在古代，天文臺就是欽天監，
專門算命。
如果我們現在的天文學家重操舊業，
那絕對可以做大做強、再創輝煌。
盤軍 · 中國科學院國家天文臺研究員
大家好，我是盤軍，一個很普通的天文工作者。我發現，其實大家對天文的瞭解並不多。
有很多人知道我是做天文的之後，就會特別熱情地拉我給他算命，讓我給他看星座、看星盤、看命格、看風水。然後問我：“水逆該怎麼辦？”但我是一個連十二星座都搞不清楚的人，我怎麼知道水逆該怎麼辦？
當然還有比較“懂行”的人，就會跟我討論外星人、飛碟、瑪雅文明還有恐龍大滅絕。
後來我仔細想了想，天文學確實看起來比較玄幻。大家在中學接觸到的物理、化學、生物，以及在大學裡可能會碰到的各種自然科學，他們研究的物件都是看得見摸得著的。而天文學研究的東西是看得見、摸不著的，很多時候甚至你連看都看不見。
所以，儘管天文學是人類最古老的學科之一，但天文學到底有什麼用，仍然是一個非常尖銳的問題。
我們跟領導要錢造望遠鏡的時候，一般會畫三張“大餅”。
第一是天文學的應用，比如航海、航天時用的天文導航；第二是天文探測技術的轉換，比如Wi-Fi、核磁共振；第三是重大天文發現，這會促進整個基礎學科的進步，有很多個諾貝爾獎都頒給了天文學家。
但我個人覺得，天文最重要的是對人類精神的塑造。
我在跟大家年紀差不多大的時候，沒有手機、沒有網路，也沒有太多的動畫片和電子遊戲，當然可能作業也沒有各位現在那麼多。所以我有大把大把的時間用來發呆瞎想。
那時候我覺得特別奇怪的一點是，為什麼我不是人群中最受歡迎的那一個？當時我就懷疑，這個世界是不是給我設定了一種特別的機制，它故意扭曲了我英明神武的形象，故意遮蔽了我各方面都特別優秀的表現？因為天將降大任於我，我在未來肯定會成為一個萬眾矚目的大明星。
但後來，我接觸的人多了以後，我發現幾乎所有人都跟我有同樣的想法，都覺得自己可能會成為了不得的人物。慢慢地，我就意識到是我想多了。我之所以沒那麼受歡迎，就是因為我太平凡。我就是沒那麼聰明伶俐，也沒有那麼漂亮帥氣。
而這種讓我覺得特別“心痛”的領悟，學了天文學以後，我發現它還有個名字，叫做哥白尼原理。什麼意思呢？就是在這個宇宙裡面眾生平等，宇宙平等地向每個智慧生物展示它的奧秘，就算你是外星人也一樣。
如果你把哥白尼原理再深入推廣一下，就叫做宇宙學原理。那又是什麼意思呢？
它的意思就是說，在宇宙中，所有的基本物理規律都是一樣的。人類在地球上所總結出來的基本規律適用於宇宙任何地方，包括奧特曼起源的M78星雲。
傳說中愛因斯坦曾經說過；“宇宙最不可理解的在於它是可以被理解的”。先不管老愛說沒說過這句話，但這句話的核心意思就是，前面所說的這個宇宙學原理是整個現代天文學的基礎。
如果你我看到的世界不一樣，人類在地球上總結的規律和奧特曼在M78星雲上發現的物理規律不一樣，那麼整個天文學也就不存在了。我們在討論宇宙的時候，就會出現雞同鴨講的荒誕情況。
你會說這個螺螄粉應該拌混凝土，不然十號線會影響恆星的溫暖程度。然後我說，這個野生的望遠鏡沒有經過三角函式的炮製，所以新能源奧特曼會影響黑洞的口感。
所以，如果我們所見的宇宙不一樣，我們發現的規律不一樣，那麼肯定是我們所見的世界還不夠大，我們看到的宇宙還不夠大，我們的分析研究還沒有抓住事物的本質。
行萬里路、讀萬卷書。一般說來，我們經歷的事情越多、走過的地方越多、看過的世界越大，那麼我們思想受沖刷的力度就會越大，我們對人生、對社會、對世界的思考就會越來越深刻越來越全面。
▲攝影：Sandream
前段時間，紫金山-阿特拉斯彗星成為網路熱點。很多人看到這個彗星拽著長長的尾巴在黃昏的地平線上，就會熱淚盈眶，念天地之悠悠，獨愴然而涕下。因為我們再次見到它很可能就是6萬年之後了，而且很有可能再也見不著了。
▲太陽系
但這樣的彗星和我們地球一樣，在整個宇宙體系裡面屬於最低級別的“青銅”級天體。它的上級領主是太陽。太陽和它的八大行星，以及無數像彗星這樣的小天體“僕從”，就組成了我們的太陽系。
太陽當然是太陽系的絕對主宰，它的質量是地球的33萬倍，大小是地球的130萬倍。但在整個宇宙裡面，太陽是微不足道的，而太陽和數千億個恆星按照一定模式聚集在一起形成的銀河系，才是宇宙真正的基本磚塊。
銀河系很大，它的質量是地球的萬億倍，它的大小也不能用公里來計算了，而是要用多少萬光年來表示。而且銀河系有著特別精美複雜的結構，看上去就像是一箇中間厚、邊緣薄還有四條螺旋形花紋的“大盤子”。
在100年前，發生過一次著名的大辯論。有一群天文學家就認為，銀河系如此巨大複雜，那麼在銀河系之外應該就沒有別的東西了，是一片空虛，銀河系應該是整個宇宙、也就是“整個村”唯一的驕傲。
而另一群天文學家不這麼認為。他們認為宇宙是一片大海，銀河系只是這個大海中的一個島嶼，大海里應該還存在很多大大小小的其他島嶼。
3年之後，著名的天文學家哈勃就發現了一個叫做仙女座大星雲的天體，它非常遠，不可能是銀河系的一部分，而是另外一個銀河系。
現在的天文觀測告訴我們，我們能看到的星系大概已經上億了。當然，這些星系長得不完全一樣，最普遍的是像銀河系這樣的，長著長長的優雅的懸臂，一看就是深受藝術薰陶的文藝少年，這種的叫漩渦星系。
當然還有一些胖乎乎的，一看就比較老實憨厚的，這些叫做橢圓星系。
當然還有一些少數，看上去像是受到過重大打擊，然後徹底放飛自我的不規則星系。
這些星系雖然很大，但是相對於它們之間的距離來說還是很小的。因為星系之間的平均距離大概是幾百萬到數千萬光年，而星系的大小大概是幾萬光年。所以星系在整個宇宙中，看起來也就是一個點。而天文學的一大基本任務，就是把這些星系的位置測出來，然後把它們點在一起，照一張宇宙地圖。
▲宇宙網路 Cosmic Web
Claire Lamman/DESI collaboration
星系在空間中所佔的位置並不是完全隨機的，它會形成一張非常有組織的、精美的三維宇宙網路。在這個網路中間會有很多奇異的結構，有很多星系會聚集在一起形成團塊，成為這個宇宙網路的節點。
節點和節點之間，還有那種扭來扭去的絲帶連線著。有的地方方圓幾億光年都很少有星系，形成一個“巨洞”；還有的地方星系會聚集排列成巨大宇宙“長城”，蜿蜒逶迤長達十幾億光年。
從行星、恆星、星系，再到上面還有這層被天文學家們叫做宇宙大尺度的結構，我們現在已經知道，宇宙的天體是按照一個體系排列的，它的等級非常森嚴分明。
在人類認識這個體系的過程中，從哥白尼推翻地心說開始，我們人類一次又一次地確認了，我們的地球、我們的太陽、我們的銀河系，乃至我們所在的這個大尺度結構，在整個宇宙中都平平無奇，都是非常平凡的。
而且正如愛因斯坦傳說中說過的那樣，現在天文學已經建立了一整套理論體系，大體上已經可以解釋這個宇宙體系各個層次上的天文現象，各種天體的起源和形成過程以及它的演化。
但是問題就來了，我們怎麼知道我們的理論是對的呢？
天文學不像其他學科可以做實驗，這是天文學的遺憾。我們不可能有事沒事在家裡造個太陽出來玩一玩，也不可能讓宇宙重新啟動，說我調個引數，你給我再爆炸一次，做個返場表演。
所以我們的辦法是什麼呢？這跟大家做題做不出來的時候有點像，就是我們去蒙答案。而蒙答案的一種主要辦法就是利用超級計算機，模擬一個跟我們現實世界特別相像的虛擬宇宙。
▲計算機模擬的宇宙大尺度結構
一般來說，在大約十天到半個月的時間裡，我們就可以完成整個宇宙百多億年的演化過程。虛擬宇宙跟現實宇宙還特別相像，我們透過對比虛擬宇宙的東西和現實世界裡面的東西，就可以知道我們蒙得對不對。
如果我們蒙得挺好，那我們就可以在虛擬宇宙裡面找那些在現實世界裡面還沒有看到的東西，然在再到現實裡拿望遠鏡去搜。
▲計算機模擬的漩渦星系
這樣大規模、高精度的數值模擬確實是需要專業的天文知識，還需要高超的計算技術，也需要強大的計算機，但在原理上它其實是非常簡單的。
如果大家要求不高的話，以這個宇宙大尺度結構模擬為例，我們其實可以在家裡的計算機或者你的筆記型電腦上造一堆“丐版”的宇宙虛擬網路。
簡單來說，就是你可以在計算機裡面畫一個立方體盒子，邊長大概十幾億光年，你再往裡面撒上幾百萬個粒子，每個粒子的大小大概是銀河系的1/10，然後你就讓它在牛頓定律的作用下自己計算。
幾個小時之後，你就會發現，你創造了一個跟現實宇宙特別相像的虛擬世界。你成了創世的上帝，宇宙盡在掌握。
這就是現代天文對人類無法靠近觸控的日月星辰和黑暗宇宙探索的成功之處，它給了我們一種特別寶貴的、強烈的信心。那就是無論多麼神秘、多麼不可思議的現象，只要你敢打破偏見，跳出迷信，願意實事求是，那麼你總能認識它的真相，掌握它的規律。
說到這兒，有的人可能就會想，如果給我一臺極其強悍的計算機，然後把宇宙中某一個時刻所有的粒子位置、速度還有其他等等必要的資訊輸進去，那麼我們就應該可以計算出一個跟現實完美符合的宇宙，我們就可以預測未來，可以把每個人的歷史都搞得一清二楚。
我們天文學確實有算命的傳統，在古代，天文臺就是欽天監，專門給皇家算命，這是歷史悠久、傳承深厚的。如果我們現在的天文學家再重操舊業，那絕對可以做大做強、再創輝煌。
但是，有個遺憾之處在哪裡呢？首先，我們不可能做到無誤差的測量。所有的測量都是有誤差的。其次，就算你有超級的測量儀器，根據量子力學的測不準原理，也就是海森堡不確定性原理，你不可能同時測準粒子的位置和速度。如果你選擇測量位置，那麼速度就有誤差；如果你選擇測量速度，那麼你的位置就搞不準。而且宇宙是一個特別複雜的網路系統，各種物理過程糾纏在一起。
既然我們對宇宙的測量或多或少都有一些誤差，這些誤差疊加在一起，再經過上百億年的演繹，那麼最後你的計算結果就有可能跟現實世界的走向發生極大的偏差。也就是說，在虛擬宇宙算出來的東西跟現實世界是完全對不上的。這個可能就跟大家聽說過的“蝴蝶效應”很相似：南美洲一隻蝴蝶扇了下翅膀，可能就引發了美國得克薩斯州的一場風暴。
既然我們算不準這個世界，那麼天文學的存在還有什麼意義呢？當然，這也是我們現在想問的一個問題，也是我們經常想問自己的一個問題。
這個問題的答案是什麼呢？我們有可能會創造出一堆宇宙，在每個宇宙裡，我們的命運都是不同的。我們做一個平均，然後再看看各種命運出現的機率是多少，大概就可以預測了。
但是，我們不可能對每個人的命運做出準確的預測和判斷。人生大概也是如此，很多時候，就是一些小事讓你的人生軌跡發生了變化。
我記得我博士畢業那會兒，本來是想去倫敦做金融的。但是在簽約前的一週，夏威夷大學給我打了一個電話，讓我到他們那兒做博士後。當時我一想，夏威夷那是什麼地方？山下是陽光、沙灘、大海，山上是世界最先進的望遠鏡，錢算什麼東西啊？於是我就選擇了天文。
但是沒想到的是，選擇了天文之後，我一條路就走到了“黑”，到現在還是一個做天文的普通人，每天的工作就是跟一幫人在計算機裡面造宇宙，要麼就是“糾集”一幫同夥去找領導要錢造望遠鏡。
相對於這個浩瀚的宇宙，人生的道路沒有那麼多永恆和偉大。每條路都有它自己的好處，也都有它自己的艱難之處，而且都充滿了意外。你也不可能事先知道，你的選擇會導致你有什麼樣的命運。
但我們確切知道的是，在這個宇宙裡面，即使是再微小的塵埃，它也會發出輻射，改變世界前進的軌跡。而再黑暗的物質，它也會在時空中留下痕跡，與宇宙同在。
謝謝大家！
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本文轉載自“格致論道講壇”，原標題《學天文最大的遺憾，就是我們不能在實驗室造個太陽玩一玩，也不能讓宇宙重新炸一次 | 盤軍》。
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