近2周睡前、早起时读完了汪诘《星空的琴弦》一书，很有感触：1、代入到每次认知迭代的时刻，才知道它有多艰难，以及它还有多少缺陷；2、最新的宇宙学认知猜想，比如暗物质、暗能量，也是建立在科学证据上的。
人类宇宙认知观的迭代，主要来自以下9个变化。
大地是圆的
人类科学技术的发展，来源于古希腊文明，天文学也不例外。在公元前500年，毕达哥拉斯就提出了大地是圆的（就是凭直觉任性），当然他只是提出了猜想，无法证明。这位老兄几乎可以称得上是现代科学的奠基人之一，在他之前各文明中的数学就是测量+计算，但他开创了“公理->定理->证明”演绎法，为100年后欧几里得的《几何原理》奠定了基础。而后过了200年，亚里士多德通过船远离时船身先消失、船帆后消失，以及月食现像，证实了大地是圆的。当然，因为还没出现牛顿的万有引力，无法解释下面的人为啥不会掉下去，他只好解释说万物都要向宇宙中心掉落，而地球中心就是宇宙的中心。
地心说
大地是圆形这一认知太反常识了，人类各文明中只有古希腊走出了这一步！有了这一认识，400多年后托勒密才能提出地心说，他可以基于本轮、均轮这套大圆套小圆的圆周运动，通过80多个轮子将日食、月食的预测误差降至1小时以内，五大行星的预测误差降到几天以内。而直到清朝古代中国也没有搞清楚大地是圆的，对于日食的出现皇帝要下罪己诏，搞不好天文观测台的官员还得杀掉几个。所以“天子”这个故事虽然增强了华夏文明的凝聚力，却几乎让天文学停滞了，谁敢研究五大行星（在伽利略的望远镜发明之前，太阳系内是看不到天王星的）的运动规律呢？
说到五大行星，中西方惯称的顺序并不一致。中国常讲的顺序是金、木、水、火、土，不提它的阴阳五行之说，这个顺序与肉眼观测的亮度是一致的。它们的视星等分别是金星-4.6、木星-2.9、水星-1.9、火星-2.0、土星0.6，亮度依次变低（水星、火星差不多）。而古希腊称呼它们的顺序则是水星Mercury、金星Venus、火星Mars、木星Jupiter、土星Saturn，这与它们在天空中由快至慢的移动速度是相符的，也与它们到太阳的距离相关。从这点差异就能看出，古希腊的天文学成就有多领先其他文明！
日心说
《圣经》：当耶和华将亚摩利人交给以色列人的那一日，约书亚向耶和华说话，在以色列人眼前说： “太阳啊，停在基遍； 月亮啊，停在亚雅仑谷。”
到公元1500年文艺复兴时期，哥白尼顶住教会的巨大压力（《圣经》认为太阳绕着大地转）提出了日心说。基于他的著作《天体运行论》上的计算方法，托勒密的84个轮子被优化到了34个轮子，计算量大幅减少，对日食、月食、太阳系外行星轨道的预测精度也增加了。当然，之所以还要34个本轮、均轮，这是因为哥白尼还是认为行星绕日是按正圆运动的，所以还得大圆套小圆来做复杂运算，这个问题还需要一位天才来解决。
椭圆形的行星绕日轨道
开普勒的老师第谷视力极好，这在没有望远镜只能靠肉眼观察星空的年代来说太重要了。他获得了丹麦国王腓特烈二世的大量资助，自建天文台严谨记录了大量观测数据。可惜他的数学不太好，从中无法寻找出规律，于是招来了开普勒这个虽然高度近视但数学极有天分的合作者。在1601年第谷去世时，他把所有观测资料都给了开普勒，而天才的开普勒据此归纳出了行星绕日三大定律：
- 开普勒第一定律：行星绕日走的是椭圆轨道，太阳位于其中一个椭圆焦点上。
- 开普勒第二定律：相同时间内，行星到太阳之间的连线扫过的面积相等。
- 开普勒第三定律：行星的公转周期平方与椭圆半长轴立方成正比。
望远镜的发明
1608年汉斯·利伯希发明了望远镜，而伽利略首先使用望远镜观测星空，并在1610年发表了《星际信使》一书，介绍了使用望远镜观测星空的方法。从此后，天文学迈上了一个新时代，后续许多重大发现都来源于此，包括：
- 之前的日心说推翻地心说只是通过理论计算，而望远镜直接观测到了许多天体的公转、自转现象。比如《星际信使》发现了4颗卫星绕木星公转，从而动摇了地心说根基（所有天体都在围绕地球公转）。
- 天王星是肉眼很难观测到的，赫歇尔发现它也是靠了大口径望远径。
- 银河系的“圆盘模型”也是赫歇尔父子用他们的那架大口径望远径长期观测星空得出的。
- 星云也是赫歇尔这么发现的。
等等。
牛顿的天体力学
到牛顿提出万有引力，才解决了从毕达哥拉斯开始的“大地是圆的，为什么下面的人不会掉下去”这个问题。
而且有了这个理论武器后，不但开普勒的行星三大定律得以解释，人们也从天王星轨道的异常推测出了海王星的存在。基于天体力学，牛顿的好友哈雷从24次彗星记录中，发现其中3次轨道相似，他推断属于同一颗彗星，它每76年回归1次，下一次回归是1758年。虽然哈雷没有活到第4次回归，人们在哈雷去世16年后观测到这颗彗星后，将其命名为“哈雷彗星”。
射电望远镜
天文学的下一次重大更新则是射电望远镜，它是收集各种电磁波然后转换成人类能识别的图像和声音。有了射电望远镜，大爆炸理论才得以证实。
先说下宇宙大爆炸理论的由来。哈勃发现所有遥远的星系都出现了“红移”现象，也就是说它们都在远离我们。所谓“红移”是多普勒效应的表现，在“生活大爆炸”第一季第六集，谢尔顿还穿了一件多普勒效应的主题衬衫，科普了这一现象，感兴趣的读者不妨观赏下。只有宇宙一直在膨胀才能解释该现象，而根据膨胀速度就可以反向推导出宇宙最初只能是138亿年前的一个点，这个奇点经历“大爆炸”后才开始了膨胀，而大爆炸还残留了一些余温至今，《从一到无穷大》的作者伽莫夫定量计算出了这一余温辐射的值为5K。
大爆炸理论提出时，人类无法验证只有几K的背景辐射。而20世纪30年代射电望远镜的发明，为宇宙微波背景辐射的发现提供了基础。1965年彭齐亚斯与威尔逊通过他们自建的射电望远镜发现了它，大幅增加了宇宙大爆炸假说的可信度。
除此以外，射电望远镜还发现了以下星体：
- 脉冲星：实际就是中子星；
- 类星体：目前猜测是超大质量黑洞吸积盘的射电喷流产物；
- 分子云：在人马座B2区域观测到的分子云里，发现了水分子、氨分子、甲醛，而且1969年9月澳大利亚默奇森降落的陨石里发现了74种氨基酸，这些为生命的诞生提供了更多依据；
- 暗物质：1932年奥尔特根据星系旋转速度与实际恒星质量和的差异，推测出宇宙中存在暗物质，20世纪70年代薇拉 鲁宾基于射电望远镜间接证实了这一点。
等等。
哈勃望远镜
1978年，NASA联合欧空局制作了哈勃望远镜，由于1986年遭遇了“挑战者号”航天飞机失事，直到1990年才发射升空。而且直径高达2.4米的望远镜主镜片边缘比预期多磨了2.2微米，造成哈勃望远镜成了近视眼，几乎导致整个项目失败。后来在1993年奋进号航天飞机搭载着7名宇航员升空，给它加了一个叫做COSTAR的光学校正系统才得以修复。
上文说到暗物质通过射电望远镜只是得到了间接证明，而哈勃望远镜则从星系团CL0024+17基于引力透镜观测到了直接证据。
韦伯望远镜
哈勃望远镜只是环绕着地球去拍摄星空，每97分钟绕地球一圈，它有近一半的时间被地球遮挡。而2021年发射的韦伯望远镜则是要在距离地球150万公理的第二拉格朗日点上观测宇宙，它永远在地球的身后，可以持续地观测宇宙，几乎不受地球或太阳的遮挡。下图是韦伯望远镜拍到的星系。
这本科普读物通俗易懂，最大的优点在于介绍每个事件时，不是站在现代人的视角，而是回归到当时的困境去思考那些重大科学事件，同时探讨了新理论的缺陷，这种记录科技历史的方式非常NICE！最后再给出我记录的思维导图笔记，它总结了人类宇宙认知的重大迭代事件。