古代的智者通過對月亮和太陽的持續觀測，建立了曆法、授時系統；通過繩子和日影，古人測量日常物體以及子午線的長度；發明指南針和羅盤，利用地球磁場為旅人和航海家指明方向。在四維時空中，時間、長度和方向是最基本的測量元素。然而，有個問題一直困擾著古代智者：仰望星空，星光燦爛，那麼恆星到底有多遠？
三角測距
藉助雙目視覺和三角測量，人們可以得到物體遠近與視差的一一對應關係。把食指豎在眼前10cm處，快速交替閉合左右眼，食指出現的位置差異，反映了10cm處的視差。逐漸把手指遠離身體，我們就會發現視差在減小。假設食指能夠出現在超遠處，那麼你的眼睛就無法辨別這個視差，也就無法分辨食指的距離了。聰明的古代人知道移動腳步，從兩個不同的位置觀測同一個物體，這相當於增加了視差角。例如：現代的你在一列火車上，天上停著一架飛碟，在某個時刻你正視它；1min後，假定火車行駛了5km，然後你偏過頭看著它。根據你視線的角度以及5km的基線長，就能得到飛碟到你的距離。然而，這並不適用於恆星。即使如夸父追日般狂奔，你所贏得的基線相對於恆星的距離而言也如此微不足道——恆星沒有視差！
事實上，古希臘的天文學已相當先進，古希臘學者早就認識到地球繞著太陽轉，但由於無法測量恆星的距離，他們錯誤地認為：所有恆星都位於某個遙遠的恆星天球上。測量宇宙和恆星的第一步來自阿基米德。這位著名的物理學家、數學家、測量學家和工程師，藉助一些假設和幾何學，得出恆星距離地球大約4.5億km，宇宙寬度為18億km。雖然這個“宇宙”太小了，但有一點值得參考，在相隔6個月的時刻，你將擁有地球上最大的視差2AU(天文單位，定義為日地距離，1 AU≈1.5億km)。然而，這個距離依然遠遠不夠。要知道，最近的恆星遠在10光年之外，而1光年約等於6萬AU，人眼無法辨識如此微小的張角。
古人認為太陽系被類似天球儀這樣的“恆星天球”包裹其中
一睹宇宙的壯麗
測量星星的距離
突破來自新的測量工具——望遠鏡。1608年，荷蘭的商人Lippershey製作了世界上第一臺望遠鏡，能夠把物體放大3倍；一年後，伽利略將望遠鏡改良到放大30倍。從某種意義上，望遠鏡的發明促成天文學真正從測量學中分離出來。又過了一個世紀，望遠鏡的技術日益成熟。年輕的天文學家貝塞爾在利林塔爾天文臺，利用6個月的繞日基線和一架精密的望遠鏡，得到了恆星天鵝座61的距離為10.5光年。與如今的11.4光年相比，算是相當精準了。這是第一次，人類精確地得出恆星的距離。雖然在50年前，根據另一位科學家赫歇爾的開創性貢獻(也是由於望遠鏡)，人們已經推翻了古希臘的“恆星天球”模型。不過，他的測量精度和主觀前提假設不太符合“測量”的標準。
數光年外的恆星，可以通過經典視差法測量，但若恆星遠在百萬甚至10億光年之外，視差法就毫無作用了。於是，需要新的“量天尺”登場了，也就是現代天文望遠鏡。
科學整合世界 | 如您喜歡本文，請關注、收藏、分享或留言點評，謝謝！
閱讀更多 最重要的就是心態 的文章
