夜读·开卷有益

在大多数书里，文字才是主角，图片仅是用来说明文字的，或者贯穿于文字之间。然而，这本书的主角是图片，文字则是对图片的注解，阐述了图片在科学史上的意义。

《科学的画廊：图片里的科学史》是一本趣味科普读物，全书围绕近幅科学史上有影响力的图片，结合富有洞察力的短文，揭示了图片对人类塑造宇宙观的非凡力量，引领读者领略科学的美感和力量。

你会惊讶地发现，一张张图片的背后，居然有这么有趣的故事！

本书文笔流畅又轻快，兼具一定的科学深度，适合喜爱科学、历史、艺术的大众读者阅读。

●涡状星系●

凡·高名画《星空》里的秘密

年10月13日，夏尔·梅西耶正在忙于观测一个当年在夜空中出现过的彗星，他有了更惊人的发现——一对有着明亮中心区域的星系。这给他带来了无上的荣誉。这个发现成了第51个被收录到《梅西耶星表》的天体，它就是今天天文学家通晓的M51。它还有一个更生动的名字——涡状星系。

年春天，罗斯伯爵三世威廉·帕森斯开始用6英尺（约厘米）口径的大型反射望远镜进行观测。罗斯伯爵忍耐了好几周的坏天气之后，空气变得又冷又干。此时，他将这台当年世界上最大的望远镜对准了M51。伯爵激动不已，他观测到了前所未有的现象：螺旋结构的星星好似以一种“螺旋式的回转”正在围绕着星系中央打旋。

当时没有摄影底片，所以伯爵做了一件后世天文学家纷纷效仿的事情——仔细画下自己的观测情况。这些精准的素描于年4月首次完成，并在同年6月的英国科学促进协会的剑桥大学会议上第一次展示，吸引了众人的眼球。人们开始对星系的螺旋结构进行研究。

上图为年罗斯伯爵手绘的M51星系的原版图片；下图为美国国家航空航天局在现代为同一星系拍摄的图片

如今，人们很熟悉这些星星的涡状结构，因为我们在杂志上见过不计其数的美丽螺旋状星系图。我们必须花点功夫才能回到19世纪，去体会这些令人瞠目的图片究竟产生了何种影响，毕竟它们第一次解析了河外星系。

法国天文学家卡米伊·弗拉马里翁也是第一批观测到涡状星系的人之一。不久之后，他于年在巴黎天文台出版了《大众天文学》。该书大获成功，影响巨大，销量超过10万册。这本书就是当时欧洲的“时间简史”。无论志趣如何，有识之士几乎人手一册。

我相信，这本书的读者之中必定有著名的印象派画家文森特·凡·高。凡·高的名画《星空》如今悬挂在美国纽约大都会艺术博物馆。如果以天文学家的眼光来赏析这幅作品，你会感到这幅画中的天空似曾相识。尽管画的名字叫《星空》，但画中最令人印象深刻的是一对双心涡状螺旋中闪亮的“大旋涡”。除非透过罗斯伯爵的望远镜观察过星空或者见过他的素描，否则当年没人见过这种螺旋状星系。

凡·高的《星空》，年绘制。油画，规格为73.7厘米×92.1厘米

凡·高的这幅画与罗斯伯爵的素描十分相似。当时，罗斯伯爵的素描备受追捧，传播极广。而在19世纪80年代，弗拉马里翁的书也是法国街头巷尾热议的话题。所以我相信，凡·高可能在报纸上或在弗拉马里翁的书中见过这些素描，进而从天文学得到了灵感。

凡·高钟情于天空。人们正是通过分析天空实景，才推测出了《月初》这幅作品的精确创作时间。而凡·高的其他绘画作品，比如《罗纳河上的星夜》和《夜晚露天咖啡座》也都彰显了天文学的主题。

一些天文学家甚至在讨论《星空》这幅画的顶部背景是否遵循白羊座的恒星排列，因为凡·高本人正是白羊座（他生于年3月30日）。凡·高曾谈道：“我一无所知、毫无把握，但望见星星，却让我有了梦。”

年6月，凡·高在法国普罗旺斯的圣雷米完成《星空》。可就在13个月后，他终因陷入极度绝望而饮弹自杀。

如今，现代望远镜的分辨能力能让我们再次感受到涡状星系的华美。尽管M51距离我们有万光年，但斯皮策空间望远镜拍到的图像却清晰地记录下了其旋臂和伴星系的每个细节。

斯皮策空间望远镜在两种不同波段下为M51拍摄的图片，显示了构成星系的两种不同成分：可见光成像的恒星和红外成像的星尘

天文学家相信，正是在较小伴星系的引力的影响下，其“大邻居”才有着壮观的螺旋结构。旋臂并不结实，样子也不固定。它们处在引力最大且物质挤压程度最高的区域。这些条件促成了年轻恒星的诞生。这些发光的恒星照亮了整个螺旋结构。当星系转动时，不同物质穿梭于这些区域，并照亮了螺旋结构。这就像是“星际交通堵塞”。从空中看去，你会发现如果高速路段被封，车子变得更加密集，大家“摩肩接踵”，在堵塞中低速前行，但是堵塞中的车子总是不同的。这是车子的密度波，汽车以不同速度穿梭其间，最终形成了整个波的速度。

这种说法同样适用于螺旋星系。整个螺旋结构的旋转速度不同于单个恒星围绕星系中心旋转的速度。而在某些位置，二者的速度是一样的，而且恒星之间产生了持久而强烈的引力影响。就是在这些地方诞生了特殊的恒星并发出灿烂的星光，引起了人们的