《万用天文学》 高爽解读

《万用天文学》| 高爽解读

关于作者

唐纳德·奥尔森，是美国得克萨斯州立大学物理学和天文学教授，他凭借本书，获得美国物理学在教学和科普领域的克洛普斯特格奖。2015年，他被美国得克萨斯州立大学授予最高荣誉，任命为董事讲席教授。

关于本书

本书作者和团队成员利用天文学知识解决了艺术史、文学史和重大历史事件中的疑难问题，证明了天文学不是无用的知识，而是破解人类历史中很多重大问题的一把钥匙。

核心内容

第一，通过日军偷袭珍珠港的案例，展现天文学在探索历史重大事件中的应用。

第二，通过对凡高画作的分析，展现天文学在还原艺术作品创作过程中的应用。

第三，通过莎士比亚、玛丽·雪莱的案例，展现天文学在解读文学作品中的应用。

你好，欢迎每天听本书，我是高爽，德国海德堡大学天文学博士，曾经在国家天文台和北京师范大学从事天文学研究和教学工作。我在得到开设了《天文学通识》课程，为你系统讲述天文学的思维方式。今天，我要为你解读的是一本关于天文学如何应用的科普书，叫《万用天文学》。

说到天文学，你可能知道，这是一门基础的自然科学，研究的是宇宙中的星系和恒星，解决的是关于黑洞和暗能量这样的问题。这些问题光听名字就显得特别专业，好像和咱们地球上的生活没有太大关系，但是，本书作者提出了一个全新的思路，他认为天文学其实可以有特别广泛的应用场景。

我给你举一个书里的例子。你可能知道著名的泰坦尼克号，它是当时世界上体积最大、内部设施最豪华的客运邮轮。1912年4月10日，它从英国南安普顿港开启了处女航，目的地是大西洋对岸的美国纽约曼哈顿港。但是，泰坦尼克号在大西洋海域撞上了冰山，最后沉没，超过1500人在这场海难中丧生。人们事后反思这次海难的原因，包括邮轮的结构设计本身有缺陷、配备的救生艇的数量不足，以及管理人员没有尽职尽责等多种因素。但是，直到最近，天文学家才提出了泰坦尼克号撞冰山沉没的直接原因——这场事故的罪魁祸首是月亮。为什么说泰坦尼克号沉没是“月亮惹的祸”呢？ 

我们知道，地球上海水的涨落，是太阳和月亮的引力共同起作用的结果。其中月亮的引力更大，所以，月亮对海水涨潮的影响更重要。在泰坦尼克号处女航的三个月前，月亮出现了一种异常状态，就是这个异常状态，直接导致了泰坦尼克号行驶到原本平静的大西洋时遇到了突然出现的大量冰山。天文学家的具体推理过程，咱们先留个悬念，一会儿再为你解答。 

这本《万用天文学》，就是通过大量类似的案例告诉我们，原来天文学可以在很多领域发挥作用，为我们破解各种疑难问题。比如，日军偷袭珍珠港的时间选择在12月7日的夜里，确定在这个时间行动，除了军事需要以外，还有什么天文学方面的考虑？又比如，凡高作品中的星空，是画家虚构的场景，还是对天文现象的真实记录？凡高了解天文学吗？再比如，莎士比亚在著名的戏剧作品《哈姆雷特》中提到的“燃烧的星星”，是否真的存在？如果这颗星星真实存在，那么它是哪一颗？我们现在还能找到它吗？这颗星星和《哈姆雷特》的故事又有什么关联呢？

你看，这些问题涉及军事、艺术、文学等多个方面，看起来和天文学没什么直接联系，但都可以借助天文学知识探索得更深入。本书作者反复证明，天文学不仅仅是天文学家探索宇宙秘密的枯燥公式，它还可以应用于艺术创作、挖掘历史事实和解读文学作品。 

这本书的作者唐纳德·奥尔森，是美国得克萨斯州立大学物理学和天文学教授，凭借这部作品，他获得了美国物理学教学和科普领域的克洛普斯特格奖。2015年，他还被美国得克萨斯州立大学授予最高荣誉，任命为董事讲席教授。他擅长把天文学与艺术、文学和历史结合在一起，并对历史事件中的地理定位和时间作出精确判定。 

接下来，我会借助书中讲到的三个典型案例为你解读这本书：首先，是天文学在还原历史的过程中可以起到什么作用，我们深入分析一下，日军偷袭珍珠港的时间选择有什么深刻用意。然后，是天文学在解读艺术作品中的应用，我们通过凡高的作品，看看天文学能帮助我们理解哪些事实。最后，利用天文学解读文学作品，看看《哈姆雷特》中隐藏着什么样的秘密。

首先，我们来看看，天文学在还原历史真相的过程中发挥的神奇作用。我们深入分析一下，日军偷袭珍珠港的时间选择有什么深刻用意。

日军偷袭美国的珍珠港海军基地，是第二次世界大战的重要转折点。从今天的历史资料来看，偷袭的行动发生在1941年12月7日夜晚，选择这个时间是出于什么考虑呢？我先在这里补充一点小知识。从美国的角度看这件事，发生的时间是12月7日的夜晚，我们的历史教科书也是这样讲述的。但是日本的文字记录显示偷袭行动发生在12月8日，前后相差了一天，这并不是历史资料出现了错误。

日军在偷袭行动中派出航空母舰和飞机向东行进，在这个过程中会穿越地球上的国际日期变更线，这是一条人为规定的界线，大体上相当于东经180度的经线。我们知道，地球上不同地区之间有时差，国际日期变更线相当于人为划定了今天和昨天的分界线。如果你有机会坐船或者飞机向东穿过这条线，在穿越的一瞬间，你的日期就要减去一天。如果你从东往西穿越这条线，穿越的一瞬间，你的日期就要增加一天。当时，这条界线西侧的日本是12月8日，这条界限东侧的美国是12月7日。日本记载的12月8日和美国记载的12月7日，指的是同一个时间。

解释完这个日期上的差别，咱们接着看这个日期的选择。查一下日历我们就会发现，这一天是星期日，是美国的休息日。日军选择在一个休息日的夜晚行动，当然考虑到这个时候是美军防备最松懈的时候。那是不是只要选择一个星期日的夜晚就可以行动了呢？在当时，决定战略部署的那段时间里，可以选择的星期日有好多个，为什么一定要选择1941年12月7日的这个星期天呢？这件事还真没这么简单。实际上，日军需要天文学知识帮助确定更具体的行动时间。 

既然是偷袭行动，就要出其不意，打对方一个措手不及，行动的过程中最好能不被对方发现，至少是别太早被发现。所以，偷袭行动只能选择在夜间进行。在夜幕之中，可以很好地隐藏自己的身影，舰船和飞机都在夜色茫茫的海洋上看不清踪迹。而且，深夜是大部分人熟睡的时间。利用这个时间发动攻击，对方就不容易迅速反应。你看，日军的行动真是早有预谋而且精打细算啊。

如果选择漆黑的夜晚，天文学上叫无月夜，也就是看不见月亮的夜晚，无月夜出现在咱们中国农历每个月的初一那一天，比如大年初一就是一个无月夜，你可以回忆一下，过年的时候我们是不是一整夜都看不到月亮？既然日军要趁着夜色偷袭，那找到一个无月夜就好了吗？也不是。你想啊，驾驶着飞机在漆黑一片的太平洋上飞行，那个时候导航系统没有那么发达，为了偷袭又不能开启雷达系统，能否准时到达预定地点就全靠飞行员的经验和视力了。所以，虽然日军在无月夜行动可以很好地隐藏自己，但是黑夜是一把双刃剑，在隐藏自己的同时，也很难看清行动的路线，不容易分辨清楚要攻击的目标。

无月夜太暗了，那满月行不行呢？满月的特点是，月亮在日落的时候从东方升起来，在午夜的时候升到天空中的最高点，在日出前后从西边地平线落下。也就是说，满月的这一天，整个夜晚都有月光的笼罩。而且满月时的月亮最圆最亮，别说偷袭了，想隐藏自己都很困难。

无月夜不行，满月也不行，那怎么办呢？日军需要找到一个最佳的方案，在隐藏自己和看清方向之间寻找一个平衡。天文学家计算一下能满足飞行员隐藏自己和看清路线的双重需要的月亮是什么样。结果显示，满月之后的第四天，月亮的亮度达到满月时亮度的88%，这个亮度最合适。

1941年12月3日是一个满月。在满月四天之后，月亮成为一个不太圆的凸起的形状。这样的月亮不如满月明亮，月光的亮度刚好够用。而且，这天恰好还是一个星期天。就这样，作者在书中为我们揭示了历史真相，日军总参谋部确定的偷袭珍珠港的行动时间，是1941年12月7日的夜晚。 

这个案例告诉我们，历史事件中的时间往往有重大的意义，而天文学特别擅长帮助我们确定时间。说到这，我为你补充一点这本书之外的小知识。咱们国家的历史特别悠久，但是，上古时期的历史事件缺乏确切的时间记录，很多事件只靠口口相传的只言片语流传。比如武王伐纣的确切日期、孔子的出生日期，类似这样的问题，光靠研究历史文献，会遇到很多前后不一致的矛盾，天文学在这个时候就能派上用场了。

就拿武王伐纣的例子来说吧。根据史书记载，武王伐纣的时间是“岁在鹑（chún）火”，“岁”就是木星，这句话的意思就是，木星位于南方天区中的三颗星附近，这就标记出了武王伐纣的年份。根据天文计算，这一年是公元前1047年至公元前1046年。其他史料上记载，武王伐纣的军队出发的时候，看到“月在天驷”和“日在析（xī）木之津”，这些都标记着月亮和太阳的具体位置。利用这些天象位置的记录，天文学家可以计算出，公元前1047年至公元前1046年中哪些时间可以符合条件。最后，再结合出土的青铜器上的记录“武王征商，唯甲子朝（zhao）”，意思是这一天发生在甲子日的早晨。经过这一系列的计算和排除，逐渐缩小了时间范围，最终确定公元前1047年11月27日武王的队伍出发，第二年的1月20日攻克商朝。

利用古籍中记录的这些历史事件发生时的星空状态，天文学家就可以精确计算出发生的具体时间。天文学参与历史学和考古学的研究工作，已经成为跨学科研究的典范。 

说完了天文学在历史事件中的应用，我们再通过凡高的作品，看看天文学能帮助我们理解艺术作品中的哪些事实。

大画家凡高在生命的最后几年，创作了好几幅和星空有关的作品，其中就包括最著名的作品《月出》。

这幅画里描绘的场景梦幻多彩，画面的上方偏右一点，是一轮接近满月的月亮正从远方的山峦中升起来，画面的大部分区域都是黄色的麦田，整个画面仿佛都在流淌。看到这些，你是不是也被凡高的想象力震撼了？

但是，咱们先别急着赞叹凡高的想象力。作者在这本书里告诉我们，这张画表现的不是凡高的想象力，而是凡高的天文学知识和准确观察大自然的能力。为什么这么说呢？

咱们先来看看《月出》这幅画的创作背景。

艺术史学家告诉我们，凡高因为癫痫病发作，割掉了自己的一只耳朵。1889年，凡高的弟弟把凡高送进法国普罗旺斯地区圣雷米镇的一家精神病院。从5月到9月，凡高在住院期间创作了一系列的作品，其中就有这幅《月出》。我们知道，月亮每个月会有一次满月，从5月到9月，凡高可以描绘的满月的场景有5次，他画下来的是哪一次呢？ 

你看，时间和地点都有了，天文学家可以大展身手了。我带着你按照书中作者的指引，咱们用天文学来验证一下，凡高画的月亮是全凭想象，还是忠实于自己的天文观测的结果。

作者和同事们亲身考察了凡高创作这幅画的小镇。作者发现，当地气象局档案馆记录的1889年的气象资料显示，在这段时间里的5次满月中，只有两个夜晚是晴天，它们是5月16日和7月13日。5月16日刚刚雨过天晴，7月13日则是一直晴朗。

紧接着，画面中麦田的颜色可以帮助我们进一步分析。凡高5月来到医院的时候，自己在信中说：“麦田渐渐由绿变黄。”到6月下旬，凡高画了一张画叫《割麦子的人》。而这张《月出》中显示已经割完了的麦子堆成了麦垛，所以《月出》这张画不可能在5月16日完成。因此，我们可以合理地猜测，《月出》创作于1889年7月13日前后。

有了更具体的时间，天文学家就可以模拟凡高看到的月亮升起的样子。天文学家计算发现，位于圣雷米镇的凡高，在1889年7月13日晚上9点08分，可以看见月亮从东南方升起来，经过2分钟时间穿过了远处的山峦顶上凸起的悬崖，出现在天空中。天文计算得到的月亮出现的方位，与凡高从窗口向外看到的景象完全一致。

凡高善于观察和描绘的不只是月亮，还有行星。 

凡高在住院期间创作了名作《星月夜》。画面右上角是一弯月牙，大部分画面是蓝色的星空，其间点缀着十几颗星星，画面下方是夜晚的小镇。

6月初，也就是凡高开始画这幅画之前，他在写给弟弟的信里说：“今天清晨日出之前，我久久地望向窗外，看着乡村风光，景色全然不可见，只看到了巨大的晨星。”在那个年代，人们普遍会把日出前出现在东方地平线上的金星叫作“晨星”。也就是说，根据凡高本人的说法，他亲眼看到日出前黑暗的景象，还认出了其中的一颗星就是金星。凡高真的看到了这样的景象吗？他判断的金星对吗？

咱们跟着作者用天文学的方法，来检验一下凡高的天文学水平怎么样。

在《星月夜》中除了月亮还能看到很多明亮的星星，凡高把它们都画成了大光斑。其中有一个光斑特别夸张，位于画面左下方的黑色树影的右侧，它是整个画面中月亮以外最大尺寸的光斑。在凡高的眼中，这一定是一颗非常明亮或者非常重要的星星。天文学家实地考察了凡高的作画地点后确认，凡高创作《星月夜》这天的日出之前，明亮的金星真的出现在画面中的这个方向。看来，凡高对星空研究得不错，不仅可以精确把握月亮的状态，还能在天上认出金星。根据天文计算可以证明，凡高的画面是对天文现象的真实记录。画面中的月牙，就是画家作画当天的月亮和金星的样子，月亮和金星的形状、方位、天气状况，都符合当时的真实天文状态。

凡高还画了好几幅有金星的画，比如有一张画叫《有星星和丝柏的小路》，创作的时间大约是1890年4月底或5月初，创作的地点还是前面说的圣雷米镇。

《有星星和丝柏的小路》画面正中央有一棵高大的柏树。在树梢两侧分别是金星和月亮。从画面上看，月亮的样子是一个非常细的月牙。在1890年4月底，月亮的确呈现月牙的样子，这一点可以得到证明。那树梢左侧的金星对吗？天文学家计算了4月底在圣雷米镇看到的金星，惊讶地发现金星就在月亮附近发光，和月亮靠得很近。更奇妙的是，如果你仔细看这张画，在金星的左下方，靠近画面左侧边缘的地方，还能看到一颗不起眼的小星星，这也是真实存在的吗？

没错。天文计算证明，1890年4月20日日落后不久，就在月亮和金星出现在画面中的位置的时刻，金星的附近，更靠近地面的地方，真的出现了另一颗星星，它是水星。也只有在这一天，月亮、金星和水星在黄昏后的夜空中同时出现。天文计算不仅验证了凡高画中的真实情况，还更精确地发现创作的日期就在4月20日。通过这张画，作者带领我们再次验证了画家凡高的天文学水平，他敏锐地捕捉到月亮、金星和水星同时出现的珍贵天象，而且，清晰无误地画出了它们的位置关系。 

艺术作品中经常会出现星空的主题，利用天文学的计算来还原画家创作的过程，可以给我们提供另一个看待艺术品的视角。

最后，我们再来看看天文学与文学可以建立什么样的关系，我们通过莎士比亚的案例，分析一下《哈姆雷特》中隐藏了什么秘密。

为了方便理解，我先简单帮你回顾一下《哈姆雷特》的基本情节。莎士比亚在17世纪初创作了这部悲剧。故事发生在丹麦王宫，哈姆雷特的叔叔谋杀了哈姆雷特的父亲，也就是老国王，叔叔篡夺了王位，还娶了哈姆雷特的母亲，哈姆雷特因此为父王向叔叔复仇。在戏剧的一开场，死去的国王的鬼魂，夜晚出现在艾尔辛诺城堡的城墙上，守卫的士兵记得此时是夜里一点钟，北极星西边有一颗明亮的星星。

天文学家一定特别喜欢这样的开场，因为直接交代了事件发生的地点和时间，还说明了特殊的天文现象。地点是丹麦艾尔辛诺城堡，时间是冷得让人发抖的冬夜一点钟，出现的天文现象是北极星西边有一颗明亮的星。靠着这三个条件，天文学家可以推断出什么结果呢？咱们跟着作者的思路试试看。

首先，戏剧中提到西方文化的一个传统，在圣诞节前夕鬼魂不敢出现。圣诞节前夕，指的就是12月1日到圣诞节这段时间。所以，事件发生的时间，最晚不会晚于11月30日。戏剧中的国王死于两个月前，被杀害的时候正在花园里睡午觉，可能发生在9月，那时的气温有可能在户外午睡。前后相连，戏剧开场的时间可以确定为11月。

我们现在要看看，11月凌晨一点钟，在丹麦看到的星空是什么样的。北极星附近有哪些星星呢？附近的小熊座的恒星，在7月初凌晨一点才会出现在北极星西侧。明亮的织女星和天津四这两颗星，大约在7月末和8月末的凌晨一点，出现在北极星西侧。另一颗明亮的恒星，在第二年的1月中旬，才会出现在北极星西侧。除了恒星，天上就只有行星了。但是，所有的行星都不可能靠近北极星附近。经过一系列的寻找，天文学家发现所有已知的亮星都无法满足条件。难道，莎士比亚在《哈姆雷特》中完全虚构了一颗不存在的星星吗？这么做又有什么意义呢？

就在天文学家一筹莫展的时候，作者的团队突然意识到他们有一颗星没有考虑到。之所以没考虑到这颗星，是因为它已经消失了，但在莎士比亚的年代确实出现过，而且曾经有一段时间特别明亮，绝对能在夜晚引起人们的关注。这是一颗死去的恒星，正常情况下太暗淡，我们在地球上用肉眼看不见它。但它在死亡的时候，会猛烈爆发出最耀眼的光芒，就像回光返照似的突然被我们看见，然后再慢慢熄灭，彻底消失。天文学家把这种恒星死亡时才突然被看见的星星叫新星。在北极星附近曾经有过一颗新星，根据计算，11月的天空中，凌晨一点，它就在北极星的西侧不远处。

有意思的是，这颗新星能被人看见的那一年，莎士比亚8岁。你可以想象，8岁的少年莎士比亚，在夜晚见到一颗突然出现的耀眼的新星时，是什么样的场景？这个场景可能会让莎士比亚记忆深刻，把这个印象写到后来的戏剧作品中。就在同一年，丹麦宫廷贵族中有一位26岁的天文学家叫第谷，他第一个发现了这颗新星。所以，后来的天文学家把这颗星叫第谷新星。莎士比亚是在成年之后，通过自己的渠道了解到丹麦天文学家第谷和第谷新星的知识。 

文学作品的创作，需要作家日常积累大量的灵感和故事素材。在莎士比亚的例子中，我们了解到英国的戏剧家，可以通过某种通讯方式学习到丹麦天文学家的科学成果。天文学在文学中的跨学科应用，让我们有机会发掘这样的故事背后的故事。这样的例子不止一个。

比如，书里提到著名诗人拜伦和雪莱夫妇的故事，他们曾经相约一起在瑞士的别墅度假。根据他们各自的回忆，那个夏天的天气很糟糕，所以几位大诗人只能躲在室内讨论文学。有一天，拜伦提议每个人写一个鬼故事分享。大家都同意了这个建议，但是雪莱的夫人玛丽·雪莱冥思苦想了几天都没有灵感。根据玛丽·雪莱自己的说法，直到有一天，1816年6月16日夜晚，她在午夜之后做了一个梦，醒来看见月光照在自己卧室的窗户上，她从中得到灵感，写出了经典的恐怖故事《弗兰肯斯坦》。后来的文学批评家认为，玛丽·雪莱的回忆并不真实，她编造了一个获得灵感的过程，为的就是帮助自己的书大卖。

本书作者和团队成员一起，利用天文学计算，确定了1816年6月16日的那个夜晚，月亮的光透过窗户照进卧室。当天月亮升起来的时间是0点01分，因为地形有一个15度的小山坡，所以，雪莱夫人真正看到月光要等到凌晨2点。这个计算结果，完全符合雪莱夫人回忆的天亮之前的梦境。

在文学史上争论了很久的这桩公案，终于被天文学家破解。雪莱夫人没有说谎，月光真实可信，几位诗人被困在别墅中分享鬼故事的创意确实存在。 

好，这本书的核心内容我已经介绍完了，再来总结一下。

通过本书，我们了解到天文学可以在这么多科学以外的领域发挥作用。天文学利用对星空的计算和还原，可验证艺术品、历史事件的记录和文学作品中出现的星空是真实的，还是虚构的。天文学的计算与历史记录相互验证，还可以帮助我们更精确地了解一个事件发生的时刻，探索人们确定某个行动时间的原因，理清人物之间的关联。

最后，我们来解开一开始留下的悬念，泰坦尼克号的沉没和月亮有什么关系？

天文学家知道，月亮围着地球转，大部分时间里月亮和地球之间的距离会在一个不大的范围之内变化。但是，1912年1月4日，月亮和地球的距离特别近。根据计算，当时月亮和地球的距离比正常的时候减少了3万多公里。在最近的1400年的时间范围内，月亮和地球从来没有这么近过。巧合的是，当时正好还是一年当中地球距离太阳最近的时间。所以，太阳对地球的引力和月亮对地球的引力都达到最大值。两种引力共同作用，产生了前所未有的巨大海潮。

也就是说，1912年1月初，海水猛涨，超过了以往的海潮水平。海水剧烈涨潮会带来什么结果呢？在大西洋北部，靠近格陵兰岛、冰岛和爱尔兰等地，冬季的冰川在春天之后破碎，形成的冰山漂浮在海面上。但是，大部分冰山都会在靠近海岸的地方搁浅，停留在浅水处静止不动。而月亮造成的巨大的海潮，会让这些已经搁浅的冰山重新飘浮起来。经过3个月左右的时间，大量重新漂浮的冰山随着大西洋的洋流移动，最终成为泰坦尼克号的障碍。 

你看，遥远的月亮的异常，造成1月初的海潮变化，又导致了4月中旬的一场海难。大自然在我们意料不到的地方起作用，而天文学帮助我们追查其中的蛛丝马迹。

好，以上就是这本书的精华内容，你可以点击音频下方的“文稿”按钮，查收我们为你准备的全文和脑图。你还可以点击红包，把这本书免费分享给你热爱天文学的朋友。恭喜你，又听完了一本书。

划重点

1. 天文学不仅仅是天文学家探索宇宙秘密的枯燥公式，它还可以应用于艺术创作、挖掘历史事实和解读文学作品。

2. 在泰坦尼克号处女航的三个月前，月亮出现了一种异常状态，这个异常状态直接导致了泰坦尼克号行驶到原本平静的大西洋时遇到了突然出现的大量冰山。

3. 日军偷袭珍珠港，选择的时间点，需要在隐藏自己和看清方向之间找到平衡。满月之后的第四天，这个亮度最合适。

4. 凡高的画作《月出》《星月夜》《有星星和丝柏的小路》，描述的都不是想象中的画面，而是真实出现过的星空。