过去三十年的天文学显示，我们的历史和命运竟与中世纪占星家所不曾料到的那些星星密切相关。

1990年标志着在天文学中开辟的不可见波长这一动人的时代的结束。这一年的早些时候，发射了ROSAT卫星，开发利用了最后的紫外线和软性X射线波段。哈勃空间望远镜，不管有什么光学缺陷，它都会在频谱的紫外部分发现激动人心的事情。伽马射线观测装置正排队等候做空间往返飞行。只有次毫米波段（100微米到1毫米）相对来说还没被探测过。但天文学家正在夏威夷用詹姆斯 · 克拉克 · 马克斯韦尔望远镜做800和360微米电磁频谱范围内的观测，从库珀飞行观测站（一高空飞船）做100到300微米的观测，在次毫米波段分段解决问题。宇宙背景探测器（COBE）正在发回我们银河系有意思的形象，因为卫星绘制的图上标有红外和次毫米背景辐射波段的影像。

现在已经用大部分电磁波段对天空做了勘测，当然，这并不能把天文学所发生的事包罗无遗。另外，已很难让天文学家仍沿用地面望远镜探测光学波段的辐射，这种方法已沿用了几千年。90年代重要的空间天文使命包括欧洲空间机构的红外空间观测（ISO）和X波段微波测量（XMM）使命，以及美国国家航空和航天管理局（NASA）的高级X射线天文装置（AXAF），它是继哈勃望远镜和伽马射线观测装置之后该机构的第三个“伟大的观测装置”系列。我们现在正接近这样的时候，未来的使命很可能越来越复杂，越来越专门，不再有过去使命所具有的那种拓荒感觉。

电磁频谱所有波段的开发利用是与印年代后期和60年代初期射电天文学的迅速发展同步进行的。自从卡尔 · 詹斯基（Karl Jansky）于1934年探测到来自银河的无线电辐射之后的最初20年，射电天文学几乎没什么发展。1800年威廉 · 赫谢尔（W. Herschel）对太阳红外辐射的经典发现标志着又可见5长天文学的真正开始。但在1960年到1990年期间，人们学会用新的方法观察宇宙：最初是频谱的无线电部分，最早的天空探测是在英国的剑桥和澳大利亚的帕克斯进行的，而后X射线区的探测用的是自由号和爱因斯坦号人造卫星，微波波长是与星际间的分子联系在一起的，最后红外区探测用的是红外天文卫星（IRAS）。

作为新天文学30年的成果，我们现在已比较了解人类的生存和宇宙的密切关系。事实上，有些科学家认为，宇宙转向允许我们人类存在似乎已达到惊人的程度，以致需要对此做出特殊的解释——“人择原理”。我们在宇宙中所处的地位这个命题有若干个变种。

近代天体物理的核心问题是恒星的存活周期。由分子气和尘埃形成的致密云团，逐渐演化成稳定的恒星，中间经过核聚变，氢变为氦，氦变为碳、氮和氧，一直到变成铁等过程。 最后，恒星死亡，它们的外层被甩掉，核心被压缩成古怪的白矮屋、奇异的中子星或奇怪的黑洞。地球和我们人体由元素组成，它们最初产生于恒星或像超新星那样的戏剧性死亡的巨型恒星的中心部分。新天文学已详细弄清楚了恒星存活周期中的这两种状态。

首先，红外天文学拉开丁恒星的尘埃面罩，使我们得以看到恒星的诞生。IRAS人造卫星已发现许多正在形成的恒星。其次，研究工作者几乎用所有敎段都探测到处于死亡痛苦中的恒星。红外的和光学的天文学家已经研究丁恒星如何演变成红巨星，失去质量，成为行星云。射电天文学已发现脉冲星和中子星，而X射线人造卫星则揭示了恒星的死亡残骸——白矮星、中子星或黑洞——之所以被照亮是因为在双联星系统中气体在伴星之间有转移。

在新天文学出现以前，只知道恒星之间的空间含有尘埃，它使可见光变得模糊。射电天文学显示，恒星之间是弥漫着中性氢的海洋。利用微波段探测到致密的分子气体云团，新的恒星正在那里形成，而在红外波段我们看到来自尘埃颗粒的辐射。使我们能确定这些颗粒的不同组成物——硅酸盐、酸、冰、有机分子。地球就是由这些颗粒集中形成的。我们身体中的碳最初产生于恒星内部，后来劲风把它吹离恒星，呈微小的尘埃颗粒，在恒星之间涡动，而后遇到它自己的太阳云团，也就是形成太阳、行星和地球自身的那种云团。

我们仍不确切知道太阳和行星是如何形成的。但对形成中的恒星做红外和微波的研究已形成一种图景，它对单个恒星的形成可能是普遍适用的。恒星开始是由旋转中的气体和尘埃云团凝聚形成，气沟中的物质通过环形圆盘形成最原始的恒星。从恒星中吹出的物质在圆盘旁边被集中在两对立风暴锥形体的头部。随后行星便由这些来自圆盘自身的物质形成。

太阳系外围是一片彗星云——尘埃、岩石和冰的原始来合。彗星云不时有机会受阵阵万有引力的干扰。当它闯入太阳系内层，冰要融化，发荧光，较小的尘埃颗粒被排出形成彗星尾碎屑。经历了许多行程之后，只要彗星保有磐石般的硬核，它在闯入太阳系时就会像一颗暗的小行星。彗星IRAS1983n，现在叫做Phaethon小行星，是早已死亡的彗核，它的碎屑每年在12月份仍可作为双子座流星群而被看到。月球表面布满这些巨石在远f时代撞击的痕迹。地球也不断受到彗星碎屑的轰击。

新天文学改变了我们的星系图像，包括我们自己所在的旋转星系的气态的和多尘的圆盘图像，并且展示在某些星系中心有怪物_这些怪物是巨大的黑洞，它们产生粒子束，其速度接近光速。它们驱动产生的大量双波束具有星系和类星体的无线电波长。最近，IRAS显示，类似的驱动力能通过特定规模的恒星构造产生，这很可能是由于星系彼此靠得太近，产生相互作用和兼并促成的。

最后，关于宇宙自身。可以发现，有无孔不入的均匀的背景辐射，其黑体频谱已由COBE卫星测出，其精确性给人以深刻印象，人们认为这种辐射是热大爆炸开始宇宙处于火球状态的遗留物。轻元素，氦、重氢、锂，其丰度是恒星形成过程所不能解释的，但与热大爆炸模式的预测符合得很好。

微波背景辐射在天空的均匀性惊人，只是有一个方向看起来比平均数稍亮一些，其相反方向又比平均数稍暗一些。对这种轻微的不均匀性最简单的解释是，我们的银河系（随同其它邻近的星系）正以大约每秒600公里的速度移动着。最近，研究组的同事和我用IRAS卫星发现的2400个星系画出宇宙在3亿光年范围内的质量分布图。我们发现，我们银河系的运动起因于这个范围内的大约12个大星团的万有引力。

把我们银河系在空间的运动考虑进去，微波辐射在所有方向上一样精度达100000分之1——具有惊人的均匀性，可是我们看到的微波光是物质族射的，它们离得很远，处于不同方向的物质不可能有“联系”。所有这些孤立的物质块怎么会“知道”它们所见必定是一样的呢？这是一个真正的佯谬，用大爆炸模式做简单的解释，只能说，宇宙诞生就具有这种均匀性。

这样，大爆炸模式会带来第二个问题。星系、恒星和地球本身的存在，表明宇宙并不是完全均匀的。这些令人感兴趣的结构是怎样形成的？在简单模式中，我们不得不再一次假设，在宇宙诞生时就有众多小的不均匀性，正是它们演变成今天看到的结构。

上述两个问题在膨胀模式中得到了解决，首先提出该模式的是麻省理工学院的艾伦 · 古思（Alan Guth）。在这种图景中，我们今天看到的整个宇宙是从单一的无限小的“种子”膨胀起来的。产生微波背景辐射的遥远物质在膨胀前是互相联系的，做大膨胀的能量来自宇宙的万有引力能量。膨胀的触发被认为是当“大统一力”离析成强核力和“电弱”力（它由统一的电磁力和弱核力组成）时，突变或相变引起的。这种事件被认为偶然发生在大爆炸之后不可思议的10^-38秒时间内。详细的相变物理还能解释物质密度的小振荡是如何产生星系的，以及为什么我们生活的宇宙由物质而不是由反物质居支配地位。

膨胀模式的一个要求是，宇宙含有很高比例的，恐怕有99%的暗物质——我们不能看到的物质。在这种模式中，宇宙的物质密度特殊到这种程度，其万有引力既要能防止宇宙永远膨胀下去（成“开放”宇宙），又要不致引起“大塌缩”（成“闭合”宇宙），星系中的可见物质总共只占此临界密度的1%。在大多数星系周围相信有暗晕圈，把这些物质包括在内，恐怕也只有临界密度的10%。膨胀需要更多的暗物质分布。有意思的是，IRAS对星系的探测暗示有这样一种暗物质的弥漫分布。但这些暗物质是什么仍然是一个谜。但即使我们能探测到暗物质，也并不能证明膨胀情况就是正确的。事实上，用天文观测很难检验这种情况。时下，它很吸引人，但还只是先验的猜测。

在新天文学诞生以前，我们对这种故事知之甚少，但这并不意味着现在天文学已变成一门奥秘的而且看不见的科学。我们几乎能把叫有新天文学洞察到的情况和夜空中我们所熟知的星体以及几个世纪以来用双筒望远镜所能看到的星体联系起来。

当我们盯住猎户座一带时，我们考察的是离我们最近的致密分子云，新的恒星正在那里出生。刍藁增二的情况简直“妙极了”，我们亲眼目睹的是类似于太阳的恒星形成的倒数第二阶段，它的外层被吹掉，为最终激变成行星云做好了准备。沿轨道运行的天狼星，“众天使的领袖”，乃是它的白矮星同伴，恒星的最后残留物，在它百亿年的生命期内是类似于太阳的恒星。参宿四，这颗标志着猎户座肩部的红色恒星不久就要爆炸，就像大麦哲伦星云中的超新星1987的爆炸一样，中国天文学家于公元1054年，恐怕还有北亚利桑那的纳瓦霍印第安人，也做过同样的记载。这种超新星的残留物作为蟹状星云今天用双筒望远镜仍能看见。大陵五，这颗恶魔星，像水母的眼睛高悬在英仙座的上空，我们看到的是典型的紧密相互作用的双恒星，其质量则从一个恒星转移给另一个。如果双恒星之一已经死亡，其致密残余物为白矮星、中子星或黑洞，在该双星系统中常常会发射出引人注目的X射线。

IRAS发现，夏夜高悬在北方头上的织女星，周围由粉末粒子圆环围绕着，很可能是行星系统正在形成。在南半球晴朗的夜空仰视银河，煤袋星云的暗淡轮廓引人注目地表明，恒星之间有物质存在，它们是茫茫的尘埃和气体云团#麦哲伦云，在南方肉眼可见，是离我们银河系最近的星系，但它正沿缧旋线向我们银河系靠近，最终将被我们的星系吞没。

在仙女座，肉眼可见星云是我们银河系的主要伙伴，在本星系群中有30个左右离我们最近的星系，用双筒望远镜在室女座能看到许多星系。多年前威廉 · 赫谢尔第一个对这200个星系做了观测，其中梅西叶87——典型的双波束无线电星系。在北斗星所在的大熊座，有梅西叶82，也能用双筒望远镜看见，它是最近的所谓星脉冲星系，它与美丽的螺旋形同伴梅西叶81之间有很强的相互作用。

这些星体中有很多有悠久的文化历史。它们在近代天文科学与其它的人类文化之间架起了桥梁。过去的许多作者证明，他们和他们的读者对夜空中的知名星体是很熟悉的，虽然这种熟悉程度，可以料到，在近代已经减弱。

对宇宙的新观念

今天的天文学家，用置于山顶上的或在人造卫星轨道上的最好的望远镜，得到古人难以想象的恒星和星系影像。利用这些影像，使我们能深入了解恒星世界和宇宙。

新天文学中有两个不平常的事物是用肉眼和双筒望远镜所看不到的，也无法和夜空中的任何星体发生关系。第一个是类星体。最亮的类星体，3C273，比肉眼可见的最暗恒星还要暗300倍。第二是微波背景辐射，我们现在那么多宇宙学故事都要归结到它身上、在电视节目中断后注意电视屏幕上的干扰你便能对此有所感受。在某种意义上它也和夜空的暗度有关，这个问题难为了天文学家和哲学家达几个世纪之久，直到作家埃德加 · 艾伦 · 波（Edgar Alan Poe）作出解释，才认识到暗度是由于宇宙年龄有限造成的。来自无限远处的恒星光并没到达我们这里，但在微波频带天空已经很亮了，就像在可见光频带看到银河一样。

人择原理是以这样的观念为基础的：宇宙的物理参数已经被微调过，以便使我们能够生存，例如，如果万有引力稍弱一点儿，或稍强一点儿，恒星便不能生存，因而我们人类也不能生存。但我们在论证星系或恒星的形成，以及生命如何在地球上出现的问题上并不特别成功，因而现在就预测如果宇宙不同会发生什么情况似乎还为时过早。对于我们所生存的宇宙，看来重要的是了解它，喜欢它。

[New Scientist，1990年9月29日]