第一章
第一眼

亞利桑那州 圖森

2004年5月

從圖森機場往西行駛的路上，我第一次看到了望遠鏡，貨真價實的世界級大型天文望遠鏡。當時，我剛結束麻省理工學院的第二學年，一考完量子物理學和熱力學，就馬不停蹄地飛往亞利桑那州。到圖森機場迎接我的是菲爾·馬西，一位戴著黑框眼鏡、笑容燦爛的天文學家，頂著一頭銀灰色鬈發，很像電視里的瘋狂科學家。他是我未來十周的研究項目導師，開車載我去索諾拉沙漠深處的基特峰國家天文臺（Kitt Peak National Observatory, KPNO）。那將是我人生中第一次參觀專業天文臺，我們將在那兒度過五個夜晚，用山上的一臺望遠鏡觀測星空，以此拉開我暑期項目的序幕。

在與菲爾往來的郵件中，我得知自己即將研究的是紅超巨星，一種質量巨大的恒星，至少是太陽的八倍。由于質量很大，它們以極快的速度走完一生，從新生期（剛從氣體云和塵埃中誕生的熾熱藍色恒星）演變到老年期，只花了1 000萬年的時間，猶如即將熄滅的余燼，閃耀著深紅色的光，用盡最后一絲力氣，膨脹到原本大小的數倍，勉強維系著自身的穩定和生命。對這些恒星來說，死亡的結局不外乎是強烈向內坍縮到一個點，接著向外爆炸成超新星，成為宇宙中最明亮、能量最大的奇觀，有些最終甚至會坍縮成黑洞。

菲爾在去年一月份匆匆見過我一面，只聽過我初涉天文學研究的第一次演講，便選我做他的暑期研究生。當我們開始討論暑期的計劃時，菲爾給了我紅藍兩個選擇：垂死的紅色恒星或新生的藍色恒星。我對它們一無所知，但我覺得黑洞很迷人，垂死的恒星似乎和它稍微沾點兒邊，便選了紅色。在基特峰天文臺，菲爾和我將觀測銀河系中的近百顆紅超巨星。然后，我會在這個夏天余下的時間里，分析觀測數據，測量恒星溫度，研究它們是如何演變與衰亡的，為解開這個令整個天文界好奇的謎題盡一點綿薄之力。

一路上，菲爾一邊開車，一邊和我聊天，簡單了解了彼此的情況。我一邊說著話，一邊凝視著窗外亞利桑那州南部的沙漠。夏日炙熱的陽光明晃晃地照著大地，橙褐色的土壤、綿延不絕的巨柱仙人掌、湛藍的天空盡收眼底，與馬薩諸塞州悶熱潮濕、綠意盎然的春天有著天壤之別。菲爾指了指天上的一個小白點，那是一架高空噴氣式飛機，拖著兩條航跡云，說有經驗的天文學家可以根據航跡云的長度，判斷當晚的天氣是否適宜觀測。如果它們又長又蓬松，意味著大氣中有大量的水汽，會對星光產生干擾；如果它們很短——飛機后面拖著一小截短翹的尾巴，意味著那將是一個干凈清澈的夜空。那天，我們看到的尾巴很短。

菲爾對去天文臺的路爛熟于心。基特峰上4米寬的望遠鏡一進入視野，他就告訴我往哪兒看能第一時間看到它。十八層樓高的白色圓頂，在沙漠毒辣的烈陽下熠熠發光，里面的望遠鏡建成于1973年，同年第一次望向深邃的太空。自凝望宇宙的“第一眼”起，從比鄰的恒星到遙不可及的星系，過去的幾十年間，它做出了無數次突破性的天文觀測。

現代絕大多數望遠鏡都使用鏡面收集來自恒星的光線，而它最基本的光學屬性就是大小。鏡面越大，意味著集光能力越強，將它指向一個天體時，就有更大的面積可以收集光線（這和瞳孔在黑暗的房間里會放大的原理是一樣的）。從鏡面的一端到另一端的距離，即它的直徑，決定了望遠鏡產生的圖像可以有多清晰，跟長焦鏡頭能把遠處的微小物體拍得更清晰是一個道理。一個多世紀以來，在天文學上最激動人心的重大進步，都離不開越來越大的望遠鏡。鏡面口徑決定了望遠鏡能看多遠，因此成為望遠鏡最具決定性的特征。鏡面口徑有時會出現在望遠鏡的名字中，或者完全以其為望遠鏡命名。基特峰的旗艦級望遠鏡就被大家叫作“4米”。

終于，我們離開了86號公路——一條空蕩蕩的滿目荒蕪的公路——開始沿著山路蜿蜒前行。起初，除了知道我們要往沙漠更深處去，路上沒有任何跡象能透露車子究竟開到了哪里：綿延不絕的路面，幾條“之”字形的山路，除了千篇一律的仙人掌，再難看到其他生命的蹤跡。唯一的線索是一條白色圓弧，偶爾從山間探出頭來，提醒我車子正在駛向天文臺的路上。后來，山路周圍的景色慢慢變了，我意識到這不是一座普通的山。當我們接近山頂時，前方陸續出現一些標志，請求夜間司機不要開遠光燈，最后甚至要求連大燈也別打，好守護這山間的闃黑。

今天，世界上最好的天文臺全都建在地勢高、氣候干燥的偏遠地區。高海拔意味著大氣層更稀薄，山頂和恒星之間的湍流干擾也更少。沙漠意味著空氣中水蒸氣含量極低，對觀測和成像質量都有好處。選擇偏遠地區的原因更明顯：離其他地方越遠，天空就越黑暗（不過，即使是地球上最黑暗的地方，也在不斷地與入侵的光污染做斗爭）。

基特峰位于美國南部邊境附近，距離墨西哥邊境線不到30英里，山體由紅褐色巖石構成，遍布著高大粗壯的樹木，與周圍的沙漠幾乎別無二致，只除了兩樣東西：一座座白色的圓頂如沉睡的巨人分布在綿長的山脊線上，從山頂上空流過的無形的完美空氣。天文臺周圍的土地主要歸托赫諾奧哈姆族[1]所有，遠處矗立著一道醒目的天然巖層，形狀酷似望遠鏡的圓頂，被托赫諾奧哈姆族奉為“Baboquivari”，意為“宇宙的中心”。

隨著車子慢慢爬上山頂，我開始在心里想：專業的天文臺是什么樣子的？我的腦中立刻浮現出一臺巨大的望遠鏡，就像我們在路上看到的那個，白白的，孤零零的，聳立在山頂裸露的巖石上，僅此而已。其他的事我倒沒多想，比如到了山上后我們要睡在哪兒（白天睡覺嗎，有時間睡覺嗎），我們要吃什么（我是不是應該帶點零食過來），或者其他后勤方面的安排。我想，船到橋頭自然直，現在只要專心欣賞路上的景色即可。