我從事的職業(yè)是天文學(xué)研究;我關(guān)注的對(duì)象是銀河系上千萬顆形色各異的星星,更準(zhǔn)確地說,我追尋的是宇宙中最古老的星星;我的終極目標(biāo)是,找到點(diǎn)亮宇宙的第一縷光。
和許多從事天文研究的同行不一樣,我小時(shí)候的理想是成為一名考古學(xué)家。后來機(jī)緣巧合,進(jìn)入同樣酷炫的天文學(xué)領(lǐng)域。準(zhǔn)備讀博士研究生時(shí),我發(fā)現(xiàn)竟然有“恒星考古”這個(gè)方向,兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),我以另一種方式實(shí)現(xiàn)了兒時(shí)的理想,成了一名“太空考古人”。而且我發(fā)現(xiàn),在星空里考古的感覺居然相當(dāng)不錯(cuò),它帶來的震撼也是難以想象的。
太陽是太陽系的大家長(zhǎng),也是太陽系最重要的成員。因?yàn)樘?,地球才有晝夜變換、四季更替,才能獲得地球生命所需要的各種形式的能源。然而,在浩渺無際的宇宙中,人類所仰慕和賴以生存的太陽只是一顆再平凡不過的恒星,如果按輩分來算,要排到恒星界的第N代了。而恒星考古最關(guān)心的是恒星界的老祖宗們——宇宙中的第一代恒星和第二代恒星。
根據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)大爆炸理論,大約138億年前,宇宙大爆炸產(chǎn)生了大量的氫、氦和極其微量的鋰。在這樣的環(huán)境下,第一代恒星誕生了,第一次點(diǎn)亮了整個(gè)宇宙。但可惜的是,第一代恒星個(gè)頭龐大,比一百個(gè)太陽還要重,消耗能源的速度也異常驚人,所以都是“短命鬼”,只能活數(shù)百萬年,我們目前還沒有辦法借助望遠(yuǎn)鏡直接看到第一代恒星。最終,它們以絢爛而劇烈的超新星爆發(fā)結(jié)束了一生,將自己制造的各種新元素——碳、氮、氧、鈣、鐵、鋅等,拋射到四面八方的星際中,繼續(xù)孕育它們的后代——第二代恒星。
幸運(yùn)的是,第二代恒星的個(gè)頭比太陽還要小,因此能夠一直活到今天,使我們有可能接收到它們的星光。由于從宇宙大爆炸到它們出生,時(shí)間間隔非常短,所以它們的年齡幾乎和宇宙一樣大。更重要的是,這些古老恒星有個(gè)非常厲害的本領(lǐng),能夠在自己的表面大氣中保留出生地的特征信息。因此,通過分析這些古老恒星的性質(zhì)和成分,我們就能推演出它們誕生時(shí),也就是宇宙嬰幼兒時(shí)期是什么模樣,發(fā)生了哪些事情。這些古老的小星星就如同遠(yuǎn)古宇宙留下的化石,而通過它們追溯古早宇宙的過程和在地球上考古如出一轍,因此被稱為“恒星考古”。
在茫茫星河中尋找極其稀有的宇宙化石,收集它們的光芒,分析它們的成分,然后反推這些古老星星誕生時(shí)的宇宙是什么模樣——這就是我的研究工作,既像考古學(xué)家,又像偵探。在許多人看來,這份工作既浪漫又酷炫。事實(shí)上呢?
和在地球上尋找恐龍化石一樣,要找到真正的宇宙化石,絕非易事。恒星考古就如同大海撈針,以太陽附近的空間為例,每20萬顆恒星中僅能找到一顆讓我們心動(dòng)的宇宙化石。沒有“足夠的緣分”,真的很難遇到自己心儀的“宇宙化石種子選手”。剛讀研究生時(shí),因?yàn)閿?shù)據(jù)庫不夠好,耗費(fèi)半年時(shí)間初篩候選體,連續(xù)處理大量的數(shù)據(jù),最后也沒能找到有價(jià)值的信息。
不只是“海選”辛苦,接下來的“精挑”——對(duì)選出來的化石做高分辨率、高精度的光譜分析——更讓人崩潰。動(dòng)輒就是好幾百顆星星,每一顆星星都有好幾百條譜線,每一條暗弱的譜線都要去細(xì)細(xì)測(cè)算。時(shí)不時(shí)還要推倒重來,反復(fù)分析。
因?yàn)槲覀兯芯康挠钪婊阈欠浅_b遠(yuǎn)而暗弱,為了細(xì)致觀察它們的光譜,需要用到世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。所以我常去的觀測(cè)地點(diǎn)之一是夏威夷。集齊了“星辰大?!?,這下終于能實(shí)現(xiàn)浪漫了吧?起初我也是帶著這樣的憧憬出發(fā)的,可當(dāng)我到達(dá)觀測(cè)中轉(zhuǎn)站,眼前是另一番景象。
每次觀測(cè),我都要一頭扎在那座遠(yuǎn)離海灘和人群、海拔4000米的火山山頭上。雖然關(guān)于浪漫的想象似乎破滅了,但我們其實(shí)格外珍惜每次觀測(cè)機(jī)會(huì),因?yàn)樯暾?qǐng)時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)異常激烈,我們必須與全世界同行通過自由競(jìng)爭(zhēng)來申請(qǐng)使用權(quán)限,一般成功率也就百分之幾。更重要的是,就算你披荊斬棘成功拿到了使用望遠(yuǎn)鏡的機(jī)會(huì),并不意味著你就一定能夠順利完成觀測(cè)任務(wù)——因?yàn)閷?duì)觀測(cè)天文學(xué)家來說,在光學(xué)波段觀測(cè),就和種莊稼一樣,得靠天吃飯。
第一次去夏威夷觀測(cè),我申請(qǐng)到兩個(gè)觀測(cè)夜,抵達(dá)的第二天卻突然變天,觀測(cè)無法繼續(xù)。我有些沮喪,同行的合作者是有著20年經(jīng)驗(yàn)的日本天文學(xué)家青木教授,他非常淡定地開導(dǎo)我:“沒關(guān)系,觀測(cè)經(jīng)常會(huì)遇到這種情況?!?/p>
第二年,我們?cè)俅蜗嗉s夏威夷。第一天晚上觀測(cè)到一半,突然云涌了上來,陰雨天持續(xù)到第二天。如果說上一次觀測(cè)成功率是50%,那么這次只有25%。青木教授依然淡定,安慰我說:“別難過,我遇到過比這更糟糕的情況?!?/p>
第三年,又一次來到夏威夷,觀測(cè)當(dāng)天上午艷陽高照,但下午3點(diǎn)多,老天爺突然開了個(gè)大玩笑,我們迎來了當(dāng)?shù)?0多年難遇的春季暴雪!很快,大雪封山。這一次,我們甚至連觀測(cè)室都沒能進(jìn)去,青木教授嘆口氣說:“這是我目前遇到過的最糟糕的情況了?!倍?,也因此獲得了一個(gè)觀測(cè)天文學(xué)者唯恐避之不及的諢名——“夏威夷雪神”。
每當(dāng)這時(shí),我都不由得感嘆:再浪漫的工作,具體到現(xiàn)實(shí)中的每分每秒,都是平凡而瑣碎的。
于我而言,恒星考古不僅是一項(xiàng)流程煩瑣有挑戰(zhàn)性的技能,是我們窺探宇宙鴻蒙之初的一個(gè)窗口,更是我們對(duì)周遭世界產(chǎn)生全新感知的路徑:我們身上的每一個(gè)原子,氫、氧、碳、鈣、氮、磷,和古老的“宇宙化石”幾乎一模一樣,都穿越了130多億年的時(shí)空,從大爆炸而來,從宇宙的起源而來。我們每個(gè)人都來自星塵,這不是“雞湯”文學(xué),而是科學(xué)事實(shí)。
雖然無論是從質(zhì)量、空間還是從時(shí)間演化的尺度來說,人類相比宇宙都非常渺小,但是,從生命元素的起源來說,我們每個(gè)人身體里都留下了宇宙大爆炸的證據(jù),我們每個(gè)人對(duì)宇宙都具有特殊的意義。我和你,每一個(gè)人都是。
遙想年少的自己,一心要考古這個(gè)奇妙的世界,沒想到一路“考”到了130多億年前的時(shí)空,窺見了遠(yuǎn)古宇宙的奧秘。今天,有人在追逐自己心中最亮的星,也有人成為他人心中最亮的星。所以,有夢(mèng)就去追吧。而我,為了追尋宇宙第一縷光,會(huì)愈發(fā)堅(jiān)定地在浩渺星空中一路考古下去。