关于作者

托马斯·利文森，美国学者，科普作家和纪录片制片人。他是麻省理工学院科学写作专业的教授和研究生项目的主任，一系列科学史畅销书作者。托马斯·利文森的另一部重要作品是《牛顿与伪币制造者》。

关于本书

本书是科学史纪实性作品，展现了从牛顿到爱因斯坦的200多年里天文学家的工作。在200年的天文学进程中，天文学家围绕着一颗想象出来的祝融星开展了一系列研究，最终证明这颗星根本不存在。通过这个真实的故事，读者可以感受到天文学这一独特学科的思维方式和创新机制。

核心内容

天文学家并不是我们过去想象的那样极富创新精神的革命者。相反，天文学家很容易趋于保守，甚至在半个世纪的时间里集体犯错误。究其原因，天文学的验证依赖于模型体系的搭建，在不能做实验的情况下，天文学的思维方式容易陷入路径依赖，最终把某一理论发展到极致，陷入死胡同。这个时候，天文学家需要的是颠覆式的创新。

你好，欢迎每天听本书，我是高爽，得到App《天文学通识》课程的主理人。今天为你解读的，是一本天文学史领域的著作，也是我自己翻译的一本书，叫《追捕祝融星》。

我先给你解释一下书名。追捕，就是追寻，寻找。书名使用追捕这个词，暗示了祝融星实在是难以寻找，可能需要集合大家的力量一起围追堵截。那祝融星是什么呢？

它是天文学历史上的一个概念，是天文学家想象出来的一颗星，并没有真实存在过。想象出来这么一颗星，是为了解释一系列天文学遇到的问题。换句话说，只要这颗星存在，天文学的问题就解决了。所以，寻找祝融星，就成了天文学家的追求。但如果找不到祝融星，天文学就卡在这道难题上，面对重重危机。这颗星如此重要，以至于还专门获得了命名。英文原文是伏尔甘，它是神话中的火神，我们把他翻译成中国古代神话中的火神，也就是祝融。

我把《追捕祝融星》这本书列为我的《天文学通识课30讲》配合书单的第一本，首先为你解读。因为这本书可以帮助你理解天文学家的工作方式和工作思路，让你对天文学的这门学科形成一个整体上的感性认识。《追捕祝融星》这本书属于天文学史和非虚构写作的范畴，讲述了从17世纪持续到20世纪长达230多年的真实故事。从牛顿到爱因斯坦，中间的一系列天文学家悉数登场，串联起近现代天文学最重要的问题。

要想更好地了解天文学，为什么要先了解天文学的历史呢？

首先，了解天文学的历史，能够更好地帮你看清这门学科的研究方法。自从有人类出现，就开始了观测星空和探索宇宙的脚步。但是，很长时间的人类历史中的天文学，都仅仅是看一看天空而已。在古希腊的时代出现了一些几何学的迹象，开始计算和描绘一些星空的状态，这些学问都和今天说的天文学相差很多。大概就是从牛顿的时代开始，天文学慢慢呈现了今天的样子。天文学不但需要观测，更需要计算，靠什么计算呢？靠的是一整套物理学的理论模型。这还没完，计算完了还要回到观测星空，去看一看计算结果是不是和接下来看到的现象保持一致。如果一致，证明理论正确。如果不一致，有可能是理论错了，也有可能，有新的发现在等待天文学家。你看，这完全就和今天的天文学家的工作过程一样。《追捕祝融星》这本书，讲述的就是天文学进入现代的研究方法之后的故事。

其次，天文学的历史，从来都不仅仅是一门科学的历史，也不是一连串的发现的功劳簿，更是一部浓缩的科学思想史和文化史。你会发现，天文学家犯错误不是因为科学计算的错误，而是因为人自身的欲望和思想的保守。

总之，了解天文学，从了解天文学的历史开始，事半功倍。

所以《追捕祝融星》这本书，可以帮助你最高效地接触到天文学历史中的必要信息。用祝融星这样一颗星来串联天文学的发展历程，而祝融星本身竟然是根本就不存在的想象物，这本身就淋漓尽致地体现了天文学独特的思维方式。

本书作者托马斯·利文森是美国学者，科普作家和纪录片制片人。他是麻省理工学院科学写作专业的教授和研究生项目的主任。他写过一系列科学史的著作，除了我今天要解读的这本书之外，他的另外一部作品《牛顿与伪币制造者》，[每天听本书]栏目也解读过。

接下来我将分成两部分，为你解读这本书。第一部分，我们来说说，为什么天文学200年的历史，本质上就是关注祝融星的历史？第二部分我来带你看看，科学家们，尤其是天文学家的工作思路是什么样的。为什么天文学家被称为是“最保守的一群人”？

第一部分

先带你看看，为什么天文学200年的历史，本质上就是关注祝融星的历史？

咱们先稍稍补充一点背景知识。

天文学的早期阶段，大部分人相信地心说。所谓地心说，就是太阳、月亮、所有的星辰都围着地球转，地球就是宇宙的中心，地球完全不动。这个理论很直观，我们站在地上，确实感觉不出来地球在动，而且明明白白地看到日月星辰都在围绕我们转。所以接受地心说很容易。但是，文艺复兴之后，日心说逐渐取代了地心说。所谓日心说，就是把太阳当作宇宙的中心，地球和金木水火土一共五颗行星都要围绕太阳转。天文学走到这一步，是不小的突破，突破了直觉，用俯瞰整个宇宙的视角来考虑问题。但是道理是什么呢？为什么行星和地球都会围绕太阳转？为什么会在特定的轨道上运动？这些问题还需要牛顿的工作来帮助我们理解。

牛顿提出了引力的概念，两颗星之间有引力，苹果和地球之间也有引力。按照牛顿的引力理论，行星围绕太阳运动只受到太阳引力的拉扯。自己一边转，太阳的引力一边拉，最终行星位于椭圆形的轨道围绕太阳。牛顿再接再厉，计算了一颗彗星的轨道，而且成功地预测了彗星未来一段时间会出现在天空的什么位置。

后来的天文学家勒维耶发现天王星的运动出现了异常，如果套用牛顿的理论，要考虑引力的影响，难道拉扯天王星的不仅仅是太阳？天王星之外会不会还有另一颗没被发现的行星在干扰天王星？勒维耶计算出这颗未知行星的位置，天文学家伽勒用望远镜指向那个位置，真的看到了一颗新的行星，这就是新发现的海王星。

你看，到了这个时候，牛顿的理论既有解释力，又有逻辑自洽，还能预测未知，所以必然成为天文学家充分相信的真理，成为天文学家手中的强大武器。

紧接着，天文学家们的目光来到水星身上。按照牛顿的理论算出来的水星轨道，和实际看到的水星位置还是有偏差。有偏差没关系，咱们继续套用牛顿的理论，沿用解释天王星的老办法，水星异常一定是因为水星和太阳之间还藏着一颗没被发现的行星，它的引力干扰了水星。这个还没被发现的干扰了水星的新行星，就叫祝融星。它可能比水星离太阳更近，一定更热，是一个火的世界，所以它的名字来源于神话中的火神。

之前找到海王星几乎就在一夜之间。同样的困难，利用同样的工具，结果也一样吗？这次没那么容易了。

全世界的天文学家，花了半个世纪寻找祝融星。时常有人报告找到了祝融星的消息，那段时间报纸上总是刊登着确定找到了祝融星的新闻，但接下来很快又丢失了目标。祝融星似乎专门和天文学家捉迷藏，水星轨道异常的问题悬而未决。

要是相信牛顿的理论，你就必须把祝融星找出来，水星的异常才能得到解释。要是找不到祝融星，就意味着牛顿的理论错了。可如果牛顿错了，之前那么多正确的经验是怎么回事呢？19世纪中期的这五十年，可能是天文学家历史上的低谷。好像整个天文学都卡在这里了。

这可怎么办？最终解决了问题的，是牛顿之后的另一位天才级的科学家，家喻户晓的爱因斯坦。爱因斯坦的理论认为，如果离太阳比较近，受到太阳的引力很大，跑得很快，比如前面咱们说过水星跑得特别快，这个时候，就不能完全用牛顿的理论来处理。对于这种引力特别强而且跑得很快的特殊情况，需要考虑一些额外的修正。

为什么需要修正呢？因为在爱因斯坦看来，引力并不是两个物体之间瞬间产生作用的一个力量。引力本质上其实是时空的性质。这么说有点抽象，咱们用书里打的一个比方来解释。想象一个质量很大的铅球，如果把它放到你的床上，一定会在床中央压出一个弧形的凹陷。这就相当于太阳的质量造成了太阳周围的时空的弯曲。如果这时往床上放一个小球，小球会在凹陷处盘旋，就像水星围绕太阳运动。所以引力其实并不是太阳和水星之间的连接，引力是太阳周围的空间变弯了，所以水星只能在变弯了的空间里跑。运用这样的思路计算行星轨道，就会发现远离太阳的时候，情况很接近牛顿理论的计算结果，但是很靠近太阳的时候，结果会和牛顿的理论有比较明显的差异。

就这样，爱因斯坦杀死了祝融星。其实天文学家根本不需要找到祝融星，祝融星也并没有真的存在。通过理论的升级，我们就能解释水星的异常。牛顿理论看起来异常的水星，在爱因斯坦看起来非常正常。

但故事还没完。爱因斯坦的理论仅仅是一套理论，还需要验证。怎么验证呢？爱因斯坦自己想了个办法。刚才说了，太阳的引力就是让周围的空间弯曲了，如果这个时候很遥远的恒星的星光正好从太阳附近经过，星光也必须按照弯曲的空间行进，所以光线会弯曲。这个时候我们看到的恒星就会和本来的位置有一个角度上的偏差。但是别忘了，太阳太亮了，要观测太阳边上的星星几乎不可能。怎么办呢？

这件事是天文学家的长项了。只要等到日全食的时候，月亮彻底把太阳遮挡住，趁着这宝贵的几分钟观测太阳边上的星星的位置，就可以验证爱因斯坦的理论。所以，一波又一波的天文学家组织远征队，去将要发生日全食的地方观测，准备验证或者推翻爱因斯坦。这一次天文学家没有令人失望，最终的结果证明了爱因斯坦的理论。

我为你简要地叙述了整个故事，你会发现祝融星就是其中的主要线索。祝融星神秘，祝融星来源于想象，祝融星难以发现，祝融星被发现了好多次，祝融星最终被消灭……祝融星推动着天文学发展的每一步，成为天文学这个学科的草蛇灰线，贯穿历史。

第二部分

故事我们讲清楚了，也理解了祝融星的意义。但是我个人最感兴趣的，也是全书最重要的一个部分，就是历史上天文学家集体犯错误的半个世纪。你想想看，犯错误的不是个人行为，而是欧洲和美国的所有主流天文学家。我列举几个名字你听听看。

勒维耶，这是海王星的发现者，后来的巴黎天文台台长，他坚信祝融星的存在。

沃尔夫，瑞士伯尔尼天文台台长，瑞士两所大学的天文系教授，太阳黑子研究的权威。他认为自己曾经记录过的几个太阳黑子其实就是祝融星。

古尔德，美国天文学报创始人，阿根廷国家天文台创始人，把照相技术应用到天文学上的先驱。他坚信自己的照相机拍摄到了祝融星的影像。

天文学家们甚至专门组织了好几次观测日全食的科考队，就是为了找到祝融星。这样的努力持续了50年，媒体和学术刊物也跟踪了50年。

祝融星几乎成了薛定谔的行星，也就是说，它一直摇摆于存在和不存在两种状态之间。只有它才能解释水星的问题，所有人都相信它的存在，甚至很多天文学家声明已经找到了它的位置。

所以我们必须要问，为什么这些人类最智慧的头脑会集体长时间的犯错误呢？

作者在书里讲了一个关于爱迪生的小故事特别有启发。爱迪生有一次跟随天文学家团队一起去美国西部观测日全食寻找祝融星。天文学家努力架设望远镜，准备观测，爱迪生只是在附近围观，满足自己的好奇心。就在观测结束后的一天夜里，有天文学家告诉爱迪生附近的草地里有很多野兔。爱迪生往西边一看，发现树丛中的空地上真的有一只野兔。爱迪生手持猎枪，小心的靠近野兔，在距离150英尺的地方开了枪，但兔子没有动静。爱迪生走进了一些，又开了一枪，兔子还是没动。爱迪生又开了第三枪，兔子纹丝没动。爱迪生发现所有人都在身后看着他，他这才明白，自己被耍了，爱迪生刚刚朝着一只毛绒玩具开了三枪。

作者讲这个故事的意思是，爱迪生在特定的环境里，野外，夜晚，身边有户外经验丰富的天文学家指引，再加上自己的内心也十分渴望看到兔子，所有这一切条件加在一起，爱迪生很容易把毛绒玩具当成真实的野兔。

戏弄了爱迪生的天文学家，已经被祝融星戏弄了50年了。牛顿的理论是被反复检验过的真理，似乎成了一切问题的终极方案，水星的异常也已经深入人心，前面又有海王星的经验可供参考，最重要的是，所有天文学家有迫切地希望由自己获得发现祝融星的先机。这样一连串的因素加在一起，天文学家看到太阳黑子，觉得像祝融星，看到望远镜里的一块灰尘的影像，觉得像祝融星，看到乌云造成的斑点也觉得像祝融星。

让天文学家集体犯错误的原因，可能是一种思维定式，或者叫路径依赖。万维钢老师在《精英日课》第三季里专门讲过这个概念。简单地说，天文学家曾经频繁地使用了牛顿的万有引力定律，在所有遇到的问题中，这个理论都是有效的。这个时候，整个天文学的知识体系有很大一部分都会建构在这套理论的基础上，天文学家会特别习惯使用这套理论。我在《天文学通识》第一个模块就讲过，天文学没办法做实验，所以天文学的理论想要验证，就只能靠模型理论之间的相互嵌套。一个理论必须搭建在比较确定的理论的基础上，才能比较确定。

水星的轨道异常，是一个全新的现象，你可以有无数种方式解释这个现象，但只有和曾经熟悉的理论相互联系的解释才是可靠的。曾经熟悉的理论是什么呢？是新发现了海王星，解释天王星的异常。是用牛顿万有引力计算新发现的行星可能在什么地方。你看，这样一套思路，就是天文学家的内心戏。天文学家不可能在这种情况下，放弃曾经有过的全部经验，放弃牛顿万有引力定律，放弃海王星的例子，转而去追求一套全新的解释。

从这个角度说，天文学家并不像我们过去想象的那样是一群勇于革命的人。相反，天文学家可能是最保守的一个群体。天文学家的保守当然也不是坏事。这种保守，最大程度地保证了整个天文学理论体系的可靠。反过来说，一旦出现全新的现象，过去一切经验都无能为力的时候，天文学可能就会出现完全意料之外的颠覆式的创新。地心说变成日心说就是这样的创新，爱因斯坦的引力理论取代牛顿也是这样的创新。

说到天文学领域的颠覆式创新，历史上还有过几次，我在这里稍微做个补充。

在古希腊，天文学家把地心说发展到特别完善的程度。用一整套地心说的模型体系，可以解释任何形式的运动，虽然代价是计算起来相当复杂，但是可以把观测到的情况完美地计算出来。到了牛顿的时代，牛顿的理论堪称是新的宇宙体系，小到苹果落地，大到彗星轨道，海王星的引力，都可以用一套公式精确计算，好像宇宙中的一切尽在掌握。这个时代的人类获得了智力上的极大自信。

你发现了没有，天文学历史上的两次重大的颠覆式创新出现之前，传统的理论都达到了登峰造极的高度，都可以解释一切。这种情况特别提醒我们深思。每当天文学可以解释一切的时候，我们必须警惕，是不是当前的理论已经陷入了死胡同，是我们自己在原地打转，根本没有办法跳出去看到新的可能性。这种时候，可能就是颠覆式创新的紧要关头，这种时候天文学必须通过全新的理论体系才能重生。

总结

《追捕祝融星》这本书的作者做到了有节制地叙述故事。作者只是客观而生动地把故事呈现给你，而没有对天文学家的错误做出批判。这是一种严肃的和负责任的科学态度。这本书讲了一个关于祝融星的故事。祝融星只是一颗假想的行星，从来没有真实地存在于宇宙当中，但是曾经有大量杰出的天文学家相信它的存在，人们给它起了名字，计算了它的轨道，预测了它下一次出现的时间和位置，媒体和学术论文铺天盖地地报道祝融星的发现。但是，在爱因斯坦的全新的理论中，祝融星灰飞烟灭，不需要存在。

所以今天的天文学不再考虑祝融星的概念。祝融星成了远去的词汇，没人再提。《追捕祝融星》这本小书用200页的篇幅，重新唤起了祝融星的名字，把我们带回到天文学家犯错误的年代，让我们反思科学的发展历程。回顾这样的历程，我们收获了什么呢？

为你总结一下，我们至少收获了这样几方面：

首先，祝融星可以成为天文学发展的线索，围绕这颗重要但是根本不存在的行星，天文学反复进行颠覆式创新。

其次，科学上的颠覆式创新要求人们更换全新的框架来看待宇宙。天文学家用50年的错误经验告诉我们，做到这一点并不容易。

最后，你会发现科学尤其是天文学，真是人类最独特的文化。它可以自我更新，自我进化，自己朝着更完善的方向迭代下去。而任何一种看起来风靡一时的理论，都只是一时一地的短暂的真理。

2019年的夏天，我带着家人去德国旅行。有一天我们在柏林的街上漫步，走着走着，在我们身边出现一座巨大的建筑，我赶紧低头看地图，发现这里就是曾经的普鲁士科学院。100年前的1915年，爱因斯坦步行来到这里，在这座巨大建筑物的大厅里，整个普鲁士科学院的成员夹道欢迎爱因斯坦的到来。随后，爱因斯坦做了一场演讲，演讲的主题非常明确，就是证明祝融星不存在，水星不特殊，新的理论可以解释水星的运动。爱因斯坦走出这座大楼的时候，部分科学院的成员还在低声讨论，祝融星已经彻底消失，换来的一整套新的宇宙观念，一直持续到今天。

撰稿、讲述：高爽

脑图：摩西脑图工作室