月亮上真的有吴刚伐树和玉兔捣药吗？太阳为何会发光？太阳还能照耀我们多久？太阳风暴是怎么回事？一闪一闪的星星离我们有多远？它们真是更遥远的太阳吗？银河的真相如何？我们的宇宙有多大？它是有限的还是无限的？宇宙有年龄吗？我们期望读者朋友读了林元章、赵复垣主编的这本《我们的宇宙有多大》之后，能够解开大部分疑惑。当然，解除部分疑惑之后，很可能又会有更多的问题，等待进一步的探索，而这正是推动科学进步的动力。

“中国科学院21世纪科普丛书”是国家“十二五”重点选题。林元章、赵复垣主编的这本《我们的宇宙有多大》是丛书中的一种。全书由“话说太阳”“为何要探测月球”“我们的宇宙有多大”及“既平常又神秘的万有引力”等组成。作者力图用生动的语言和丰富的图片，将深奥的天文学知识告诉读者。

天文学家王绶琯／赵复垣

为何要探测月球／林元章

 月球概述

 月球探测的意义

 中国的嫦娥探月工程

话说太阳／林元章

 为什么要研究太阳

 太阳的基本构造

 太阳自转和太阳辐射

 太阳活动和太阳风暴

 太阳对地球的影响

 太阳的诞生和消亡

我们的宇宙有多大／赵复垣

 我们身边的长度和距离

 天文学中的长度单位——光年

 月球和卫星的高度

 太阳的距离

 恒星有多远

 银河系有多大

 恒星的星等和造父变星

 河外星系的距离

 多普勒效应和宇宙膨胀

 我们的宇宙有多大

既平常又神秘的万有引力／林烈

 “天宫一号”里的航天员

 小星星是怎样被“点燃”的

 牛顿与哈雷

 弯曲的时空

 相对论与GPS

 爱因斯坦未竞的宇宙交响乐

20世纪40年代末，有一位来自中国福建省的年轻人，怀着科学救国的崇高理想，来到了英国，初学造船技术，后又学习天文学。伦敦大学天文台、格林尼治天文台，都是他求学和进行天文观测的地方。1953年，他毅然回到了诞生不久的新中国，决心为祖国的天文事业贡献自己的热血青春。他就是王绶瑁。

王绶琯出生在1923年，幼年时父亲就去世，由叔父抚养长大。他1945年到英国去留学，由于对天文学的巨大兴趣，从1950年起学习现代天文学。在英国的经历使王绶琯对科学有了很深的理解。

回国后，王绶珀先是在南京紫金山天文台、上海徐家汇观象台工作，1958年奉调来到北京，参加北京天文台的建设。

 太阳、星星这些天体不仅发光，还发出无线电波。接收天体无线电波的像一个“大笊篱”似的天线，就叫射电望远镜，天文学里研究天体无线电波的学科，就叫射电天文学。

1958年以前，在中国大地上还从来没有进行过射电天文观测。这一年发生了一次日环食，王绶琯和专程前来的前苏联专家一起，在海南岛的三亚进行了日环食期间的太阳射电观测，这就是中国射电天文观测的开端。

王绶琯和同事们在北京的第一项工作，是建立一个专门观测天体无线电信号的观测站。为了找到一个最合适的地方，王绶琯和一批年轻人走遍了北京附近的山山水水。最后他们在水波荡漾、一望无边的大水库——密云水库的岸边，找到了一个很理想的地方。这里除了方便接收天体的无线电信号外，地面上的人为无线电杂音很少。于是，他们在这里建起了一个射电天文观测站。

有了观测站，另外一项任务就是要建造射电望远镜。制造望远镜有两种方案，一种是一台大口径的单个望远镜，另一种是制造许多台差不多一样的小口径望远镜，然后把它们接收到的信号加在一起，这样做的效果和单台的大口径望远镜基本上是一样的。前一种方案的缺点是造价特别高，后一种方案造价便宜，但是要用到复杂一点的控制和信号处理技术。

根据中国的实际情况，王绶琯选择了小望远镜的方案。他们设计、建造了一个小射电望远镜的阵列，由28台小的射电望远镜组成，每一台的口径都是9米，在长度超过1千米的直线一字排开，很是壮观。这个望远镜阵的名称就叫“密云米波综合孔径射电望远镜”。

让太阳光通过一块棱镜，就可以把太阳光分解成美丽的七色光谱。研究天体的光谱，可以得到这个天体的最重要的信息，比如物质成分、运动速度和方向、温度甚至年龄等等。

20世纪90年代初，王绶琯和其他几位天文学家一起，提出了“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”(常用其英文首字母组合，简称为LAMOST望远镜，又称为郭守敬望远镜，用以纪念我国元代杰出的天文学家郭守敬)的设想。这是一台口径4米的单面大型光学望远镜，它的特点是观测的天区面积很大，同时，在焦平面上使用光导纤维引导来自观测区域里的不同天体的光，这样就可以同时得到几千个天体的光谱，大大提高了观测的效率。现在已经建成的LAMOST望远镜，是目前世界上光谱获取率最高的天文望远镜。它凝聚着王绶瑁和其他天文学家及工程师们的聪明才智和辛勤劳动。P1-4

通常把地球大气以外的物体称为天体，例如太阳、月亮、行星、彗星以及更遥远的恒星。宇宙则是指空间和时间的综合体，如中国古书《淮南子》中所述“四方上下谓之宇，古往今来谓之宙”。天体和宇宙总是给人神秘的感觉。月亮上真的有吴刚伐树和玉兔捣药吗？太阳为何会发光？太阳还能照耀我们多久？太阳风暴是怎么回事？一闪一闪的星星离我们有多远？它们真是更遥远的太阳吗？银河的真相如何？我们的宇宙有多大？它是有限的还是无限的？宇宙有年龄吗？我们期望读者朋友读了本书之后，能够解开大部分疑惑。当然，解除部分疑惑之后，很可能又会有更多的问题，等待进一步的探索，而这正是推动科学进步的动力。

研究天体和宇宙的科学称为天文学。本书中“天文学家王绶琯”一文，向青少年读者介绍了一位对我国近代天文学有重要贡献、特别关心和支持青少年科普教育的著名天文学家王绶琯院士。编者希望通过王老的事迹，能够激励青少年朋友在科学的道路上努力攀登。

对于天体和宇宙的讲述，我们将从离地球最近的天体——月亮开始。“为何要探测月球”一文，除了介绍月球的基本情况外，还结合近年来包括我国在内的许多国家争先恐后探测月球的缘由进行讲解，回答了为何要探测月球，花费巨大人力、物力和财力探测月球值不值得的问题。接着讲述与地球和我们人类关系最为密切的天体——太阳。“话说太阳”一文将会回答大家最感兴趣和最关心的太阳为何会发光，它还能照耀多长时间和太阳风暴对地球和人类有何影响等问题。“我们的宇宙有多大”则把我们带到了宇宙深处，让我们看到在茫茫宇宙中太阳不过是一颗普通恒星，太阳和太阳系的大小与最近恒星的距离相比实在是微不足道的。太阳在包含几千亿颗恒星的银河系中，以及包含几千亿个河外星系的宇宙中，仅仅是沧海一粟。

宇宙为何会有如此独特的结构？宇宙中所有天体是凭借什么力量和规律维持着如此独特的结构和运动呢？“既平常又神秘的万有引力”一文就将回答这一问题。读完了这篇文章之后，青少年朋友对宇宙将会从感性认识提升到理性认识的水平。换句话说，不仅是知其然，还能知其所以然。虽然阅读这篇文章可能需要具备一些数学和物理的基本知识，但是只要耐心和仔细阅读，每位青少年朋友都会获得不同程度的知识收益。

编者

2014年6月10日

读什么样的书就会做什么样的梦，有什么样的梦，就会成为什么样的人。这套丛书将为你插上科学的翅膀，助你追寻美丽中国梦。

——中国科学院院士 欧阳自远

这套书以讲故事的方式，采取图文并茂的形式，并用生动易懂的语言，讲述当今世界最新的科技发展和我国的科研成果；剖析自然现象，揭示自然的奥秘，探索科技发展的未来。

——中国科学院院士 刘嘉麒