本書主要講述了星系和宇宙學相關內容，包括銀河系、星系、星系和暗物質、宇宙學、早期宇宙、宇宙中的生命等。對廣大天文愛好者來說，本書是不可多得的經典佳作。同時，本書可作為高校天文學專業(yè)的教材或教學參考書，也可作為天文通識教育選修課教材。
適讀人群 ：科學愛好者，高校學生
本書作者，美國天體物理學家埃里克·蔡森和史蒂夫·麥克米倫都是長期從事天文學研究和教學工作的資深學者。他們的研究著述等身，《今日天文》是其中突出的代表作，是當今暢銷的天文學通識讀物，全書氣勢恢宏，洋洋灑灑，蔚為大觀，以廣闊的時空視角，深入淺出、圖文并茂地展示了當代天文學的基本概念、觀測現(xiàn)象和研究發(fā)展的歷程。
本書科學知識不難，但是涉及的知識面卻非常廣，基本包括了天文學的方方面面，從業(yè)余愛好者關注的星座、望遠鏡，到比較專業(yè)的星系團、宇宙學等，完全稱得上是全景式展現(xiàn)天文學各個領域的一部巨著。
本書是廣大天文科普愛好者、天文工作者的必備枕邊書，同時完全可以作為廣大高校學生及中學生的通識教育課教材。
譯者序
《今日天文》可能是世界上排名第一的、最為暢銷的天文學通識課程教材，它的寫作流暢、不拘一格，但卻具有嚴肅的科學性，書籍配有令人賞心悅目的藝術性插圖，并且致力于用新穎的媒體手段來傳播推陳出新的天文內容。中譯本分為三卷：第一卷“太陽系和地外生命探索”、第二卷“恒星：從誕生到死亡”及第三卷“星系世界和宇宙的一生”。全書涵蓋了天文學的發(fā)展史、天文研究的物理基礎和工具，帶領讀者探索地球、太陽系、恒星、星系和宇宙本身，引導讀者超越地球的限制，跨越當前的時間，向外觸及遙遠的太空和宇宙，甚至是另一個地球、另一個文明。不僅如此，作者還通過引入科學研究的循環(huán)，讓讀者了解科學研究是如何進行的，我們如何利用這種科學方法來知曉宇宙的運作及各種天文現(xiàn)象的相互聯(lián)系。
二十多年來，結合幾乎是全世界使用最廣泛的、最先進的在線天文教學和考核系統(tǒng)“MasteringAstronomy（精通天文學）”，《今日天文》占據了眾多美國大學及部分歐洲大學天文通識課程的講臺，同時也積極推動了美國大學天文通識教育的普及�！督袢仗煳摹返挠绊懸脖榧拔覈壳皣鴥葟V泛使
用的《天文學基礎》《天文學概論》及《天文學教程》等教材都在一定程度上受到了該書的影響。如此好書，在之前二十多年里，由于種種原因沒有得以引進，而絕大多數中國讀者也因語言問題而無緣一讀，實在是一
大憾事。譯者曾在上世紀90年代末得到過該書的第3版，由此得以窺見許多當時天文學的新發(fā)現(xiàn)。如今，機械工業(yè)出版社首次在國內引進該書紙質版，期望通過發(fā)行此書能促進天文科學在國內中學和普通高校內的普及。我們很高興也很榮幸能夠作為本書的譯者向大家推薦這部對天文愛好者而言堪稱鴻篇巨著的《今日天文》。雖然國內各類天文科普圖書并不少，但非常系統(tǒng)又非常詳細地把整個現(xiàn)代天文學全貌用圖文并茂的生動形式徹底展示出來的可以說是鳳毛麟角。這一
點正是《今日天文》在國外流行多年的原因之一。
《今日天文》的定位主要是面向國外（美國）大學以前沒有學習過大學數理基礎類課程的、非物理或非天文專業(yè)的學生，它依靠定性推理并通過與學生熟悉的物體和現(xiàn)象進行類比來展示廣闊的天文學，并在敘述中盡量避免復雜的數學和物理運算。鑒于國內中學物理和數學的教學已接近甚至超過美國普通大學的本科低年級，本書其實也很適合作為國內中學天文科學課程的教材使用。實際上，本書不只是教材，更是一部天文大全的科普書：有大量第一手的照片和精心繪
制的彩圖，行文生動活潑，用很多讀者熟悉的日常事例來講述天文知識。本書同樣非常適合廣大天文愛好者，尤其是愛好天文學的中學生和大學生閱讀，不同年齡段和知識層次的讀者都能從本書中獲益良多。
本書的兩位作者都非常專業(yè)，都有豐富的科學論文和科學普及著作的寫作經驗，并曾獲得過文學方面的獎項。他們的這部心血巨作，不僅向我們傳達了他們對天文學的熱情，也喚醒了我們對自己所處的不可思議的宇宙的關注。兩位作者都非常勤奮，每隔幾年就會結合當時最新的天文發(fā)現(xiàn)和理論，把全書內容更新再版。原書幾乎每隔三年就會再版一次，如今已經是第8版。這一更新絕非簡單地修改字詞或者加上一兩句話那么簡單，而是內容的更新，甚至許多次會將整個章節(jié)體系重新編排。這樣的編排再版也為我們的翻譯工作帶來了“麻煩”。當我們剛開始著手翻譯時，參照的還是第7版。但當翻譯工作進行了一大半時，編輯突然告知第8版已經出版，版權剛剛拿到，已經完成的翻譯工作幾乎要完全重新校排甚至是重新翻譯……很難述說當時內心的感受!
撥云見日，經過近兩年的翻譯工作，《今日天文》的最新版（第8版）終于能夠呈現(xiàn)在讀者面前了。在這里我們非常感謝機械工業(yè)出版社的張金奎編輯，正是他的策劃才使得《今日天文》的中譯本得以付梓面世。
如今，信息傳播已經進入“互聯(lián)網+”時代，我們也期望《今日天文》的電子版、網絡版在不遠的將來也能與讀者會面。本書的出版還得到了北京師范大學天文系及北京天文館領導的大力支持，北京師范大學的張同杰教
授也十分關心本書的翻譯工作。
《今日天文》翻譯分工如下：“太陽系和地外生命探索”卷第1、2章由高健翻譯，第3~12章由詹想翻譯；“恒星：從誕生到死亡”卷第1~11章由高健翻譯；“星系世界和宇宙的一生”卷第1章由高健翻譯，第2~6章
由詹想翻譯；原書序言由高健、詹想共同翻譯，附錄內容由高健翻譯，全書最后由高健統(tǒng)校。當然，《今日天文》幾乎涵蓋了天文學的方方面面，內容博大精深，兩位譯者熟悉的天文領域不可能如此全面，加上自身才
疏學淺，書中難免有翻譯錯漏、表達不及的地方，甚至謬誤之處也在所難免，懇請各位專家和讀者不吝批評指正。歡迎給我們發(fā)郵件進行交流：jiangao@bnu.edu.cn，universezx@bjp.org.cn，我們非常希望得到您的反饋和建議！
原書序
天文學是一門充盈著新發(fā)現(xiàn)的科學。在新技術和新穎理論見解的推動下，對宇宙的研究不斷地改變著我們對宇宙的理解。我們很高興能有機會在這本書中呈現(xiàn)一些具有代表性的當今天文學中已知的事實、不斷發(fā)展的思想和前沿發(fā)現(xiàn)的事例。
《今日天文》面向以前沒有學習過大學科學課程和不主修物理或天文專業(yè)的學生，可用于一個或兩個學期的非技術性的天文學課程。我們展示天文學的廣闊視野，直截了當地進行描述，省略了復雜的數學運算。然而，復雜數學運算的缺失，卻并不會妨礙我們討論重要的概念。相反，我們依靠定性推理并用學生熟悉的物體和現(xiàn)象進行類比，用于解釋問題的復雜性，以避免過分簡化。我們試圖向學生傳達我們對天文學的熱情，喚醒學生關注我們所處的不可思議的宇宙。
我們非常高興地看到，本書的前七版深受眾多天文教育團體的喜愛。很多老師和學生在使用本書的早期版本后，給了我們有益的反饋和建設性的批評，我們從中學會了如何更好地表達天文學的原理和興奮點。許多受這些意見啟發(fā)而得到的改進已被納入了這個新版本中。
機工授權書
埃里克·蔡森，擁有哈佛大學的天體物理學博士學位，在哈佛大學藝術與科學系工作了10年。在其后二十多年的時間里，他在空間望遠鏡科學研究所擔任高級科學工作人員，并且擁有約翰霍普金斯大學和塔夫茨大學的多種教職�，F(xiàn)在他又回到哈佛，在哈佛-史密松天體物理中心任教并進行研究。埃里克撰寫了12本有關天文學的書，在專業(yè)期刊上發(fā)表了近200篇科學論文。
史蒂夫·麥克米倫，擁有劍橋大學的數學學士和碩士學位，以及哈佛大學的天文學博士學位。他在伊利諾伊大學和西北大學從事博士后科研工作，在那里繼續(xù)有關
理論天體物理、星團和高性能計算的研究。史蒂夫現(xiàn)在是德雷塞爾大學的杰出教授，并且是普林斯頓高級研究所和萊頓大學的長期訪問學者。他在專業(yè)期刊上發(fā)表了超過100篇文章和科學論文。
高健，理學博士，畢業(yè)于北京師范大學天文系，現(xiàn)為北京師范大學副教授，北京天文學會會員、中國天文學會會員和國際天文聯(lián)合會會員。2002年留系任教，教授天文專業(yè)課程《球面天文學》和《天體力學基礎》，以及通識教育《行星科學初探》和《遨游太陽系》等。長期關注天文學的普及工作，多次參與天文奧林匹克競賽培訓及賽事工作；2005年起在北京師范大學開設《行星科學初探》通識課程（學院路共同體校際課程），受到廣大同學的歡迎，并因此獲2008年北京師范大學“本科生歡迎的十佳教師”殊榮。曾主持和承擔過多項國家和省部級項目，特別曾參于中國科學院高能物理所的天文衛(wèi)星HMXT、中國科學院光電研究院有關神舟飛船定軌的工作，現(xiàn)主要從事星際/星周塵埃領域的科研工作。
詹想，理學碩士，畢業(yè)于北京師范大學天文系，現(xiàn)為北京天文館副研究員，北京天文學會會員、中國博物館協(xié)會和北京博物館學會會員。主要從事天文科普教育、天文觀測和攝影、太陽系小天體等領域的研究。曾在《天文愛好者》雜志連載“觀測攻略”系列文章；是天文科普圖書《跟我一起去追星——星空攝影指南》、《相約星空下》的作者或主要作者；為北京地區(qū)戶外觀星組織“星緣山風隊”創(chuàng)始人和隊長，長期帶領隊員在京郊各地賞美景和星空。致力于讓所有人知道：在你身邊就有壯美的星空！微博賬號@北京天文館詹想有4.3萬粉絲，在中國天文科普界有很大的影響力。
第1章 銀河系 太空中的旋渦
1.1 我們的星系家園
1.2 丈量銀河系
探索1-1 早期“計算機”
1.3 銀河系結構
1.4 銀河系形成
1.5 銀河系的旋臂
探索1-2 密度波
1.6 銀河系的質量
1.7 銀河系中心
章節(jié)回顧
第2章 星系 宇宙的基本成分
2.1 星系的哈勃分類
2.2 星系在太空的分布
2.3 哈勃定律
詳細說明2-1 相對論紅移和回溯時間
2.4 活動星系核
2.5 活動星系的中央引擎
章節(jié)回顧
第3章 星系和暗物質 宇宙的大尺度結構
3.1 宇宙中的暗物質
3.2 星系碰撞
3.3 星系的形成與演化
探索3-1 斯隆數字化巡天
3.4 星系中的黑洞
3.5 大尺度上的宇宙
章節(jié)回顧
第4章 宇宙學 大爆炸和宇宙的命運
4.1 最大尺度上的宇宙
4.2 膨脹的宇宙
4.3 宇宙的結局
4.4 空間的幾何學
詳細說明4-1 彎曲的空間
4.5 宇宙會永遠膨脹嗎？
4.6 暗能量和宇宙學
探索4-1 愛因斯坦和宇宙學常數
4.7 宇宙微波背景
章節(jié)回顧
第5章 早期宇宙 回到時間的起源
5.1 回到大爆炸
5.2 宇宙的演化
探索5-1 關于基本力的更多知識
5.3 原子核和原子的形成
5.4 暴脹的宇宙
5.5 宇宙中結構的形成
5.6 宇宙結構和微波背景
章節(jié)回顧
第6章 宇宙中的生命 我們是孤獨的嗎？
6.1 宇宙演化
探索6-1 病毒
6.2 太陽系中的生命
6.3 銀河系中的智慧生命
6.4 尋找外星智慧
章節(jié)回顧
附錄
附錄1 科學計數法
附錄2 天文測量
附錄3 表格
檢查題答案
概念自測答案
圖片/文字授權
星圖
教學支持申請表
盡管很難想象，但是在不到100年前，人類始終認為太陽是宇宙的中心。哥白尼、開普勒、伽利略和其他學者的早期研究廢黜了地球的中心位置，但是作為太陽系的中心，太陽本身仍然被當作是銀河系的中心。對于一個世紀前的人類來說，銀河系就相當于整個宇宙。而至于我們在宇宙中的真實位置，以及存在無數其他與銀河系相似星系的事實，是完全未知的。
美國天文學家哈羅·沙普利（1885—1972）通過研究球狀星團中的變星，推斷出了銀河系的大小和尺度，以及我們在銀河系中的位置。1918年，他發(fā)表了這項成果，不僅表明了我們在太空中的家園跨越10萬光年，遠比此前認為的尺度大得多；而且也證實了地球位于他稱為“星系遠郊”的位置上，今天，我們知道了這里距離銀河系中心大約25000光年。沙普利證明了太陽從任何角度來說都不是中心、不是獨一無二的、也不是特殊的。他的這項工作是人類認識自身在宇宙中位置的里程碑，無疑也是20世紀最重要的天文發(fā)現(xiàn)之一。
具有諷刺意味的是，沙普利舉世矚目的擴大銀河系大小和尺度的發(fā)現(xiàn)，卻導致他在對當時另一個更為深刻和先進的重大發(fā)現(xiàn)的認知上誤入歧途——認識到銀河系僅僅是宇宙眾多星系中的一個。他的觀測表明，銀河系具有龐大的尺度，這也使他不能接受存在一個更廣大宇宙的觀點——他無法相信存在與我們的銀河系一樣巨大的其他遙遠星系。即使對于如此杰出的科學家，個人偏見有時也會蒙蔽科學的判斷。
這直接引發(fā)了1920年在華盛頓國家科學院發(fā)生的“大論戰(zhàn)”。論題是關于“旋渦星云”（也就是今天所說的星系）的謎團：它們究竟是“近鄰”銀河系的一部分，還是因足夠遙遠而自成星系？沙普利認為，既然他的研究已經增大了銀河系的大小，那么旋渦星云必然是銀河系的一部分。而他的對手，來自加利福尼亞利克天文臺的希伯·柯蒂斯，雖然錯誤地拒絕認同銀河系的巨大尺度，但是卻正確地指出了旋渦星云其實是與銀河系相似的遙遠恒星的集合體。兩人分別列舉了支持自己觀點的其他科學依據（1.2節(jié)），但是也都被自己的偏見干擾了對銀河系的完整理解。由于沒有對星云真實距離的客觀測量，所以這場論戰(zhàn)以平局告終。
僅僅幾年后，利用當時最先進的光學望遠鏡——威爾遜山上的2.5m反射鏡，沙普利的競爭對手——加州理工學院的天文學家埃德溫·哈勃（1884—1953）打破了僵局。他第一次分辨出仙女星云中的單顆恒星，并仔細測量了其中的變星，從而證明了仙女星云是一個坐落在銀河系外數百萬光年的真實星系。具有諷刺意味的是，哈勃采用的正是沙普利及其哈佛大學的同事所開創(chuàng)的基本方法。這是在擴展哥白尼原理道路上的又一里程碑：無論地球還是太陽都絲毫不特殊，甚至連我們所生存的銀河系也只是更廣袤宇宙中無數星系里的一員。
今天，天文學家全面測量了仙女星系中變星的分布。令人費解的是，我們仍然在竭盡全力地將這個星系的距離測量精度提高到10%以內。即便是在這本教科書啟用至今的數十年里，所引用的仙女星系的距離也在220萬～290萬光年之間反復變動；在這一版中，我們選取了最新測量結果的平均值——250萬光年。正確的距離數值非常重要，因為它對確定所謂的距離階梯具有關鍵作用。這個宇宙標準可以用來測量數十億更遙遠星系的距離，從而測定宇宙本身更為廣大的領域。
昔日的沙普利—柯蒂斯論戰(zhàn)，還有今天我們?yōu)闇蚀_測定真正遙遠星系的距離所付出的努力，都能成為科學方法如何工作的經典實例。科學是人類進行的實踐，而科學家與常人無異，也都擁有強烈的感情和個人價值觀。然而，隨著時間的推移，經歷這般批判與辯論，研究課題才最終得到客觀的量度。通過不斷的試驗和事實證明，科學界逐漸削弱了個人的主觀意識，而在一個批判性思考者的群體中形成更加客觀的視角角。合理懷疑和重復試驗是現(xiàn)代科學方法的標志。
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