尋找太陽系外的行星:天文學家莎拉.西格的愛與探索

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莎拉.西格
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具体描述

★《時代》雜誌選為天文學界二十五位最有影響力的人
★麥克阿瑟基金會「天才獎」得主

  我們總想要成為別人天空裡的一道光亮。——莎拉.西格

  在都市長大的莎拉.西格,一次的野外露營讓她看見燦爛的星空,就此播下種子。
  十五歲時遇上超新星爆炸,終於點燃心中的火苗,往天文學之路不斷前行。

  她投身於尋找系外行星,想證明地球並不是宇宙唯一孕育生物的星球。
  然而,行星的亮度比恆星小一百億倍,於是她用盡辦法遮蔽強光,
  就為了看見宇宙最微弱的光亮。

  當莎拉.西格在麻省理工學院正要衝刺事業的時候,丈夫罹患癌症過世,
  讓她一下子成了寡婦與單親媽媽,除了工作,也得扶養兩個年幼的兒子。
  她照著丈夫留下的「地球生存指南」,勉力維持工作與家庭的平衡,
  但現實生活雜亂無序,原先由丈夫處理的瑣事成了眼淚的按鈕,
  一經觸發便引起山洪,情緒經常處於崩潰邊緣。

  在宇宙,她埋首黑暗,想為人類找出另一個地球。
  在人生,她深處絕望,即使有著寡婦姊妹淘幫忙出主意,
  兼顧工作與家庭仍使她疲於奔命,一度想要放棄研究。
  幸虧遠方的光亮總指引著她,堅持到底,
  最後獲得了麥克阿瑟天才獎。

  透過莎拉.西格誠實的筆觸,我們了解先進的天文物理學,
  也能得知許多關於人生、追夢、追愛的道理。
 
宇宙的微光:探索系外行星的旅程与科学的浪漫 浩瀚星河,亿万星辰,我们从未停止过对“那里有什么?”的好奇。本书将带领读者踏上一场穿越时空、横跨光年的探索之旅,聚焦于一个激动人心且日益成熟的科学前沿——系外行星的发现与研究。这不是一部关于特定人物或某一时期的传记,而是一部宏大叙事,描绘了人类如何从仰望星空到伸手触及那些遥远世界的历程。 第一部分:从神话到科学的漫长凝视 在人类文明的早期,行星只是夜空中闪烁的“漫游星”,它们被赋予了神话色彩,是众神、命运或魔力的载体。本书的开篇将追溯人类对这些天体的最初认知。我们会探究古希腊哲学家对地心说的构建,以及哥白尼、伽利略的革命性视角如何将地球从宇宙的中心移开,为行星研究奠定基础。 随后,我们将深入介绍开普勒定律的物理美学。约翰内斯·开普勒,这位伟大的数学家,通过对第谷·布拉赫精确观测数据的“解密”,揭示了行星运动的和谐法则。他的三条定律,如同宇宙的乐谱,预示着只要我们有足够精准的测量手段,就能推算出那些遥远天体的轨道和存在。然而,在那个时代,我们还不知道太阳系之外是否有“行星”存在。太阳系本身就是我们唯一的参照系。 第二部分:搜寻的艺术——系外行星探测技术的飞跃 直到二十世纪末,系外行星的探测才真正从理论猜想到实际观测的范畴跨越。本书将详尽阐述支撑现代系外行星搜寻的两大“魔术”技术:凌星法(Transit Method)和视向速度法(Radial Velocity Method,或称多普勒法)。 凌星法:光影间的低语。 想象一颗遥远的恒星,其亮度在极短暂的瞬间,以近乎无法察觉的幅度下降——这正是系外行星从我们和恒星之间经过所造成的“凌日”现象。我们将深入剖析开普勒太空望远镜以及后来的TESS(凌日系外行星勘测卫星)如何将这种微弱的信号转化为海量的数据,并解释复杂的统计学和信号处理技术如何帮助科学家们从恒星光线的“噪音”中分离出行星的“歌声”。书中将详细描述行星轨道周期、半径的确定过程,以及由此带来的对行星大小的认知革命。 视向速度法:恒星的摆动。 即使行星没有经过我们的视线,它对母星的引力拖拽也会使恒星产生微小的“晃动”。通过分析恒星光谱中多普勒频移的变化,科学家们能够推算出行星的质量。本书将对这项技术所依赖的极高光谱分辨率望远镜、稳定性的要求,以及如何通过多个周期的数据拟合来确认行星的存在及其最小质量进行深入探讨。 此外,我们还将触及一些开创性的、但仍在发展中的技术,例如直接成像法(Direct Imaging)如何努力克服恒星的耀眼光芒,直接捕捉到系外行星的光晕,以及微引力透镜法(Microlensing)在寻找遥远、寒冷行星上的独特贡献。 第三部分:行星的“族谱”——多样性的宇宙生态 当我们开始系统地发现系外行星后,一个令人震惊的事实浮现:宇宙中的行星种类远比我们想象的要丰富和怪异。本书的这一部分将分类介绍已被确认的系外行星类型,并探讨它们对传统太阳系模型的挑战: 1. 热木星(Hot Jupiters): 质量如木星,但却紧紧地围绕着它们的恒星公转,轨道周期可能只有几天。它们的形成机制至今仍是天文学的热门研究课题,可能涉及剧烈的轨道迁移。 2. 超级地球与迷你海王星(Super-Earths and Mini-Neptunes): 介于地球和海王星之间的天体,在我们的太阳系中并不存在。这些“中型行星”的数量惊人,它们的大气层、内部结构和宜居潜力是当前研究的重点。 3. 岩石与类地行星(Rocky and Terrestrial Planets): 寻找“第二个地球”是永恒的主题。我们将讨论围绕红矮星(M型星)运行的行星,它们是否更容易维持液态水,以及围绕太阳型恒星的类地行星的发现,如TRAPPIST-1系统中那些紧密排列的冰冷世界。 4. 非典型世界: 极端潮汐锁定、被撕裂的气态巨行星、甚至可能存在的“流浪行星”(Rogue Planets),它们在星际空间中孤独地漂流,不依赖任何恒星。 第四部分:生命的试金石——宜居性与生物印记的追寻 发现行星只是第一步;更深层次的探索在于评估它们是否存在生命的可能性。本书将深入探讨“宜居带”(Habitable Zone)的概念,解释其局限性——液态水存在的区域并非生命存在的充分条件。 我们将讨论影响行星宜居性的关键因素: 大气构成与厚度: 评估大气是否能维持压力和温度,以及温室效应的平衡。 地质活动与磁场: 行星内部的能量如何驱动板块运动,产生磁场以抵御恒星风暴,这对维持表面环境至关重要。 恒星特性: 恒星的稳定性和爆发活动对系外行星的长期演化有何影响。 最后,本书将聚焦于前沿任务,如詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)正在进行或计划进行的大气层生物印记(Biosignatures)探测。我们将解析光谱分析中发现甲烷、氧气、水蒸气或臭氧等分子意味着什么,以及科学家们如何审慎地从“非生物过程”中区分出真正的生命迹象,这将是人类对自身在宇宙中位置的终极叩问。 这是一部献给所有对未知宇宙心存敬畏之人的作品,它记录的不是某一位英雄的冒险,而是科学集体智慧如何一步步揭开宇宙帷幕的壮丽史诗。

著者信息

作者簡介

莎拉.西格 Sara Seager


  天體物理學家。麻省理工學院物理與行星科學系教授。研究聚焦於尋找第一顆類地系外行星,以及上面的生命跡象,為當代建立了系外行星領域的許多基本觀念。2013年帶領美國航太總署探測級研究團隊主導「蔽星板計畫」,同年獲得麥克阿瑟基金會「天才獎」。現與丈夫、兩個兒子和一條狗住在麻州的康科德。

譯者簡介

廖建容


  中山大學外文研究所畢業,曾任職於外商公司,也曾於大學任教,目前專職從事翻譯。近年譯作有《兒童床邊的經濟學家》、《第二座山》、《成為更好的你》(原書名《品格》,合譯)、《孩子的簡單正念》、《為自己發聲》、《欲罷不能》、《5個選擇》、《成功哪有那麼難》、《召喚勇氣》等書。
 

图书目录

序言 獨自存在的流浪行星

第一章 觀星者誕生
第二章 改變軌道
第三章 兩個衛星
第四章 過渡期
第五章 入境與出境
第六章 萬有引力定律
第七章 統計上的問題
第八章 一顆星星殞落
第九章 一個月的寡婦
第十章 無以名狀的黑暗
第十一章 在地球上生存
第十二章 康科德的寡婦姊妹淘
第十三章 珍珠般的星星
第十四章 火花
第十五章 水裡的石頭
第十六章 蔽星板
第十七章 偶遇
第十八章 清晰
第十九章 天才閃光
第二十章 期末報告
第二十一章 搜尋永不止息

謝辭

图书序言

  • ISBN:9789865250409
  • 叢書系列:科學文化
  • 規格:平裝 / 384頁 / 14.8 x 21 x 1.92 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读



獨自存在的流浪行星


  不是所有的行星都會繞著恆星公轉。有些行星不屬於太陽系。它們獨自存在,一般稱之為流浪行星(rogue planet)。

  由於流浪行星不附屬於恆星,所以它們在太空中沒有固定的位置,也不按照任何軌道運行。流浪行星四處遊蕩,在無窮盡的星海裡漂流。它們和恆星不同,既不發光、也不發熱。PSO J318.5-22是天文學家發現的流浪行星,它像是一艘無舵的船,現在正不太順暢的穿越銀河,四周則是永恆的漆黑。它的表面不斷遭到風暴襲擊。PSO J318.5-22的表面可能有大量液體降落,但降下的不是水;漆黑天空所降下的,很可能是熔化的鐵。

  一般人很難想像,宇宙中竟然有在黑暗中降下液態金屬的行星,但流浪行星並不是虛構出來的,它們並不是人類的想像或幻想,而是由像我這樣的天體物理學家,在天體圖中發現它們真實的存在。光是在銀河系,可能就有數以兆計的其他系外行星(圍繞著太陽以外的恆星運行的行星),環繞著銀河系的數千億顆恆星運行。但在那幾乎無限大、有著完美秩序,以及數不盡的推力和拉力之間的虛空裡,確實還有一種沒有方向的行星:流浪行星。PSO J318.5-22就和地球一樣真實。

  在有些日子裡,我早上起床後會分不清,自己究竟是地球、還是流浪行星。
  ●

  一天早晨,因為聽到兩個兒子傳來的隱約笑聲,我只好百般不情願的離開溫暖的被窩。麥克斯今年八歲,亞力克斯六歲,他們正看著窗外,臉上露出開心的笑容。那天是一月的某個週末,晴空萬里,前晚降下的一層薄薄白雪覆蓋了大地。我們終於等到了一片雪白的大地,可以去玩雪橇,那是全家人最喜愛的娛樂活動之一。麥克斯和亞力克斯草草吃完早餐,然後開始穿上連身雪衣。我們把塑膠雪橇塞進車子裡,然後開車到不遠的納修塔克山(Nashawtuc Hill)的山頂。

  這座山是麻州康科德(Concord)的人氣景點。它的坡夠陡,雪橇的滑行速度夠快,連大人都覺得刺激。有時候那裡的人會很多,但在早上就沒有這個問題。地上的雪其實還不夠多,還看得見一些冒出來的草。為了兩個兒子,我試著假裝滑雪橇應該很好玩。但我心裡其實並不這麼想。我這輩子一直在黑暗中尋找光亮;現在,我的眼中只有光亮旁的漆黑。不過,既然已經來到了山頂上,就讓孩子們試著滑下山去吧。

  山頂上還有兩位女性,她們正愉快的聊著天,她們的孩子在一旁玩在一起。她們的樣子很美,美到讓我很不爽。我冷冷的看著她們,心想:誰會想要在星期天早上化這麼美的妝?她們看起來像是廣告傳單上的幸福樣板人物。

  麥克斯的年紀夠大,可以自己滑下山坡。即使他的雪橇不時會撞到露出雪地的雜草,但他的體重足以讓他一路向下滑,不受阻礙。亞力克斯就沒有得到物理原理的支援,他的雪橇不斷停下來。他有幾次試著向下滑,但最後還是放棄了。看到哥哥一路飛馳到山腳,讓他很不是滋味。亞力克斯卡在斜坡的中間點,噘著嘴生悶氣。他沒有哭,只是躺在地上賴皮。假如他玩不成,其他人也別想玩。

  那兩位女性其中一位大聲問我,可不可以把亞力克斯帶走,亞力克斯擋在坡道中間,她怕亞力克斯會受傷。我知道亞力克斯必須離開那裡。但此時的我身心俱疲,我最好的計畫無法順利進行。我沒有心情接受像她這麼漂亮的女人的指令,也沒有心情接受任何人的指令。我瞪著她,搖搖頭。

  她用同樣的話再問了我一次。

  「不行,」我說,「他遇到了問題。」

  她露出微笑,幾乎到笑出來的程度。「哦,好吧,」她說,「我是說,那個——」

  我不理她。

  「不過那個斜坡——」

  我大聲回她:「他遇到了問題。我先生死了。」

  當你悲痛欲絕時,你看大多數的人都不順眼。沒有人知道該對你說什麼話,或是該怎麼與你互動。人們對你的身分有點害怕,我猜,在某種程度上,你也開始希望他們如此。人們與你保持的距離是一種尊重的表徵:你的悲傷會為你清空四周的空間。你開始渴望得到影響他人舉動的能力。你的哀傷是一種超能力,你的悲傷是你最突出的特質。你開始渴求空間。

  我以為那個女人會很震驚。我以為她會開始退卻。沒想到,她做了一件非常奇怪的事。她露出微笑,眼睛透出光采。她變成了火爐,散發出溫暖。

  「我先生也是。」她說。

  我感到非常錯愕。我想我有問她,她先生過世多久了。「五年。」她說。我先生剛過世六個月。我心想:她已經忘了喪夫之痛的感覺。她好大的膽子,竟然敢嘲笑我。

  我有一股很強的衝動,想要離開那裡,回到床上,獨自承受液態鐵暴風的襲擊。但麥克斯正玩得起勁。在你被撕成兩半的時候,你才會發現自己是多麼孤獨。你需要找方法解決無解的問題。我決定帶兒子回家拿iPad,然後再折返,這樣亞力克斯就可以坐在車子裡玩iPad,而麥克斯也能夠繼續玩雪橇。希望到那個時候,那個女人已經離開了。

  當我們回來時,她還在。即使在最佳狀況下,我也不擅長與美麗的人交朋友,而那時我的狀況一點也不好。我不知道接下來該怎麼辦。我試著站在離她很遠的地方,此時我對她更加反感了。但我的策略沒有生效。她開始朝著我走過來,我覺得很窘,她怎麼那麼不識相?難道她不知道,她應該讓我一個人清靜嗎?但這次她的態度略有不同,她的舉措變得比較慎重,感覺像是不想把我嚇跑。她依然對著我微笑,不過她的笑意比較收斂了。

  她手裡拿了一張紙條,上面寫著她的名字「瑪麗莎」,還有她的電話號碼。她說,在康科德有一個同齡寡婦團體。她談起這個團體的態度,好像她們是某種恐怖的巡演雜技團,她們的名稱應該用粗體字表示:康科德的寡婦姊妹淘。她說,她們五個人不久前才第一次碰面,幫助彼此接受新的身分:成為被拋下的那個人。她說,我應該參加她們下次的聚會。然後她帶著溫暖的微笑,回去找她的朋友。

  我將是第六名成員。我站在山頂上,算了一下機率。在這麼小的一個地方(康科德的人口不到兩萬),竟然有這麼多年輕寡婦,這個機率非常不合理。(我曾對瑪麗莎說過同樣的話:「那幾乎是不可能的事。」)然後我想起前一年的夏天,當我打電話到麥克斯和亞力克斯的夏令營,告訴團長,孩子的爸爸已經處於臨終狀態。結果團長說,那並不會造成太大的問題。他說:「我們已經習慣了。」當時,他的淡定讓我非常訝異,但我現在知道他為何如此淡定了。康科德的孩子喪父的比例比其他的地方更高,而且長大後往往變成遊手好閒的小混混。

  我把瑪麗莎的紙條放在外套口袋裡。我每天會把紙條掏出來看,確認它真實存在。我很怕會把電話號碼弄丟,但我也很害怕打這通電話。我從來不曾遇過和我相似的人;當我變成某個特殊族群的一分子之後,就更沒有理由遇見同類了。我不希望當我真的和那些寡婦碰面後,發現她們和我有很大的差異。幾個月前,我在當地報紙的分類廣告欄看到了一個寡婦團體的廣告。我打電話過去,但接電話的人拒絕讓我加入,她說,她們的團體是為年長寡婦成立的,不是為年輕寡婦。她給我一種感覺,好像我很奇怪一樣。在喪夫之痛依然椎心刺骨的時候,你很難想像世上有人能明白你的感受。然而,就在我居住的小鎮,有一小群女性能完全理解我正在經歷的事情,因為她們也正在經歷這個過程。每當我拿出那張紙條時,我覺得自己彷彿站在風暴中,手裡拿著最後一根尚未使用的火柴。

  經過一個星期之後,我才有勇氣打電話給瑪麗莎。那時,紙條已經皺巴巴的了。

  電話撥通了,瑪麗莎接起電話。她問我最近好不好。已經很久沒有人敢問我那個問題了,而我不知道該如何回答。

  「還好,」我說,「不太好。」

  瑪麗莎告訴我,「康科德的寡婦姊妹淘」不久之後要辦派對,她問我想不想參加。

  「想,很想。」我說,「你們何時聚會?」

  瑪麗莎沒有立刻回答我。

  「情人節。」
 

用户评价

评分

這本書在敘事結構上的處理手法,讓我這個平時很少涉獵硬科學的朋友都感到驚豔。它沒有一開始就拋出艱澀的物理公式或是過於學術的術語,反而像是從一個非常個人的視角切入的。我感覺作者很擅長將宏大的宇宙尺度,巧妙地縮小到一個可以被我們心領神會的「人」的故事。這種敘事策略,讓原本可能高不可攀的科學主題,瞬間變得親切起來,彷彿邀請我們坐下來,聽一位經驗豐富的前輩,娓娓道來她是如何一步步揭開宇宙的神秘面紗。書中似乎穿插了不少與同行之間的交流細節,這些「幕後花絮」的描寫,極大地豐富了內容的層次感,讓我們看到科學研究並非是單打獨鬥的苦行僧生活,而是充滿了合作、爭論,甚至偶爾的挫折與狂喜。這種人文關懷的注入,讓整個閱讀過程充滿了戲劇張力,讓人忍不住想知道,在下一個發現的背後,又發生了什麼樣的轉折。

评分

翻開書本後,首先映入眼簾的排版,哇,不得不說,這是近幾年來看過最舒服的書籍裝幀之一了。字體選用得非常細膩,不是那種粗黑的印刷體,而是帶有一點優雅襯線的字型,閱讀起來的負擔感降到最低,即使是像我這種需要戴老花眼鏡的「資深讀者」,也能輕鬆享受長時間閱讀的樂趣。更值得稱讚的是紙張的選用,它不是那種亮到刺眼的銅版紙,而是帶點米黃色的道林紙,那種觸感,你一摸就知道是精心挑選過的,讓墨水看起來沉穩而不張揚。你知道,很多科普書為了追求色彩飽和度,把圖文塞得滿滿的,結果讀起來壓力很大,但這本書顯然走的是另一條路——留白藝術。適當的留白,讓每一段文字、每一張配圖都有足夠的呼吸空間,這對理解複雜的天文概念來說,簡直是太重要了。它讓知識的傳遞變得像是一場優雅的散步,而不是急促的奔跑。

评分

這本書的封面設計,坦白說,第一眼看過去,我就被那種帶點復古又充滿宇宙感的色調給吸引住了。你知道嗎?那種深邃的藍紫色,配上幾點像是星塵散落的微光,立刻就讓人聯想到浩瀚無垠的星空。我猜想,作者在選定這個封面時,一定花了不少心思去拿捏那種「科學的嚴謹」與「探索的浪漫」之間的平衡。我特別喜歡那個用手繪風格呈現的軌道圖案,它不像那種冷冰冰的教科書插圖,反而多了一份人性的溫度,好像在告訴我們,每一個科學的發現背後,都隱藏著一段屬於研究者的熱血故事。光是光碟封面上的那句簡短的引文,雖然我還沒翻開內頁,但那種對未知的好奇心已經被完全點燃了。總覺得這不只是一本在講述天文發現的書,它可能更像是一張通往那個遙遠世界的門票,準備帶領讀者跳脫日常的瑣碎,去感受一下從地球以外視角看世界的震撼。這封面成功地營造了一種引人入勝的氛圍,讓人迫不及待想知道,在這麼美的外表下,究竟隱藏著多少關於恆星、塵埃與生命的追尋。

评分

從內容的編排來看,這本書的用心程度體現在對「時間線」的掌握上。它沒有讓讀者迷失在錯綜複雜的歷史事件中,而是非常有條理地梳理了人類對於系外行星探索的演進脈絡。你可以清晰地感受到,從最初的理論猜想,到儀器的革命性突破,再到實際觀測數據的累積,這每一步都是跨越了多少代科學家的心血。特別是關於那些早期嘗試被證偽的理論,作者並沒有一帶而過,而是深入探討了當時的思維局限性,這對於反思當前的科學範式,提供了一個極佳的借鏡。這種對歷史細節的尊重,使得讀者在讚嘆現代成就的同時,也能對過去的努力抱持一份敬意。它教會我們的,不只是「是什麼」,更重要的是「如何走到這一步」的過程本身。

评分

在技術細節的呈現上,這本書處理得相當高明,成功地避開了「過度簡化導致失真」和「過於專業導致門檻過高」這兩個陷阱。它顯然針對的是那些對天文學有基本興趣,但沒有高等物理基礎的廣大讀者群。當需要解釋一些關鍵的觀測技術,比如凌日法或是徑向速度法時,書中會巧妙地利用生活中的類比,甚至是一些精妙的示意圖(光是從圖例的清晰度就能看出出版商的誠意),將複雜的物理原理轉化為直觀的圖像。這種「用簡單的方式解釋複雜的道理」的能力,是衡量一本優秀科普書籍的黃金標準,而這本書顯然是達標了,甚至超出了預期。它讓你感覺自己好像真的跟著專業人士一起站在觀測站裡,親手操作著儀器,而不是被動地接收訊息。這是一種非常成功的知識轉譯。

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