英国哲学家JL奥斯汀（JL Austin）创造了方便的用语“中型干货”来描述人类神经系统最能应对的日常现象的世界，这些现象的大小从尘埃到风景都应有尽有。 在此范围内，我们的感官和认知就在家里。 我们对物体如何移动，改变和相互作用的所有直觉都源于我们与“中型干货”的往来。

在任何一个方向上，这个尺寸范围都远远超出了我们的理解力和理解力。 关于物质的无形组成部分或整个宇宙，我们如何能说出一切—具有预测能力和技术应用的连贯性，这是一个相当大的谜团。 我们当然 能够 这么说吧：如果我们不了解有关原子及其零件的真实事实，那么我用来撰写此评论的设备将不存在。 然而，我们唯一可以表达这些真实事实的语言是数学语言：一种抽象抽象塔，其中的日常直觉在波粒二象性和时空扭曲的迷雾中消退。

掌握这种语言需要多年的专业培训，但是走过不同人生道路的公民，或者年轻人想知道是否走这条道路，自然会好奇地尽可能多地了解专家的知识。 出于这些目的，我认为是物理科学的普及者-我认为是我们知识文化的英雄，尽管当然有时他们的材料表现会更高，有时会技能更低。

这是两个这样的对象，分别在大小区域的相对两端工作，一个在广阔的区域，另一个在微小的区域。 两者都提供非常令人满意的产品，尽管样式和方法有所不同。

天文学家威廉·沃勒（William H. Waller）把我们的银河系作为他的主题。 他不是第一个这样做的人。 正如他在序言中指出的那样，巴特（Bart）和普莉西拉·博克（Priscilla Bok）七十年前的书就在这条小道上大放异彩 银河。 那本书的最新版本出现在1981年（博克于1983年去世），从那时起，天文学有了长足的进步，因此沃勒的这本书满足了从流行的“银河”一词来判断的需求，并且这是一个迫切的需求。 。” 非专家可能将其与网站的开始“抓取”最紧密地联系在一起。 《星球大战》 电影开始于：“很久以前，在一个遥远的星系中……”编剧可能是指“一个太阳系”，而不是“一个星系”。 没有理由去其他星系欣赏科幻风景，无论如何 所有 银河系，但我们自己却相距甚远。 这种混乱是很常见的：我已经在宽版报纸上看到了这种混乱。

这也是可以原谅的。 直到1920年代，“银河系”一词才出现，并带有不定冠词。 我1911年的“ Galaxy”整个条目 不列颠百科全书 内容为：“星系，正确的银河系。 。 ，“银河系...”，然后是词源，然后是关于比喻用法的一句话（“杰出学者星系”）。 就是这样。 银河系是银河系，在晴朗的夜晚可以在天空上看到微弱的发光带，并且望远镜将其分解为大量的恒星。 没有什么可以超越的了。 那就是理解。 它在HG威尔斯（HG Wells）的短篇小说《刀下》（Under the Knife）（1896）中找到了文学表达。

现在我们知道，银河系仅仅是 a 星系，我们碰巧生活的那个星系。宇宙包含数以千亿计，也许是一万亿个的其他星系。 说得很客气一点，这使我们的银河系显得无关紧要。 但是我们可以以市政自豪感来谦卑自己的精神。 这个地方可能不多，但是 我们的。 在我看来，这似乎是沃勒先生的做法，值得称赞。 让我们在可以找到它的地方发挥重要作用。

我们目前所了解的历史道路造就了一个好故事。 沃勒（Waller）放弃了他最长的一章。

直到17世纪初期发明了望远镜，才可能知道银河战争是由恒星组成的。 神话认为它是一条天河（通常是从一些女神的乳汁中吸取的乳汁-词源），或者是一条路（将被死者所走），或者是树，或者是蛇，或者是长袍。 可以想象，古代世界中有人通过异形的水晶瞥见了真相，但哲学家德cri克利特很可能是幸运的猜测，这是受他的启发。 先验 对于最终结构问题更偏爱原子解决方案-当他称银河系“非常紧密的小恒星的光泽”时。

伽利略通过望远镜看到了这件事的真相：“银河…………无数恒星的凝结……”从那以后，我们对现代的理解经历了三个世纪的艰难历程。 必须解决最困难的问题； 最值得注意的是，计算天体距离的困难。

哥白尼时代前的天文学家已经为行星解决了这个问题，至少近似地解决了这个问题，但是根据德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔（Friedrich Wilhelm Bessell）对1838 Cygni（他是误差小于百分之十）。 尽管并不出乎意料，但贝塞尔（Bessell）的结果将整个宇宙推向了一个全新的高度。 他的恒星比他那个时代的太阳系中的任何事物都远一万二千倍。 他测量距离的方法暗示它是其中之一 最近的 星星。

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进一步的进步取决于对恒星性质的更好理解：恒星的光度，大小，年龄，化学成分和温度之间的关系。 此处的主要进步是光谱仪（1819）的发明和Hertzsprung-Russell图（1910）的发明。 后者将恒星的固有亮度与其光谱类型（大约为温度）相关联。 沃勒称赫兹普鲁－罗素为“恒星解密的罗塞塔石”，并在涉及恒星的生命周期时一直依赖于他的书中的其余部分。 但是，他未能为读者提供记住频谱类型的标准天文学类助记符：“哦，当个好女孩-立即亲吻我，亲爱的！”

（或者根据另一种流派，“……现在！枪击！”这就是我从维尔纳·比德莱尔的书中学到的助记符 走向其他世界 早在1960年左右。R，N和S光谱类别已被删除。 顺便说一下，太阳是光谱类型G。）

利用测量恒星距离的良好工具，可以估算天空中所有恒星的分布方式。 荷兰天文学家雅各布斯·卡普特恩（Jacobus Kapteyn）做出了令人印象深刻的尝试，据1922年发表的结果报道，所有恒星聚集在一个透镜形的盘中，盘形的视盘横跨240万亿英里，太阳位于其中心附近。 卡普特恩在某些重要方面是错误的。 例如，太阳离银河系中心很远。 如果华盛顿周围的I495环城公路是银河系的周界，而白宫则是白宫的中心，那么我们的太阳系将位于马里兰州的切维蔡斯。 然而，Kapteyn的模型是我们银河系形状的第一个具有现代外观的模型。

即使考虑到行星和恒星，还有其他天体的距离需要计算：星团、气体云，以及最令人烦恼的螺旋星云。 后面这些微弱的污迹是否是 Kapteyn 试图确定其形状的恒星“岛屿宇宙”的一部分？ 或者它们本身就是岛屿宇宙，远离我们自己的宇宙？ 1920 年，华盛顿特区的美国国家科学院举行了一场著名的辩论，Harley Shaplow 是单星系案例，Heber Curtis 是分离和远距离。 两人都是受人尊敬的天文学家，拥有丰富的数据来支持他们的观点。

四年后，当埃德温·哈勃 (Edwin Hubble) 在几个星云中研究某种特定类型的恒星时，这个问题就变得没有意义了。 正如柯蒂斯所说，他推导出的距离和大小毫无疑问地表明，这些星云是我们自己之外的自主银河系。 沃勒：

此后不久，哈勃给哈佛天文台的哈洛·沙普利写了一封信，分享了这一划时代的消息。 读完便条后，有人听到沙普利说：“这是一封摧毁我的宇宙的信。”

哈勃可能把沙普利的宇宙变成了瓦砾，但他给了我们一个全新的天体类别来研究——星系（具有讽刺意味的是，由沙普利普及的复数形式）。 银河系现在只是我们居住的那些星系之一。

我们如何才能更多地了解我们的星系——关于它的结构、年龄、质量和运动？ 当然，通过观察。 在题为“全色远景”的一章中，沃勒全面概述了我们可以收集到的不同类型的电磁辐射，以及每种辐射告诉我们的关于银河系的内容。

可见光在这里严重不足。 恒星之间的大部分空间都充满了尘埃，尤其是靠近银河系中心的地方。 这成为在大于 5,000 光年（一光年是六万亿英里）的距离上进行观测的严重障碍。 银河系中心距离我们 27,000 光年。 幸运的是，现代天文学家可以在远远超出可见光范围的电磁波谱区域进行观察：无线电、微波和红外线波长，以及紫外线、X 射线和伽马射线。 每个光谱区域都有其优点和缺点。 它们一起让我们对银河系的组成部分及其运动有了很好的了解。

这些运动，现在已经非常精确，给我们带来了一个谜。 我们的星系在旋转，但有些部分的运动速度比基本物理定律下的速度要快得多——太快了，无法与我们可以看到的已知恒星和尘埃的总质量保持平衡。 为什么这些部分不完全飞离银河系？ 一定有一些我们在任何电磁波长下都看不到的质量—— 很多 质量。 沃勒：

暗物质的性质仍然是现代天文学中最大的谜团之一。 它的证据可以在银河系和其他星系内过快的恒星和气体运动中找到，在星系团中星系之间的快速相对运动中[星系是群居的——JD]……在银河系中，轨道的建模恒星和星云质量的速度和估计表明，银河系 90% 以上的质量处于某种暗态。 这种形式可能是什么仍然完全未知。

我们自己的太阳系和其他一切都在运动，每 220 亿年左右完成一次银河系中心的循环——“银河年”。 去年的这个时候，最早的恐龙刚刚出现在地球上。 轨道是一个进动椭圆； 也就是说，它描绘出一个玫瑰花图案，“类似于你可以用螺旋仪制作的设计”（沃勒）。 不过，这是最少的：太阳的垂直速度分量使其在银河中平面上下摆动，周期约为 42 万年。

我们目前距离银盘中平面约 25 光年。 那个中平面本身有些扭曲，“就像一顶软呢帽的边缘”，可能是由于小卫星星系的引力。

是的，银河系有卫星； 围绕着圆盘中央凸起的球状星团“光环”、远处巨大的碎片环、奇异的溪流、喷泉和恒星漩涡，以及椭圆形的中央恒星棒、旋臂和更大的气泡。或者更低的密度……这里的结构数量惊人。 但是，星系是一个非常大的物体。

即使在我们自己的小树林里也有结构。 我很高兴地了解到我们的太阳系目前正在穿过被称为局部绒毛的“一种由稀薄气体和尘埃组成的华丽花丝”，它包含在一个称为局部气泡的更大物体中。 希望我们不要陷入本地皮棉陷阱。

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我认为，沃勒真正的热情与其说是对银河系，不如说是对星星。 我在书中数了十三个 Hertzsprung-Russell 图。 他表现出真正热心者的特征，能察觉他热心对象之间细微的个体差异，就像牧羊人一眼就认出他的羊群一样。 他告诉我们，即使是亮度和光谱类别相同的恒星，也会以有趣的方式不同。 他实际上谈到明星具有“个性”。

在关于恒星力学的一章中，沃勒将它们描述为“微调的熔炉”。 明星是一种平衡行为。 来自核心核反应的辐射向外推动； 恒星质量的引力向内拉。 当这些反应消耗恒星的物质时，它的组成会发生变化，最终失去平衡。 然后可能会发生许多有趣的事情，内爆和爆炸的各种组合，最终留下了一个恒星残骸动物园：行星状星云，白矮星（似乎没有人写“矮人”）至少两种不同类型，脉冲星、磁星，当然还有黑洞——当物质在“事件视界”后面坍缩到惊人的密度时，时空结点就会停止，光无法从中逃逸。

这些残余物，包括黑洞，散布在整个银河系中。 然而，在我们银河系的最中心，有一个异常大的黑洞，它以某种方式与我们并不完全了解银河系的起源和深厚的历史有关。 虽然我们看不到这个“核心中的怪物”——沃勒的章节标题——但我们从周围恒星的运动中知道它就在那里。 这个怪物的重量是太阳的 XNUMX 万倍，正式名称为“人马座 A*”。 （你把第二部分读成“A-star”，我想向国际天文学联合会提出对这个符号的抗议：那个星号让读者寻找脚注。）

许多星系的中心都有黑洞，但很少有黑洞像我们的一样表现良好。 沃勒告诉我们，射手座 A*“非常安静”。 我们不知道为什么。 可能这东西在过去更有活力，也许正在经历类星体阶段，当它比一万亿个太阳更亮时。 也许有一天它会再次爆发。 我们对这些奇怪物体的动力学了解不多。

最后一章使用每个人在讨论这个话题时使用的 1961 年德雷克方程仔细考虑了银河系其他地方文明的可能性。 你尝试对七个变量进行估计——比如宜居行星的比例，然后是那些实际有生命的行星的比例——将它们输入到等式中，然后得出对数字的估计 N “具有技术交流能力的智能物种”。 然而，大多数估计都是推测性的，因此完全合理的假设可以产生一个价值 N 低至一百万或高达一百万。 我们在这里的无知是深刻的。

沃勒以请求结束 智人 以“行使我们作为成熟的银河系公民与生俱来的权利”。

他解释说：“这意味着要更加注意我们的相互关系，以便其他更先进的文明可能会以某种程度的尊重来看待我们。

这是一个不错的想法，但可能是 Perseus Spiral Arm 的居民（如果有的话）可能比 Mahmoud Ahmedinejad 或 Kim Jong-un 更容易接受。

银河系：内幕指南 是对其主题的非常全面和最新的调查。 它给人们留下的总体印象是我们的银河系是一个非常繁忙的地方，充满了作者用特别恰当的短语称之为“旺盛的繁殖力”的东西。 我们的小堡可能只是宏伟计划中的一个小点，但这里发生了很多事情。

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正在考虑的另一本书涉及尺寸范围的另一端：亚原子粒子领域。 规模的变化是可比的，尽管当然是在另一个方向。 如果我们走一公里——十分钟的步行——作为我们的“中型干货”，银河系大 quintillion 倍，而质子小 quintillion 倍。

然而，质子之间的奇怪之处比恒星之间要多得多，黑洞除外。 实际上，即使您了解数学，也很难理解粒子物理学家在谈论什么。 一位物理学家曾经向我解释（或“解释”）关于被称为玻色子的携带力的粒子，“如果你不把这些生物看作名词，而是看作 动词。” 呃…

杰里米·伯恩斯坦 (Jeremy Bernstein) 已经沉浸在这些东西中 XNUMX 年了。 他撰写了数十篇关于物理学的热门文章，并出版了十几本书。 伯恩斯坦本人认识他所在领域的许多伟大人物，包括沃尔夫冈·泡利，他在阅读了一篇他认为不够严谨的物理学论文后说，这“甚至没有错”。

然而，在写一本关于粒子物理学的书时，伯恩斯坦受到了过去三十年在理解方面没有太大进展的事实的阻碍。 早在 1970 年代，物理学家就提出了一个名为标准模型的综合理论，将粒子和力以非常简单的模式结合在一起，并解释了它们相互作用的原因。 该理论并不完整：例如，不包括重力。 然而，在其范围内，它被证明是非常强大的。 所有这些都没有被实验证伪。

它的不完整性仍然没有解决； 在取得进展的地方，自然会增加更多相同的东西。 例如，我们现在知道，宇宙的膨胀并没有像 1980 年所有人所相信的那样放缓，而是在加速。 “暗能量”的概念已经被用来解释加速； 但是没有人知道它是什么，或者标准模型如何扩展以包含它。

在这种情况下，杰里米·伯恩斯坦 (Jeremy Bernstein) 无能为力，只能找到一些新方法来呈现旧材料。 他找到了他的标题中暗示的想法，将粒子视为“调色板中的颜色，可用于构成宇宙的画面”。

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因此，他将粒子调色板和他的书分为三个部分。 在“原色”下，他处理了 20 世纪前三分之一的物理学巨大创造力爆发中出现的六个粒子。 其中五个是物质粒子（“费米子”）：质子、电子、中子、正电子和假设（由泡利）但尚未观察到的中微子。 第六个是光子，一种携带力的粒子（“玻色子”）。

然后是“次要颜色”：那些从战后粒子加速器实验中出现的粒子，最终被组织成标准模型。 其中最重要的是夸克，其中有六个夸克，它们的名字都很古怪：Up、Down、Charm、Strange、Top 和 Bottom。 夸克结合起来形成更熟悉的粒子：例如，一个向上和两个向下构成一个中子。

不幸的是，夸克只能组合存在：自由夸克原则上是不可观察的。 正如伯恩斯坦所说：“这提出了一个问题——至少对某些人来说——人们可以说夸克'存在'的意义。”然而，通过质子发射电子，物理学家对潜伏在质子内部的物体感到满意。像夸克一样走路、说话和嘎嘎叫，所以询问很快就停止了。

最后，在“粉彩”的标题下，伯恩斯坦处理了未观察到的假设粒子：引力子、快子、夸克和神话般的希格斯玻色子。 引力子是引力的携带粒子； 快子的传播速度比光速还快，只要它们不尝试减慢到低于光速，这是可以的。 你不能越界. 如果将 Squarks 添加到标准模型中，可能会将其提升为一个更全面的理论，称为超对称性。

希格斯玻色子的作用是赋予其他粒子质量，它的存在于今年 XNUMX 月通过欧洲大型强子对撞机的实验初步证实。 它完全属于标准模型，因此对它的观察将是一个“保守事件”，不会让苹果车感到不安。 出于这个原因，伯恩斯坦和我看到引用的其他一些物理学家对所声称的观察结果感到复杂。

伯恩斯坦是这样说的：“如果他们确实找到了它，物理学的一章就结束了。 我想起了一位法国同事曾经对我说过的话。 他有一个以他的名字命名的参数，它引起了很多讨论，因为弱相互作用理论依赖于它。 最后对参数进行了测量，证实了理论。 我去祝贺他，他说他很不高兴，'因为现在他们不会再谈论它了。'”

“在物理学中，”杰里米·伯恩斯坦 (Jeremy Bernstein) 在别处指出，“真理并不总是等于美。” 更不常见的是，它等于兴奋。 这仍然是一件非常宝贵的事情； 而在物理科学领域，来之不易，正如这两本书所证明的那样。