尋找太陽係外的行星：天文學傢莎拉．西格的愛與探索 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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莎拉．西格

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科學普及

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具體描述

★《時代》雜誌選為天文學界二十五位最有影響力的人
★麥剋阿瑟基金會「天纔獎」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。

　　她投身於尋找係外行星，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，
　　就為瞭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，丈夫罹患癌癥過世，
　　讓她一下子成瞭寡婦與單親媽媽，除瞭工作，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」，勉力維持工作與傢庭的平衡，
　　但現實生活雜亂無序，原先由丈夫處理的瑣事成瞭眼淚的按鈕，
　　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，想為人類找齣另一個地球。
　　在人生，她深處絕望，即使有著寡婦姊妹淘幫忙齣主意，
　　兼顧工作與傢庭仍使她疲於奔命，一度想要放棄研究。
　　幸虧遠方的光亮總指引著她，堅持到底，
　　最後獲得瞭麥剋阿瑟天纔獎。

　　透過莎拉．西格誠實的筆觸，我們瞭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：探索係外行星的旅程與科學的浪漫浩瀚星河，億萬星辰，我們從未停止過對“那裏有什麼？”的好奇。本書將帶領讀者踏上一場穿越時空、橫跨光年的探索之旅，聚焦於一個激動人心且日益成熟的科學前沿——係外行星的發現與研究。這不是一部關於特定人物或某一時期的傳記，而是一部宏大敘事，描繪瞭人類如何從仰望星空到伸手觸及那些遙遠世界的曆程。第一部分：從神話到科學的漫長凝視在人類文明的早期，行星隻是夜空中閃爍的“漫遊星”，它們被賦予瞭神話色彩，是眾神、命運或魔力的載體。本書的開篇將追溯人類對這些天體的最初認知。我們會探究古希臘哲學傢對地心說的構建，以及哥白尼、伽利略的革命性視角如何將地球從宇宙的中心移開，為行星研究奠定基礎。隨後，我們將深入介紹開普勒定律的物理美學。約翰內斯·開普勒，這位偉大的數學傢，通過對第榖·布拉赫精確觀測數據的“解密”，揭示瞭行星運動的和諧法則。他的三條定律，如同宇宙的樂譜，預示著隻要我們有足夠精準的測量手段，就能推算齣那些遙遠天體的軌道和存在。然而，在那個時代，我們還不知道太陽係之外是否有“行星”存在。太陽係本身就是我們唯一的參照係。第二部分：搜尋的藝術——係外行星探測技術的飛躍直到二十世紀末，係外行星的探測纔真正從理論猜想到實際觀測的範疇跨越。本書將詳盡闡述支撐現代係外行星搜尋的兩大“魔術”技術：淩星法（Transit Method）和視嚮速度法（Radial Velocity Method，或稱多普勒法）。淩星法：光影間的低語。想象一顆遙遠的恒星，其亮度在極短暫的瞬間，以近乎無法察覺的幅度下降——這正是係外行星從我們和恒星之間經過所造成的“淩日”現象。我們將深入剖析開普勒太空望遠鏡以及後來的TESS（淩日係外行星勘測衛星）如何將這種微弱的信號轉化為海量的數據，並解釋復雜的統計學和信號處理技術如何幫助科學傢們從恒星光綫的“噪音”中分離齣行星的“歌聲”。書中將詳細描述行星軌道周期、半徑的確定過程，以及由此帶來的對行星大小的認知革命。視嚮速度法：恒星的擺動。即使行星沒有經過我們的視綫，它對母星的引力拖拽也會使恒星産生微小的“晃動”。通過分析恒星光譜中多普勒頻移的變化，科學傢們能夠推算齣行星的質量。本書將對這項技術所依賴的極高光譜分辨率望遠鏡、穩定性的要求，以及如何通過多個周期的數據擬閤來確認行星的存在及其最小質量進行深入探討。此外，我們還將觸及一些開創性的、但仍在發展中的技術，例如直接成像法（Direct Imaging）如何努力剋服恒星的耀眼光芒，直接捕捉到係外行星的光暈，以及微引力透鏡法（Microlensing）在尋找遙遠、寒冷行星上的獨特貢獻。第三部分：行星的“族譜”——多樣性的宇宙生態當我們開始係統地發現係外行星後，一個令人震驚的事實浮現：宇宙中的行星種類遠比我們想象的要豐富和怪異。本書的這一部分將分類介紹已被確認的係外行星類型，並探討它們對傳統太陽係模型的挑戰： 1. 熱木星（Hot Jupiters）：質量如木星，但卻緊緊地圍繞著它們的恒星公轉，軌道周期可能隻有幾天。它們的形成機製至今仍是天文學的熱門研究課題，可能涉及劇烈的軌道遷移。 2. 超級地球與迷你海王星（Super-Earths and Mini-Neptunes）：介於地球和海王星之間的天體，在我們的太陽係中並不存在。這些“中型行星”的數量驚人，它們的大氣層、內部結構和宜居潛力是當前研究的重點。 3. 岩石與類地行星（Rocky and Terrestrial Planets）：尋找“第二個地球”是永恒的主題。我們將討論圍繞紅矮星（M型星）運行的行星，它們是否更容易維持液態水，以及圍繞太陽型恒星的類地行星的發現，如TRAPPIST-1係統中那些緊密排列的冰冷世界。 4. 非典型世界：極端潮汐鎖定、被撕裂的氣態巨行星、甚至可能存在的“流浪行星”（Rogue Planets），它們在星際空間中孤獨地漂流，不依賴任何恒星。第四部分：生命的試金石——宜居性與生物印記的追尋發現行星隻是第一步；更深層次的探索在於評估它們是否存在生命的可能性。本書將深入探討“宜居帶”（Habitable Zone）的概念，解釋其局限性——液態水存在的區域並非生命存在的充分條件。我們將討論影響行星宜居性的關鍵因素：大氣構成與厚度：評估大氣是否能維持壓力和溫度，以及溫室效應的平衡。地質活動與磁場：行星內部的能量如何驅動闆塊運動，産生磁場以抵禦恒星風暴，這對維持錶麵環境至關重要。恒星特性：恒星的穩定性和爆發活動對係外行星的長期演化有何影響。最後，本書將聚焦於前沿任務，如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）正在進行或計劃進行的大氣層生物印記（Biosignatures）探測。我們將解析光譜分析中發現甲烷、氧氣、水蒸氣或臭氧等分子意味著什麼，以及科學傢們如何審慎地從“非生物過程”中區分齣真正的生命跡象，這將是人類對自身在宇宙中位置的終極叩問。這是一部獻給所有對未知宇宙心存敬畏之人的作品，它記錄的不是某一位英雄的冒險，而是科學集體智慧如何一步步揭開宇宙帷幕的壯麗史詩。

著者信息

作者簡介

莎拉．西格 Sara Seager

　　天體物理學傢。麻省理工學院物理與行星科學係教授。研究聚焦於尋找第一顆類地係外行星，以及上麵的生命跡象，為當代建立瞭係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「蔽星闆計畫」，同年獲得麥剋阿瑟基金會「天纔獎」。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《兒童床邊的經濟學傢》、《第二座山》、《成為更好的你》（原書名《品格》，閤譯）、《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。

圖書目錄

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　入境與齣境
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　蔽星闆
第十七章　偶遇
第十八章　清晰
第十九章　天纔閃光
第二十章　期末報告
第二十一章　搜尋永不止息

謝辭

圖書序言

ISBN：9789865250409
叢書係列：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
齣版地：颱灣

本書分類：自然科普> 天文學/地球科學> 太空科學

圖書試讀

序

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係。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是天文學傢發現的流浪行星，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。它的錶麵不斷遭到風暴襲擊。PSO J318.5-22的錶麵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齣來的，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傢，在天體圖中發現它們真實的存在。光是在銀河係，可能就有數以兆計的其他係外行星（圍繞著太陽以外的恆星運行的行星），環繞著銀河係的數韆億顆恆星運行。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嚮的行星：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，我隻好百般不情願的離開溫暖的被窩。麥剋斯今年八歲，亞力剋斯六歲，他們正看著窗外，臉上露齣開心的笑容。那天是一月的某個週末，晴空萬裏，前晚降下的一層薄薄白雪覆蓋瞭大地。我們終於等到瞭一片雪白的大地，可以去玩雪橇，那是全傢人最喜愛的娛樂活動之一。麥剋斯和亞力剋斯草草吃完早餐，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剋山（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，還看得見一些冒齣來的草。為瞭兩個兒子，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，我的眼中隻有光亮旁的漆黑。不過，既然已經來到瞭山頂上，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闆人物。

　　麥剋斯的年紀夠大，可以自己滑下山坡。即使他的雪橇不時會撞到露齣雪地的雜草，但他的體重足以讓他一路嚮下滑，不受阻礙。亞力剋斯就沒有得到物理原理的支援，他的雪橇不斷停下來。他有幾次試著嚮下滑，但最後還是放棄瞭。看到哥哥一路飛馳到山腳，讓他很不是滋味。亞力剋斯卡在斜坡的中間點，噘著嘴生悶氣。他沒有哭，隻是躺在地上賴皮。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，可不可以把亞力剋斯帶走，亞力剋斯擋在坡道中間，她怕亞力剋斯會受傷。我知道亞力剋斯必須離開那裡。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。

　　她用同樣的話再問瞭我一次。

　　「不行，」我說，「他遇到瞭問題。」

　　她露齣微笑，幾乎到笑齣來的程度。「哦，好吧，」她說，「我是說，那個——」

　　我不理她。

　　「不過那個斜坡——」

　　我大聲迴她：「他遇到瞭問題。我先生死瞭。」

　　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錶徵：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，你的悲傷是你最突齣的特質。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，她做瞭一件非常奇怪的事。她露齣微笑，眼睛透齣光采。她變成瞭火爐，散發齣溫暖。

　　「我先生也是。」她說。

　　我感到非常錯愕。我想我有問她，她先生過世多久瞭。「五年。」她說。我先生剛過世六個月。我心想：她已經忘瞭喪夫之痛的感覺。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，迴到床上，獨自承受液態鐵暴風的襲擊。但麥剋斯正玩得起勁。在你被撕成兩半的時候，你纔會發現自己是多麼孤獨。你需要找方法解決無解的問題。我決定帶兒子迴傢拿iPad，然後再摺返，這樣亞力剋斯就可以坐在車子裡玩iPad，而麥剋斯也能夠繼續玩雪橇。希望到那個時候，那個女人已經離開瞭。

　　當我們迴來時，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瞭。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瞭。

　　她手裡拿瞭一張紙條，上麵寫著她的名字「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錶示：康科德的寡婦姊妹淘。她說，她們五個人不久前纔第一次碰麵，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，迴去找她的朋友。

　　我將是第六名成員。我站在山頂上，算瞭一下機率。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，這個機率非常不閤理。（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，當我打電話到麥剋斯和亞力剋斯的夏令營，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：「我們已經習慣瞭。」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瞭。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。我每天會把紙條掏齣來看，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瞭。我不希望當我真的和那些寡婦碰麵後，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瞭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。每當我拿齣那張紙條時，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，我纔有勇氣打電話給瑪麗莎。那時，紙條已經皺巴巴的瞭。

　　電話撥通瞭，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瞭，而我不知道該如何迴答。

　　「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？」

　　瑪麗莎沒有立刻迴答我。

　　「情人節。」

用戶評價

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瞭人類對於係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纍積，這每一步都是跨越瞭多少代科學傢的心血。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，而是深入探討瞭當時的思維局限性，這對於反思當前的科學範式，提供瞭一個極佳的藉鏡。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，不隻是「是什麼」，更重要的是「如何走到這一步」的過程本身。

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。它沒有一開始就拋齣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麵紗。書中似乎穿插瞭不少與同行之間的交流細節，這些「幕後花絮」的描寫，極大地豐富瞭內容的層次感，讓我們看到科學研究並非是單打獨鬥的苦行僧生活，而是充滿瞭閤作、爭論，甚至偶爾的挫摺與狂喜。這種人文關懷的注入，讓整個閱讀過程充滿瞭戲劇張力，讓人忍不住想知道，在下一個發現的背後，又發生瞭什麼樣的轉摺。

评分☆☆☆☆☆

在技術細節的呈現上，這本書處理得相當高明，成功地避開瞭「過度簡化導緻失真」和「過於專業導緻門檻過高」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，比如淩日法或是徑嚮速度法時，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齣齣版商的誠意），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瞭，甚至超齣瞭預期。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。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，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瞭。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，作者在選定這個封麵時，一定花瞭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，反而多瞭一份人性的溫度，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。光是光碟封麵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瞭。總覺得這不隻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。這封麵成功地營造瞭一種引人入勝的氛圍，讓人迫不及待想知道，在這麼美的外錶下，究竟隱藏著多少關於恆星、塵埃與生命的追尋。

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瞭。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，很多科普書為瞭追求色彩飽和度，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，簡直是太重要瞭。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。