在了土星圖裏，每天早晨塞進富蘭(lan) 克林辦公室的門縫。富蘭(lan) 克林給奧馬拉推薦了天文台圖書(shu) 館裏阿瑟·亞(ya) 曆山大的《土星》。在那裏，奧馬拉發現19世紀的觀測家歐仁·安東(dong) 尼亞(ya) 迪也曾在另一條環上看見類似的輻條紋。但天文圈內(nei) 的人卻都覺得那是幻象，因為(wei) 土星環不同的自轉速率——這些土星環由幾十億(yi) 的冰與(yu) 碎石顆粒組成，每一粒都是一顆小衛星，內(nei) 側(ce) 的環比外側(ce) 的環轉得快——會(hui) 把一切類似的特征甩掉。奧馬拉向月球與(yu) 行星觀測者協會(hui) （ALPO，一個(ge) 業(ye) 餘(yu) 愛好者組織）遞交了一篇關(guan) 於(yu) 輻條紋的論文，但他們(men) 不願意發表。奧馬拉毫不氣餒，繼續研究這些輻條紋，又研究了4年，確認它們(men) 的旋轉周期是10小時——這也是這顆行星的自轉周期，而不是土星環的。ALPO還是不願意發表這些成果。“老實說，在這場冒險中願意支持我的人，我一個(ge) 也沒找到。”奧馬拉回憶道。

然後，到了1979年，“旅行者1號”宇宙飛船靠近土星，拍下了有輻條紋的照片。“最終我被證明是正確的，這種情感不可抑製，”奧馬拉說，“我覺得自己就像威廉·赫歇爾：他看到的和畢生都在好奇的東(dong) 西最終被證實。”這些輻條紋現在被認為(wei) 是由塵埃顆粒組成，靜電懸浮在土星磁場中，這就解釋了為(wei) 什麽(me) 它們(men) 的旋轉與(yu) 土星而不是土星環的顆粒同步，而這正是奧馬拉觀測到，天文學家卻不接受，認為(wei) 在物理上不可能的。

我問斯蒂芬是如何確認天王星的自轉周期的。這在很長一段時間內(nei) 都是未知的事物，因為(wei) 天王星太遠了——它與(yu) 地球的距離從(cong) 來沒有小於(yu) 16億(yi) 英裏——還覆蓋著幾乎無任何特征的雲(yun) 。他告訴我說，布拉德福德·史密斯——那個(ge) 領導“旅行者號”影像團隊的天文學家“有一天打電話給我說‘：好吧，千裏眼，“旅行者號”再過幾年就要到天王星了，我打算先得到天王星的自轉周期。你覺得你能靠目視做到嗎？’我說：‘這個(ge) ，我試試。’”奧馬拉先是研讀了天王星觀測的曆史，然後從(cong) 1980年6月開始反反複複地觀察這顆行星。他一開始一無所獲，直到1981年的一個(ge) 夜晚，“兩(liang) 片亮得驚人的雲(yun) 出現了。它們(men) 隨時間變化翩翩起舞，我追尋著它們(men) ，通過這些觀測和一些別的幫助，我確認了極點的位置，為(wei) 這顆行星建立了模型，獲得了每片雲(yun) 的自轉周期——平均約為(wei) 16.4小時”。這個(ge) 數字刺目得令人不安。布拉德福德·史密斯用智利托洛洛山天文台的一台大型望遠鏡觀測，得出的自轉周期是24小時；一支由得克薩斯大學的專(zhuan) 業(ye) 天文學家組成的隊伍，用CCD影像得到的結果也是24小時。

為(wei) 了測試奧馬拉的視力，哈佛的天文學家把圖畫放在校園對麵的一座建築上，讓他用自己十幾歲時用的9英寸望遠鏡觀察它們(men) 。一般人幾乎看不見那些圖畫，而奧馬拉精確地重繪了它們(men) 。天文學家在驚歎之餘(yu) ，擔保了他對天王星所做的工作，他的成果被國際天文學聯合會(hui) ——一個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 組織發表。“旅行者號”抵達天王星後，確認了在奧馬拉看到的雲(yun) 的緯度上，行星自轉周期與(yu) 他的值隻有十分之一小時的差別。

捕捉哈雷彗星

哈雷彗星的最近一次回歸，讓奧馬拉的目視觀測成了一場懷疑論的挑戰。有一天中午在劍橋，他正和兩(liang) 個(ge) 天文學家討論這顆即將到來的暗弱彗星——它已經在帕洛馬被長曝光CCD記錄下來，但還是太暗太弱，用世界上最大的望遠鏡也沒法目視到——是如何在業(ye) 餘(yu) 愛好者中吸引這麽(me) 大範圍的注意。他們(men) 想知道，當哈雷亮到接近目視觀測極限的時候，他們(men) 如何評估那些宣稱自己第一個(ge) 看到它的報告？那時候，人們(men) 通過望遠鏡目視到的最暗弱的彗星，亮度大概是11等。（天體(ti) 越暗，表示天文亮度的數值越高。一顆11等的天體(ti) 比裸眼可見的最暗弱的星星還要暗100倍。）

奧馬拉依據經驗知道，憑借自己的“鷹眼”，通過一台大望遠鏡，在天氣足夠好、夜晚足夠暗的情況下，他是能夠看到17等的星星的。哈雷越來越接近太陽，變得“炙手可熱”，有望在月達到這個(ge) 亮度。奧馬拉推斷，如果自己在距離他夏威夷的家不遠的冒納凱阿火山上，用24英寸行星巡天望遠鏡，就有可能看到這顆彗星。如果不能，當其他觀測者宣稱自己可以這麽(me) 快用更小的望遠鏡，在更低的海拔看到哈雷時，天文學家就可以對其可信度打個(ge) 折扣了。

哈雷彗星（圖片來源：NASA/W. Liller）

夏威夷大學的天文學家一開始拒絕了奧馬拉的請求，理由是他不可能做到。不過後來他們(men) 的態度軟化了，奧馬拉得以用望遠鏡做一次嚐試，三個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 天文學家——戴爾·克魯克香克、傑伊·帕薩科夫和克拉克·查普曼——會(hui) 同時用一台88英寸望遠鏡在同樣的高度拍下哈雷的電子影像。這樣的話，一旦奧馬拉宣稱他目視到了哈雷彗星，就可以用大望遠鏡上的CCD相機拍到的彗星的位置做比對驗證。

很少有天文工作者，無論是業(ye) 餘(yu) 的還是專(zhuan) 業(ye) 的，嚐試過在海拔高度為(wei) 14000英尺的冒納凱阿火山上認真地進行目視觀測，在那裏，缺氧會(hui) 使意識模糊，減弱眼睛觀察暗弱物體(ti) 的能力。1月寒冷澄澈的夜晚，在望遠鏡旁邊，奧馬拉在看目鏡之前吸著瓶裝氧氣，但隻要一摘下麵罩他就陷入昏沉，以至於(yu) 忘了把時間調整為(wei) 當地時間。“我把世界時調到了波士頓時間，而不是夏威夷時間——這是6個(ge) 小時的誤差，”他回憶道，“在這6小時之內(nei) ，彗星有明顯的移動。那是個(ge) 非常燦爛的星夜，我看著星圖，用星橋法很快就找到了那片區域。我花了2個(ge) 小時竭盡全力去找那顆彗星，但一無所獲。我不斷在我能看到但是星圖上沒有的星星的位置上標記X，然後等著看它們(men) 當中哪個(ge) 移動了，但一個(ge) 也沒有。最終我走到88英寸望遠鏡的圓頂下，給戴爾·克魯克香克看我的星表。他說‘：你看到的是帕洛馬望遠鏡的極限了，但是你看錯地方了。我們(men) 覺得你應該回去再嚐試一下。’”

奧馬拉用修正過時間的星表找到了哈雷。“它甚至不是我見過的最暗弱的，”他回憶道，“當CCD還什麽(me) 都拍不出的時候，我甚至能分辨出圍繞在它周圍的彗發。但我告訴他們(men) 的時候，沒人相信我。這真是毀滅性的打擊。我在精神上和身體(ti) 上都受到重創。”

後來因為(wei) 風力漸強，山頂上的圓頂都得關(guan) 閉，但天文學家給了奧馬拉特權，允許他重開圓頂，繼續觀測。“他可以回去，”其中一個(ge) 人說，“這可是曆史啊。”奧馬拉重新找到彗星的位置，試圖給查普曼和帕薩科夫看，但兩(liang) 人都看不見。所以，為(wei) 了驗證他的說法，當晚及第二晚，他們(men) 給奧馬拉一個(ge) 隨機的視場，讓他畫出星星，然後和他沒看過的帕洛馬拍的圖像做比對。這些測試他都通過了，說明他確實能比有曆史記錄的任何一個(ge) 目視觀測者看到更暗弱的天體(ti) 。“而且，”奧馬拉告訴我，“那些CCD圖像經過降噪和處理之後，你猜怎麽(me) 著？這顆彗星的確是有彗發的。”

我們(men) 喝完咖啡，準備回到黑暗中去了。“我一直是個(ge) 嚴(yan) 格意義(yi) 上的目視觀測者，用一隻眼睛搜尋天空，尋找那裏的新東(dong) 西，”斯蒂芬說，“我想在方法上，我和19世紀用望遠鏡看的人沒什麽(me) 區別——帶著好奇心。如果一個(ge) 東(dong) 西看上去很有趣，需要仔細看，我就去看。當我觀測的時候，我一直在挑戰傳(chuan) 統。很多被認為(wei) 是事實的東(dong) 西其實並不是事實，而科學的意義(yi) 所在，就是去偽(wei) 存真。

“我們(men) 都是看星星的人，從(cong) 某種意義(yi) 上而言，我們(men) 本來就是由恒星物質創造的，它存在於(yu) 我們(men) 的基因中，所以也可以說我們(men) 天生對星星好奇。它們(men) 代表了一種終極的力量，一種我們(men) 在物理上無法掌握的東(dong) 西。當人們(men) 問‘上帝啊，為(wei) 什麽(me) ？’的時候，他們(men) 並不會(hui) 向下看土地，而是向上看天空。”

《望向星空深處》

作者 蒂莫西·費裏斯

譯者 遲訥

出版 譯林出版社 / 天際線

所有學科，最初都是由愛好者的熱忱支撐起來的，但在發展過程中，專(zhuan) 業(ye) 的科學家逐漸占到更主流的位置。但壯美的星空下，愛好者並沒有因為(wei) 專(zhuan) 業(ye) 人員的進場而沒落，反而在天文學發展的過程中，愛好者也有重要的貢獻。迷戀星空的人太多，但他們(men) 在科普作品中往往會(hui) 讓位於(yu) 科學家和科學理論。不過在作者眼中，更重要的是人們(men) 對璀璨星空的陶醉。而這本書(shu) 穿行於(yu) 現實與(yu) 夢境之間，是天文愛好者給星空深情寫(xie) 下的一封情書(shu) 。 

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