罗伯特·斯塔威尔·鲍尔爵士（Sir Robert Stawell Ball）1881
对一艘大西洋轮船来说，船上的一点微光完全不足以给出其性能与容量的信息，同样，闪烁的星星也完全不足以展现无垠宇宙最绚烂的概念以及其中的各种关联。
不可思议的时空探索之旅
1.日冕是什么？
2.地球与太阳距离多远？
3.“最美丽的科学发现”是什么？
4.可以看到两次日落的地方在宇宙的什么地方？
在这个令人陶醉的系列讲座中，我们将会享受一场盛宴，看看我们位于太阳系中的这片地方，欣赏这幅如今仍在绘制中的画作。近来发现的一些行星，以及围绕这些行星的卫星，将会给生命灌注很多热忱与激情。我们随后将离开太阳系，去看看更遥远的恒星，尝试标记出它们究竟离地球有多远，弄清楚它们是否也有自己的行星。鲍尔有着利用成熟而诗意般的类比将复杂事物简单化的能力，而这个能力正在散发着它的光辉。
我们对太阳系的探索，开始于位居太阳系中间的这颗恒星。我们知道，太阳很热，可它究竟有多热？鲍尔让我们想象一下，“很多男孩都曾做过的一个取火镜实验”——利用放大镜给一些东西点火的古老把戏。他告诉我们，科学家也在利用类似的棱镜做着实验，只不过镜子足有一码（0.91米）那么宽。“钢材也会被太阳光束烤化……所以太阳的温度肯定比熔融的钢的温度还要高；实际上，比我们在地球上可以制造出的任何温度还要高。”他讲道。（如今我们知道太阳表面的实际温度在5500℃左右。）
随着鲍尔将一只足球放到讲堂的桌子上代表太阳，他的关注点便转到了比例上。对比之下，地球将会是多小？“一粒小口径子弹的尺寸正好合适。”他给出了答案。我们今天知道，大概100万个地球才可以填满一个太阳。他身后的大屏幕此时贴出几张太阳的照片，展现的是一些黑色斑点——太阳黑子。我们同时欣赏到了壮观的日食照片，这是因月亮挡住太阳而形成的现象；我们还得以一瞥令人眩晕的太阳大气——日冕，也只有当月亮用这种方式遮住太阳刺眼的光芒，我们才能肉眼看到日冕；我们还看到了日珥，也就是从太阳边缘爆发出的火焰般的构造。“其中一部分日珥以每小时20万英里（32.2万千米/小时）的速度喷出，也就是说，超过最快的步枪子弹200倍。”鲍尔解释道。
遮挡阳光的精巧障碍——月亮是鲍尔第二场演讲中关注的核心。不过它与太阳之间存在根本的区别——它本身并不能发出一丝光线，全靠反射太阳光。随着它围绕地球的位置发生变化，我们会发现它反射的阳光总量也在改变，这就形成了不同的月相。鲍尔在一只亮着的电灯旁放了一颗小球，然后询问坐在讲堂不同方位的听众可以看到什么样的球体。这恰如其分地证明了上述事实。随后，他又让我们想象一下在月球上居住并回望地球的样子。我们这颗行星同样会有阴晴圆缺，只不过光泽更鲜亮些。
“如果有13颗月球……一起照耀的话，想象一下这光芒会怎样。这样的夜晚将会多么美妙！你都可以很轻松地读书了！”这是因为地球比月亮大得多，他对这个事实的描述让人想起遍燃蜡烛过节的情景。
“一个很美味的葡萄干小圆布丁，直径三英寸（7.6厘米）……一个身体结实的男孩可以将它全部吃下。”另一个被用来代表地球的布丁直径有一英尺（30.5厘米），也就是四倍于前者。不过，“如果一个小男生可以吃掉刚才那个小布丁，那么需要多少孩子才能干掉这个大的呢？”，鲍尔问道。答案不是4个，而是64个（或者说4×4×4个）。
因为没能成功预测在此之后不到一个世纪就实现了的阿波罗登月，鲍尔告诉我们：“没有探险家可以到达我们的卫星。”（然而，科幻小说中关于人类登月的桥段在1881年之前很久就出现了，而技术又一直在革新，所以他排除了未来所有时期登月的可能性，这还是挺奇怪的。）尽管如此，他说望远镜可以替我们完成这段旅程。这样做，我们能更近距离地看到我们“邻居”表面显眼的黑斑。他称它们是“曾经盛有大海的空盆地”。（我们现在知道它们并非“大海”，而是熔岩。）鲍尔解释说那些海洋布满了坑洞。他展示了它们的基本模型，并断定它们一定是由火山形成的。（实际上，我们现在知道它们是太空残骸撞击到月球表面形成的。）鲍尔还相信，并不存在所谓的月球居民，因为缺少空气和水，但他没有排除其他星球存在生命的可能。“想象一下，在所有的这些星球中，只有我们这一颗是独一无二适合生命的寓所，这似乎是挺可笑的。”
现在，我们转到最内层的行星——水星。
我们所知道的水星，就是一颗个头很小、相对较重的行星，距离太阳最近。不过我们怎么才能在这么远的地方对它进行称重呢？根据鲍尔的描述，在这项努力之中，一颗名为“恩克”（Encke）的彗星充当了我们的助手。当彗星靠近水星时，它的轨道会被行星的引力改变。由于水星是质量最小的行星，所以它所具有的引力也最微弱。根据恩克轨道的轻微偏离，可以计算出水星大概只有地球质量的4%（接近现代最新计算的数值5.5%）。不过，“水星这颗星球到底什么样，对此我们几乎什么都不知道。它表面具有什么性质，我们知之甚少，甚至可以说一无所知。”鲍尔说道。[我们其实也是直到1974年NASA（美国国家航空航天局）“水手10号”飞行器抵达其表面之后才开始知道。]
通过观察下一颗行星——金星，天文学家可以获得一把丈量天空的尺子。就像月亮有时会从太阳前方经过一样，金星也会如此，只不过非常罕见。“金星凌日”现象会间隔八年出现两次，但这两次之后，下一轮两次再出现就要等上100多年了。1874年，发生了一次金星凌日，1882年是第二次。“（然后）一直到2004年才会再出现这样的天文现象。”鲍尔讲述道。（他说得对，而且我们在2012年看到了另一次。再下一次直到2117年才会发生。）如此罕见，也就意味着金星凌日在19世纪可谓是大事件。“我不敢想象还有其他什么值得庆祝的事情，会比这些事吸引更多人的兴趣。”它提供了“一种有价值的方法，用以研究地球与太阳的距离”。在地球的不同位置观察，你可以发现金星凌日现象起讫于略微不同的时间。与金星之间的绝对距离（比如以英里为单位）就可以利用这一差异进行计算。金星、地球与太阳之间以百分比为单位的相对距离早已被知晓，地球与太阳之间的绝对距离就是以此精确计算的，从而确定大约是9300万英里（1.5亿千米）。
说到火星的时候，一台望远镜揭示了这颗行星的一些特点，但也只是一些大致特征。“火星上的某个目标……至少要有圣保罗大教堂的100倍宽，才可能被天文学家识别出来。”鲍尔说道。这颗红色星球上只附着了一层薄薄的大气，但“对于大气中的成分，我们其实什么都不知道”。（如今我们知道它只有一层由二氧化碳构成的单调大气，还不足地球大气密度的1%。）鲍尔还提到两颗火星的卫星——火卫一与火卫二——1877年才被发现。“火卫一与火卫二的英文名字福波斯（Phobos）与得摩斯（Deimos）其实来自《荷马史诗》中的两个人物，他们的职责就是守卫战神马尔斯，在他的战马两侧共轭。”（译注：在《荷马史诗》的《伊利亚特》篇章中，马尔斯是战神，火星的英文名Mars来源于此。福波斯与得摩斯守护在战神两边，作为马尔斯的从神）
罗伯特·斯塔威尔·鲍尔（1840-1913）
鲍尔于1840年出生在都柏林，在成为爱尔兰人罗斯勋爵（Lord Rosse）的伙伴后，他开始了他的天文学职业生涯。罗斯勋爵捐出自己的财富建起了当时世界上最大的望远镜，被称为“帕森斯城的利维坦”。在维多利亚时代的英国，鲍尔继续作为一名勤奋的科普工作者在活动，也是一位杰出的天文学拥护者。据估计，他在1875-1910年间的一系列活动中共做了2500场演讲。他在1881年的首次圣诞讲座非常受欢迎，以至于他在1887、1892、1898和1900年四度被邀请担当圣诞讲座讲者。
鲍尔也告诉他的听众，火星“最引人注目”的观测成果来自美国天文学家珀西瓦尔·勒韦尔（Percival Lowell）。“勒韦尔先生特别注意到这颗行星表面上壮观的线条，这也是其‘运河’（canal）之名的由来，它们会呈现某种程度的周期性，这几乎令人确信，它们是在某种智能生物的引导下建造的。”这其中一部分误会其实是源于一次低级的误译。意大利天文学家乔瓦尼·斯基亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli）称这些线条为“canali”——在意大利语中表示水道的意思。当这个单词被错误地译为“运河”之后——这也就暗示着它们是由某个智慧文明建造——公众对火星的兴趣也骤然上升。这些“运河”后来成为一些激烈辩论——也包括圣诞讲座——的主题。争论持续了几十年，而很多人都质疑它们是否真实存在。
鲍尔随后带我们参观了四颗气体行星：木星、土星、天王星和海王星。它们距离太阳很远，那里的光线也更暗。然而，“它们虽然处在昏暗的位置，看似会受到影响，但其实影响很有限，因为非常大的可能性是，不会有任何生命在那里定居”。
他解释道，自从伽利略在1609年第一次观察到木星的“四胞胎”卫星之后，其总数就再也没增加过，一直就是四颗（第五颗直到1892年才被发现，后来又陆续发现了62颗）。而它们相比“我们这颗迟钝的月球，可谓是非常活泼而富有生机，月球需要一个月才能绕地球一圈”。木卫一“伊奥”是最轻快的，绕木星轨道只需不到两天。这些卫星偶而从木星前方掠过，就像我们看到的金星凌日那般。然而这样的“木食”对我们来说发生在不同的时间，这取决于地球与木星在此时所处的位置。当这两颗行星远离之时，木星系统的光线需要更长的时间才能抵达地球。天文学家利用这一延迟的时间计算光速，这也是鲍尔所谓的“最美丽的科学发现之一”。
我们的演讲者接着开始讲述土星，当然重点是说它的环。“想象一下你就站在土星的赤道上，然后抬头望着这圈壮观的环，而它的边缘一直延伸到天际线以外。你也许真的是站到了一扇跨度10万英里（16万千米）的拱门之下。”天王星是由威廉·赫歇尔（William Herschel）在1783年（一说1781年）发现的，对这颗行星的后续研究暗示着还有另外一颗行星的存在。就如同水星的引力会影响恩克彗星的轨道一样，海王星也拖着天王星——“对比理论计算出它本来应该待着的位置”，后者“有那么一丝误入歧途”。（1843年，天文学家开始寻找“嫌疑犯”，并且在1846年守株待兔，将海王星逮了个正着。）
在开始第五场演讲时，鲍尔宣布道：“现在，我们不得不讨论一下很多具有最不规则形状的以及描述最‘站不住脚’的天体。”他指的是大量彗星——比如恩克，它们就像鬼魅一样在太阳系中游荡。“我们几乎不知道它们是从哪儿来的，只知道它们是从外太空而来，而且饰以闪亮的华服，质地几近散发出圣洁之光。”彗星具有高椭圆轨道，这意味着它们在朝向太阳猛冲绕行之前，会将主要的时间都花费在太阳系“郊外”那漫漫长路上。很多轨道都非常长，以至于过去当彗星光顾地球之时，竟没有天文学家发现过。所以，你可以想象他们捕获彗星之时的兴奋程度了。
新彗星抵达的消息需要快速被传播。“彗星的移动速度通常比女王陛下的加急信还要快，所以这就需要用电报来传递消息。”鲍尔说道。但通过电报传递长信息充斥着差错与误解的风险。“这些困难通过天文学家之间的一个共识得以克服，这十分简单也十分有趣，所以我必须在这里介绍一下。”每一位天文学家都配有一部《韦氏词典》。比方说，新发现的彗星在天空中的坐标是123°45′，那么需要传递信息时，他们就会翻到词典的第123页，找到当页第45个单词（鲍尔用的词是“选民”），这个词便是他们通过电报传递的全部信息，告诉大家一个太阳系外层游客来访了。
在鲍尔的最后一场演讲中，他转而讲述超出太阳系的整个物质世界，也就是所有恒星。他在展示板上给我们画出了一幅很小的太阳系示意图。但我们应该在哪里摆上天狼星？这是距离地球最近的恒星之一，也是夜空中最亮的一颗恒星。“这张画板必须延伸到讲堂的墙壁以外，穿过伦敦……它大概得从我们现在聚在一起的这个地方，延伸出去约20英里（32千米）才够……你看我们这颗太阳和它的行星们在空中所占据的位置是多么孤独。”在夜空中我们看到的所有恒星都是一颗颗“太阳”。“或许也有些行星在围着这些‘太阳’旋转，但对我们来说，看见这些行星简直是毫无希望。”（当时或许是毫无希望，但如今天文学家已经发现数千颗在遥远恒星周围绕轨旋转的行星了。）
他让我们想象这些恒星像小船一样在广阔的大海中漂浮：
在这些船里有各种物体与生命：船长和船员、乘客、客舱、引擎、救生艇、绳索，还有储藏室。想象一下那儿储藏着各种珍宝，夜晚时分映照于大海之上，而能够表明这精巧结构存在的唯一标志，无非就是偶然从它那里发射出的几束光线。我们也许已经很确定地感受到，对一艘大西洋轮船来说，船上的一点微光完全不足以给出其性能与容量的信息，同样，闪烁的星星也完全不足以展现无垠宇宙最绚烂的概念以及其中的各种关联。
他说得多正确啊！我们如今还在构建有关这些系统的知识，就像环双星行星开普勒-16b——一个环绕两颗而非一颗恒星的世界——的发现那样，那里的任何居民都可以看到两次日落，也会有两个影子做伴。宇宙中这些浩瀚的复杂体，委实能让我们屏息凝神。
