在科学文艺的百花园里，科学童话、科幻故事等犹如变幻无穷、美妙神奇、熠熠生辉的宝葫芦，以其独特的魅力吸引广大少年儿童走进广阔无垠、奇异瑰丽的科学世界，让他们从中获得摆脱愚昧的希望，觅求将来攀登高峰的志向。“知识就是力量”，愿本系列丛书能成为引导广大少年儿童心想事成的“宝葫芦”！

《少儿科普名人名著书系》是一套科学童话、科学小品、科幻故事精品丛书。作品以生动的文学语言，巧妙的艺术构思，栩栩如生的拟人形象，向广大少年儿童普及了基础科学知识和新科学技术知识。

总序

序曲

 “天上的市街”

 星座与亮星

大地的尺寸

 首次估计地球的大小

 第一次丈量子午线

 三角网和大地的模样

明月何处有

 第一个地外目标——月亮

 从街灯到天灯

 雷达测月和激光测月

太阳离我们多远

 转向了太阳

 开普勒和他的三定律

 卡西尼测定火星视差

 金星凌日

 地球的小弟弟——小行星

 小行星的功绩

 太阳究竞有多远

问奏：关于两大宇宙体系

测定近星距离的艰难历程

 恒星不再是“固定的”

 泛舟泰晤士河的收获

 恒星终于被征服了

 三角视差的限度

通向遥远恒星的第一级阶梯

 星星的亮度

 恒星光谱分类

 有趣的赫罗图

 分光法的妙用

再来一段插曲

 从德谟克利特到康德

 银河系的真正发现

 宇宙中的“岛屿”

通向遥远恒星的第二级阶梯

 聋哑少年和造父变星

 一根新的测量标杆

 球状星团和银河系的大小

 巡天遥测十亿岛

欲穷亿年目 更上几层楼

 接力棒传给了新星和超新星

 亮星也来出一把力

 由大小知距离

 集体的贡献：累积星等

 耐人寻味的红移

尾声

 类星体距离之谜

 飞出太阳系

 结束语

附录一 评《星星离我们多远》

附录二 知识筑成了通向遥远距离的阶梯

后记

第一个地外目标——月亮

月亮，是人类飞出地球、步入太空的第一个中途站，是人类迄今在地球之外留下足迹的唯一星球。世界上没有一个民族不对月亮抱有浓厚的感情。历代诗人留下无数吟哦明月的华美诗篇，便是最好的佐证。

人类首先测出绝对距离的那个天体正是月亮。这是很自然的，因为宇宙中再也没有离我们比月球更近的天体了。

可是，有什么办法能够知道月亮离我们究竟有多远呢？用直尺、折尺或卷尺来量吗？那当然是行不通的。然而，早在2000多年前，就有人想出了一个相当巧妙的办法。

在公元前3世纪之初，在小亚细亚的萨摩斯岛(Samos)上出现了一位伟大的天文观测家，名字叫阿里斯塔克(Aristarchus，约公元前310～约前230年)。他同时又是一位天才的理论家，只可惜他的著作大部分都失传了。但是，他的《关于日月距离及大小》一书却一直流传到了今天。

阿里斯塔克在这本书中首先提出，如果在上弦月的时候测定太阳和月亮之间的角距离，就可以据此推算出日月到地球距离的比值(图7)。阿里斯塔克指出：上弦月的时候，日、月、地三者应该构成一个直角三角形，月亮在直角的顶点上。他根据观测确定，上弦时太阳和月亮在天穹上相距87°，由此可以推算出太阳比月亮远19倍。虽然这个结果比实际数值要小20倍左右，但其原理简单明了，值得赞赏。这是2000多年前测定天体距离的第一次大胆尝试，对其结果的称颂也理应超过对它的责难。

阿里斯塔克又想到，由于日全食时月亮恰好挡满太阳，也就是说，它们的视角径相等，因此太阳的线直径必定也正好就是月亮的19倍。他还观测月食时的地影，计算出地球的影宽，进而推算出月球的直径是地球的1/3(今天知道实际是0.27)。因此，太阳的直径便是地球的(19×1/3)倍，即6倍有余。而太阳的体积则是地球的(19×1/3)。倍，即200多倍。这比实际情况(太阳比地球大130万倍)小了许多，但足以证明地球决不是宇宙中最大的天体。也许就是这个原因，使阿里斯塔克天才地提出太阳和恒星一样，都静止在远方，而地球则在绕轴自转，又、围绕着太阳运行。他还认为恒星比地球绕太阳运行的轨道更加遥远。由于这些想法，他被指控为亵渎神灵，他的理论也被人鄙视。然而，历史赋予他应有的地位，他远在哥白尼(Nicolas Copemicus，1473～1543年)之前17个世纪就猜测到日心系统的概况，因此，恩格斯热情地称颂他为“古代的哥白尼”。

阿里斯塔克还想出一个巧妙的办法，来测量地球与月亮的距离，不过，过了一个半世纪才由伊巴谷将它付诸实践。

古希腊所有伟大的天文学家之中，伊巴谷(Hipparchus，约公元前190～约前120年)也许可以算是最伟大的了。他为方位天文学——也就是天体测量学，奠定了稳固的基础。遗憾的是，后人对他的生平几乎一无所知，只知道他生于比锡尼亚的尼塞亚这个地方，在洛德岛工作过。伊巴谷算出一年的长度是365又1/4天再减去1/300天，这个数字与实际情况只相差6分钟。他编出几个世纪内日月运行的精密数字表，用来推算日、月食，并编出一份包含1000多颗恒星的星表，列出这些恒星的位置和亮度。伊巴谷在天文学上做出了杰出的贡献，被人尊称为“天文学之父”。他的确是一位名副其实的知识巨人，他留下的大量观测资料，为后人的重大发现创造了条件。可惜，伊巴谷的著作没有直接留下来，人们只是从托勒玫的著作中才了解到他的这些情况。

公元前150年前后，伊巴谷将阿里斯塔克提出的测量月亮距离的设想付诸实践。当时希腊人已经意识到，月食是由于地球处于太阳和月亮中间、从而地影投射到月亮上造成的。阿里斯塔克指出，掠过月面的地影轮廓的弯曲情况应该能显示出地球与月球的相对大小。根据这一点，运用简单的几何学原理便可以推算出月亮有多远：它与我们的距离是地球直径的多少倍。伊巴谷做了这一工作，算出月亮和地球的距离几乎恰好是地球直径的30倍。倘若采用埃拉托塞尼的数字，取地球直径为12700千米，那么月地距离就是38万千米有余。今天，我们知道月球绕地球运行的轨道是个椭圆，因此月地距离时时都在变化。月亮离地球最远时为405500千米，最近时则为363300千米，由此可知月地之间的平均距离是384400千米，伊巴谷的测量结果与此相当接近。

然而，尽管阿里斯塔克的方法十分巧妙，伊巴谷的观测技术又很高超，但是像他们那样做还是难以获得高度精确的结果。当近代天文学兴起之后，人们必然就会以更先进的方法来重新探讨“月亮离我们有多远”这个古老的问题。

从街灯到天灯

月亮，仿佛是一盏不灭的“天灯”。它与我们相隔着辽阔的空间，因此我们无法拿起尺子直接朝它一路量去，以确定这盏夭灯的距离。利用月食推算的方法又过于粗略，天文学家们必须另找出路。幸好，这倒并不太困难。

人们早就懂得怎样计量地面上不能直接到达的目标有多远了。比如，在一条滔滔奔腾的大河对岸有一排街灯，我们既不用渡河，又可以知道这些灯有多远。这只要使用简单的三角测量法就行了。 

例如图8甲中，我们站在A处，要测量C处这盏灯的距离。那可以这样做：先在当地(图8甲中的A处)立一根标杆，再顺着河岸向前走一段路，到某一点B停下，再立一根标杆。AB的长度可以用很准确的尺直接量出，这就是测量的基线。再用测角仪器测出∠CAB和∠CBA的大小。于是，在△ABC中知道了两个角和一条边，就立刻可以算出(或者，如图8乙，用按比例作图的办法得出)AC的长度了。其实，这种方法在前面介绍实测子午线时已经谈过了。

运用这种方法原则上很简单，但要注意基线不能太短。如果图8中的AC很长而AB则很短，那么△ABC就变得非常瘦长。这样的图形按比例缩小后画到纸上就很难画准，因此测量的准确程度就会降低。同样，即使不用作图法，两个角度只要测得稍许有些偏差，计算结果就会有很大的误差。

测量“天灯”的方法，其实也一样。我们只要在地面上选定一条很长的基线，量出它的长度，并在它的两端插上标杆，然后用“天灯”作为目标代替上面的街灯，再按同样的办法测出两个角度，就可以得到这盏天灯的距离了。

历史上，人们正是这样做的。首先用三角法测定月球距离的，是法国天文学家拉卡伊(Nicolas Louis de Lacaille，1713～1762年)和他的学生拉朗德(Joseph-Jerome Le Francais de Lalande，1732～1807年)。拉卡伊年轻时曾打算做一名罗马天主教教士，因而钻研神学。不过，他对数学和天文学的兴趣又超过了神学，最后终于成为出色的天文学家。拉朗德比他的这位老师小19岁，他青年时研究过法律，当时他恰好住在一座天文台附近，这唤起了他对天文学的强烈兴趣。因此，他学完了法律，却没有去当律师，而成了一名有作为的天文学家。

P16-21

1860年，英国皇家学院发布了一个罕见的通告：圣诞节，大名鼎鼎的法拉第院士将举办化学讲座。听课的对象不是科学家，也不是大学生，却是少年儿童！

那天，皇家学院的大讲堂里坐满唧唧喳喳的小听众，顿时使这个一向肃穆、沉寂的最高学府活跃了起来。然而，当一位头发花白、身材瘦长的科学家出现在讲台上时，整个大厅顿时鸦雀无声。

老教授这次没有宣读高深的科学论文，而是津津有味地讲着蜡烛为什么会燃烧，燃烧以后又跑到哪儿去了。他一边讲着，一边做着实验……孩子们双手托着下巴，紧盯着讲台，深深地被这位老人风趣的讲解所吸引。

很多人对法拉第的举动感到惘然不解，法拉第却深刻地回答：“科学应为大家所了解，至少我们应该努力使它为大家所了解，而且要从孩子开始。”

法拉第对此有着切身的体会，他始终没有忘记自己苦难的童年：一个贫苦铁匠的儿子，连小学都没念！他12岁去卖报，13岁当订书徒工。他从自己所卖的报、所印的书中，刻苦自学，以至读完《大英百科全书》。法拉第对化学书籍特别有兴趣，就省吃俭用，积蓄一点钱购置化学药品和仪器，做各种实验。就这样，他22岁时被当时英国大科学家戴维看中，当上了戴维的实验助手，从此成为攻克科学堡垒的勇士。法拉第以他自己的亲身经历说明，学习科学确实应该“从孩子开始”。

童年常常是一生中决定去向的时期。人们常说：“十年树木，百年树人。”苗壮方能根深，根深才能叶茂。只有从小爱科学，方能长大攀高峰。

小时候看过一本有趣的科学书籍，往往会使少年儿童从此爱上科学。少年儿童科普读物，从某种意义上讲，就是这门科学的“招生广告”。它启示后来者前赴后继，不停顿地向科学城堡发动进攻，把胜利的旗帜插上去。

法拉第曾说，他小时候由于读了玛尔赛写的科普读物《谈谈化学》，开始对化学产生浓厚的兴趣。

法拉第给孩子们讲课，后来把讲稿写成一本书，叫做《蜡烛的故事》。苏联著名科普作家伊林在小时候，曾反复阅读了《蜡烛的故事》。伊林在回忆自己怎样走上科普创作道路时说：“我写的书就是从那些书来的。”爱因斯坦曾回忆说，十一岁那年，他读了《自然科学通俗读本》、《几何学小书》，使他爱上科学。

著名的俄罗斯科学家齐奥科夫斯基把毕生精力献给了宇宙航行事业，那是因为他小时候读了法国科普作家儒勒·凡尔纳的科学幻想小说《从地球到月球》，产生了变幻想为现实的强烈欲望，从此开始研究飞出地球的种种方案。

我国著名植物分类学家吴征镒院士说，小时候看了清代的《植物名实图考》，使他迷上了植物学。

俗话说：“发不发，看娃娃。”一个国家科学技术将来是否兴旺发达，要看“娃娃们”是否从小热爱科学。“芳林新叶催陈叶，流水前波让后波。”祖国的兴旺发达，靠我们这一代，更靠娃娃们这一代！1935年，高尔基在写给伊尔库茨克高尔基第十五中学学生的一封信中，曾深刻地指出“娃娃们”学科学的重要性：“孩子们，应该热爱科学，因为人类没有什么力量，是比科学更强大、更所向无敌的了。……你们的父亲从世界掠夺者手里取得了政权后，在你们面前开辟了一条宽广的道路，使你们能达到科学所能达到的高度，而继续父亲一辈的具有世界意义的事业的责任，也就落在你们肩上。”

1957年，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，在空间科学技术方面拔了头筹。这时，美国总统艾森豪威尔在想什么呢？他首先想到的，是美国的小学教育有没有出了什么问题。我觉得，这位美国总统是有眼力的。他正是看到了青少年一代的重要性。

广大青少年，今天是科学的后备军，明天是科学的主力军。为此，邓小平在为全国青少年科技作品展览题词时指出：“青少年是祖国的未来，科学的希望。”

正是为了培养少年儿童从小热爱科学，湖北少年儿童出版社和中国科普作家协会联袂选编了这套《少儿科普名人名著书系》。入选这套丛书的作品，不论中外，必须具备三个条件：

一是“佳作”，即不论是就选题、内容、文笔而言，都是上乘之作；

二是“科普”，即起着科学启蒙、科学普及的作用，那些不含科学内容的玄幻、魔幻小说，即便像《哈利·波特》那样广有影响的作品也不选入；

三是“少年儿童”，即必须适合少年儿童阅读，即便是霍金的《时间简史》、盖莫夫的《物理世界奇遇记》那样优秀的科普读物，由于读者对象是具有大学文化水平的人，而对于少年儿童来说过于艰深，未能收入。

另外，《少儿科普名人名著书系》注意选入各门学科的代表性图书，使少年儿童读者能够涉猎方方面面的科学知识。除了以科普读物为主体之外，《少儿科普名人名著书系》还选入科学幻想小说、科学童话等科学文艺作品。这样，使这套图书具有内容与体裁的多样性。

湖北少年儿童出版社选编《少儿科普名人名著书系》，是为了使少年儿童读者以及家长们来到书店的时候，可以一下子就买到中外少年儿童科普佳作，因为这套书是编者从上千部中外少年儿童科普图书中精心挑选出来的。

《少儿科普名人名著书系》是为了纪念改革开放30周年，迎接共和国60周年而编辑出版的，这是我国迄今最权威规模最大的一套少儿科普经典书系，也是我国第一套少儿科普经典文库。

《少儿科普名人名著书系》是金钥匙，开启科学殿堂的大门。

《少儿科普名人名著书系》是向导，带领你在科学王国漫游。

《少儿科普名人名著书系》是好朋友。多读一本好书，犹如多交了一个好朋友。

愿《少儿科普名人名著书系》给你带来知识，带来智慧，带来希望，带来科学的明天。

叶永烈

2008年4月20日于上海“沉思斋”

50多年前，我刚上初中就读了一些通俗天文作品，逐渐对天文学产生了浓厚的兴趣。44年前，我从南京大学天文学系毕业，成了一名专业天文工作者。几十年来，我对普及科学知识始终怀有非常深厚的感情。

我记得，美国著名天文学家兼科普作家卡尔·萨根在其名著《伊甸园的飞龙》一书结尾处，曾意味深长地引用了布罗诺夫斯基的一段话：

“我们生活在一个科学昌明的世界中，这就意味着知识的完整性在这个世界中起着决定性的作用。科学在拉丁语中就是知识的意思……知识就是我们的命运。”

这段话，正是“知识就是力量”这一著名格言在现时的回响。一个科普作家、一部科普作品所追求的最直接的目的，正是启迪人智，使人类更好地掌握自己的命运。普及科学知识，亦如科学研究本身一样，对于我们祖国的发展、进步是至为重要的。天文普及工作自然也不例外。

因此，我一直认为，任何科学工作者都理应在普及科学的园地上洒下自己辛劳的汗水。你越是专家，就越应该有这样一种强烈的意识：与更多的人分享自己掌握的知识，让更多的人变得更有力量。我渴望在我们国家出现更多的优秀科普读物，我也希望尽自己的一份心力，为此增添块砖片瓦。

我从事科普创作起步较晚。在我33岁那年，1976年10月，“十年动乱”告终，我那“应该写点什么”的思绪从蛰伏中苏醒过来。1977年初，应《科学实验》杂志方开文先生之约，我满怀激情地写了一篇2万多字的科普长文“星星离我们多远”。在篇首我引用了郭沫若1921年创作的白话诗《天上的市街》，并且构思了28幅插图，其中的第一幅是牛郎织女。同年，《科学实验》分6期连载此文，刊出后反应很好。

在科普界前辈李元、出版界前辈祝修恒等长者的鼓励下，我于1979年11月将此文增订成10万字左右的书稿，纳入科学普及出版社的“自然丛书”。1980年12月，《星星离我们多远》一书由该社正式出版，责任编辑金恩梅女士是我在北京天文台的老同事，当时已加盟出版界。

每一位科普作家都会有自己的偏爱。在少年时代，我最喜欢读伊林的书。从30来岁开始，我又迷上了阿西莫夫的科普作品。尽管这两位科普大师的写作风格有很大差异，但我深感他们的作品之所以有如此巨大的魅力，至少是因为存在着如下的共性：

第一，以知识为本。他们的作品都是兴味盎然、令人爱不释手的，而这种趣味性则永远寄寓于知识性之中。从根本上说，给人以力量的正是知识。

第二，将人类今天掌握的科学知识融于科学知识和科

次是“量”与“质”的问题。曾有人赐我“高产”二字，坦率地说，我对此颇不以为然。我钦佩那些既能“高产”、又能确保“优质”的科普作家。然而，相比之下，更重要的还是“好”，而不是单纯的“多”或“快”。这就不仅要做到“分秒必争、惜时如命”，而且更必须“丝毫不苟、嫉‘误’似仇”了。

《星星离我们多远》一书出版后，获得了张钰哲、李珩等前辈天文学家的鼓励和好评，也得到了读者的承认。1983年1月，《天文爱好者》杂志发表了后来因患肝癌而英年早逝的天文史家、热情的科普作家刘金沂先生对此书的评介，文章的标题正好就是我力图贯穿全书的那条主线：“知识筑成了通向遥远距离的阶梯”(见本书附录二)。1987年，《星星离我们多远》获中国科协、新闻出版署、广播电视电影部、中国科普创作协会共同主办的“第二届全国优秀科普作品奖”(图书二等奖)。1988年，《科普创作》第3期发表了中国科学院学部委员(今中国科学院院士)、时任北京天文台台长王绶琯先生的文章《评<星星离我们多远>》(见本书附录一)。

光阴似箭，转瞬间已经到了1999年。当时，湖南教育出版社出版了一套“中国科普佳作精选”，其中有一卷是我的作品《梦天集》。《梦天集》由三个部分构成，第一部分“星星离我们多远”系据原来的《星星离我们多远》一书修订而成，特别是酌增了20年间与本书主题密切相关的天文学新进展。

如今又是10年过去了，湖北少年儿童出版社的“少儿科普名人名著书系”也相中了《星星离我们多远》这本书。此，我又对全书作了一些修订，其要点是：

第一，增减更换天约三分之一的插图。1980年版的《星星离我们多远》原有插图62幅，但部分插图比较粗糙；因此，1999年版的《梦天集》删去了16幅插图，留下的46幅图有的经重新绘制，质量有所提高。但是，被《梦天集》删去的某些图片，就其内容本身而言原本是不宜舍弃的。所以，现在再度统筹考虑，增减更换了约占全书三分之一的插图，使最终的插图总数成为66幅，其整体质量也有了明显的提高。

第二，正文再次作了修订，修订的原则是“能保持原貌的尽可能保持原貌，非改不可的该怎么改就怎么改”。例如：2006年8月国家天文学联合会通过决议将冥王星归类为“矮行星”，原先习称的太阳系“九大行星”剔除冥王星之后还剩FA+；于是，书中凡是涉及这一变动的地方，都作了恰当的修改。

第三，自1980年《星星离我们多远》问世以来，已经差不多30年了，加之上述的种种演变，不少朋友遂建议我借纳入“少儿科普名人名著书系”之机，为这本书起一个读起来更加顺口的新名字：《星星离我们有多远》。

承蒙王绶琯院士慨允将书评《评<星星离我们多远>》、刘金沂夫人赵澄秋女士慨允将书评《知识筑成了通向遥远距离的阶梯》作为本书附录，谨此一并致谢。

卞毓麟

2009年3月23日于上海

进入现代科学的天文学，是从测量天体的距离发端的，同样大的目标放得近就显得大，放得远就显得小；同样亮的目标放得近就显得亮，放得远就显得暗。所以不论是用眼睛还是用望远镜观测天体，如果不知道天体的距离，所看到的只能是它们的表象而不是实质。作者用陈述故事的方式把历代天文学家创造“量天尺”的过程放到科学原理的叙述中，这样既介绍了科学知识又饶有兴味地衬托出历史人物和背景。全书介绍了从近处的月亮到极远处的类星体的距离的量、估，包含了大量的天文知识和历史知识。作品立意清新，铺叙合理，文笔流畅，是近年来天文科普中一本值得向广大读者推荐的佳作。

——中国科学院学部委员、北京天文台原台长 王绶琯院士

天文学是一门奥妙无穷，令人神往的学科。它的研究目标绝大部分是遥远的天体，它们看得见，摸不着。天文学家面对着这些对象，要测量它们的距离非得有特殊的手段和方法不可，这正是天文科学的特点之一。读完这本书，会使你感到，天文学家凭着不懈的努力，借助天体送来的微弱光芒，征服了百亿光年的巨大空间，真是比一根头发丝上雕刻出雄壮场面的画卷有过之而无不及。然而他们毕竟胜利了，这是人类无穷智慧的象征。读完全书，掩卷回味，古往今来人们仰望天空，繁星点点、耿耿天河，天阶夜色、秋夕迷人，多少人为之陶醉，多少人赋诗抒怀。《星星离我们有多远》一书却为我们展示了天文学家如何兢兢业业，利用各种巧妙方法测量天体距离的历程。我国著名天文学家、紫金山天文台台长张钰哲先生说，这是近年来写得很好的一本书。

——中国天文史家、著名科普作家 刘金沂