本月2日，NASA（美国航天局）宣布詹姆斯·韦伯太空望远镜的建设工作已经完成，按计划，韦伯望远镜将在2018年10月发射升空。它是世界上已建成的最大太空望远镜，也是我们所熟知的哈勃太空望远镜的“接班人”。终于，我们还是走到了与哈勃告别的时刻。

如今，哈勃望远镜已经在太空中工作了26年，如果没有它，作为地球人的我们或许难以想象出如它所拍摄的那番壮阔的宇宙图景。正如哈佛大学教授罗伯特·P.科什纳在《太空之眼：哈勃望远镜25年太空探索全记录》一书的序言中所说：“我们这颗行星的大气就像一张朦胧的毯子，扭曲了我们在地上看到的天上景观。大气层屏蔽了紫外线，更糟糕的是，它还像时代广场的超大屏幕一样发出红外线。它甚至扭曲了可见光：冷热不均的气团使地面上看到的太空图像发生抖动和模糊。哈勃空间望远镜避免了所有这些烦恼。由航天飞机送上离地面560千米的轨道，哈勃传下来的图像清晰度极高，仅仅受到物理定律和光线波长的限制。这比我们通过抖动不已的大气仰望星空的效果要好十倍。”

哈勃望远镜一出生就是近视眼，因为镜面边缘与正确位置差了2.2微米，本应看到80亿到100亿光年的“哈勃”只能看到40亿光年的宇宙，媒体一度针对哈勃的“球面像差”展开狂轰滥炸。1993年，奋进号航天飞机带着7位太空人给“哈勃”戴上了一副眼镜。戴了眼镜的“哈勃”视野扩大了一倍多，可以观测到120亿光年外的宇宙空间。哈勃是人类唯一的太空可见光望远镜，是全世界天文观测者窥视宇宙深处的眼睛。

在大约一个世纪前，埃德温·哈勃做出了“遥远星系都在远离我们而去”这一里程碑式的发现，这成为后来乔治·伽莫夫宇宙大爆炸理论的基础。但是，作为星系天文学创始人和观测宇宙学开拓者的哈勃并没有因此获得诺贝尔物理学奖，这一度成为诺奖史上最大的遗憾。

现在，哈勃的不幸又将降临到哈勃望远镜的身上。“哈勃”背负着哈勃的未竟使命——测定哈勃常数——进入太空，而这台在天文学方面取得卓越成就、有史以来最伟大的望远镜，退役后甚至无法平安回归故土，更不能奢望进入博物馆供人瞻仰。最终，“哈勃”将在坠落过程中与大气摩擦燃起熊熊火焰，残骸坠入大海。

《太空之眼》一书收录了25年来哈勃对太空的探索记录和精美照片，这或许是我们在哈勃退役前能够看到的最全面精美的“哈勃传记”了，中文版已于近期问世。

加拿大艾博塔大学科技史教授是《太空之眼》的编者之一，在前言《那些值得铭记的瞬间》中，他与我们共同回忆了哈勃望远镜的一生。

“随着来自哈勃空间望远镜的天文学成果越来越多，这架望远镜的形象从国家丑闻、国际笑料转变为美国技术和科学实力的象征。它即使不是意义最重大的，也已经跻身为科学研究而设计的意义最重大的设备之一。

哈勃望远镜的研究结果也改善并从根本上重塑了它与一般公众之间的关系。哈勃望远镜不仅让天文学家写出了大量的科学论文，而且它拍摄的图像也经常作为宣传热点出现在电视新闻频道、报纸、杂志上，出现在T恤衫和马克杯上，并迅速出现在网站及社交媒体上，这种情况变得越来越普遍。一张名为‘创生之柱’（Pillars of Creation）的照片影响特别大，颠覆了人们的看法。它展示了一个大约7000光年之外的恒星形成区。

2004年，当NASA局长肖恩·奥基夫（SeanO’Keefe）取消哈勃望远镜最后一次维修任务的计划时，遭到了疾风骤雨般的抗议。反对者中包括一个愤怒的“拥抱哈勃协会”，这是哈勃望远镜的一个粉丝团体，他们因为NASA要提前结束哈勃望远镜的荒唐决策而震惊。

这次维修任务被恢复了，航天飞机最后一次前往哈勃是在2009年。这批宇航员来得正是时候，因为哈勃当时的处境已经有些寒酸。维修和更新使哈勃望远镜获得了新生，所以它至今仍然是最先进的天文台，在高效运作，有太多天文学家希望使用它，观测时间供不应求。”

在完成这第五次维修任务之后，哈勃最出色的修理工格朗斯菲尔德用下面这句话同望远镜作别——“哈勃不仅仅是望远镜，它是人类探索知识的象征。”

在《太空之眼》中，我们不仅能看到哈勃在过去26年中拍摄的宇宙高清大图以及每个天体的名字及距离，还可以跟随文字记载，重返1990年发射现场，并随着时间线前行，见证哈勃的每一步探索、每一桩发现、每一个奇迹和每一次维修。它拓展了人类的视野，甚至塑造了我们对于宇宙的想象。经出版社授权，界面文化节选了《太空之眼》的部分内容，感念哈勃，依依作别。

越往远方，越是过去

我们的地球，如1968年从“阿波罗8号”飞船飞向月球时所见，悬挂在黑暗的太空之中。或者如卡尔·萨根（Carl Sagan）所称的，是一个“暗淡蓝点”，如正飞快地向太阳系外飞去的“旅行者1号”拍摄的遥远地球。“再看看那个光点，”萨根说，“它就在这里。那是我们的家园，我们的一切。你所爱的每一个人，你认识的每一个人，你听说过的每一个人，曾经有过的每一个人，都在它上面度过他们的一生。”这个影像改变了我们关于宇宙以及我们在宇宙中位置的感观。

罗伯特·威廉姆斯是空间望远镜科学研究所的所长，也是“哈勃深场”这张革命性照片的主要负责人，对他来说，这张照片提出了同样重要的问题。“我们所见的星系多样性是惊人的。哈勃数据所发现的时间可能是星系双螺旋形成的时期，”威廉姆斯说，“随着这些图像出现在我们的屏幕上，我们就忍不住想知道，我们是否能够以某种方式从中看到我们自己的起源。”

走向深空

为什么“哈勃深场”照片如此重要？为什么它会引起人们如此激动？以及为什么这张照片会被叫作“深场”？为了回答这些问题，让我们穿越到1788年6月一个晴朗下午的早些时候，到苏格兰那荒凉和崎岖的海岸边一个叫作西卡角（Siccar Point）的地方。从我们的角度，我们可以窥见有一艘小船穿过波浪来到我们下面的海滩。在船上有几个农夫和三位来自爱丁堡的科学绅士，其中有詹姆斯·赫顿（James Hutton），一位杰出的地质学家，他认为地球年龄比当时普遍相信的要远为古老。

对于赫顿来说，地球历史没有“开始或者将会结束的迹象”，这个想法与当时流行的上帝创造世界的传统理解比起来显得有些怪异。当时他的一位旅伴那天下午想起来曾经观察过西卡角的岩石构造，“我们感到我们有必要回到我们脚下的片岩（一种岩石）在海底形成的那个时间去......回望如此遥远深邃的时间的想法当时看起来是在发晕”。他们所体会到的“深时”（deeptime）是以赫顿为主建立的一个概念，这个思想认为，地球的历史不是以千年，而必须以十亿年为单位进行计算。

几乎同时，与赫顿同时代的人，天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）也正在探索“深空”。在那个时代，当时绝大多数天文学家只关注我们的太阳系，赫歇尔设想了一个远超出我们的银河系、由星系构成的宇宙。赫歇尔估计，壮观的仙女大星云距离我们极其遥远，它的光要经历大约200万年才能到达地球，这个数字让他的科学家同行感到既震惊又兴奋。即使当时已经认识到当我们感知到事情正在发生时，事情早已结束了。这种延迟与信息到达我们感官的速度直接相关。我们看到闪电之后才会听到与之相关的雷鸣，因为光的速度比声音要快得多。在延迟、光与声音信号的相对速度、事件发生距离之间存在关系。换言之，延迟时间与距离有关。

光从你正在读的本书到达你的眼睛只需要1秒的极小一部分。阳光到达地球需要8分钟多一点，而来自木星表面的光到达我们的时间通常需要约43分钟。来自离太阳最近的恒星的光在到达我们之前已经旅行了4年多。我们的哈勃望远镜见到的巨椭圆星系M87，其中心有个超大质量黑洞，我们看到的是约5000万年前的它，这是因为来自它的光线花了这么长时间才到达地球。因此像哈勃这样的望远镜也就是时间机器，可以把我们带到过去的时代。哈勃观察的天体距离越远，光线到达我们需要的时间就越长，因此我们所深入研究的宇宙历史也就越早。通过窥探太空深处，天文学家们也就旅行到了遥远的过去。

深入太空即意味着回到过去

今天的天文学家们与赫顿和他的旅伴们不同，已经非常习惯“回望如此遥远深邃的时间”。天文学家们每天都回望过去，并且通过改进观测工具和技术，无休止地努力回望越来越遥远的过去。正如埃德温·哈勃在1936年写道：“最终我们会到达暗淡的边界——我们望远镜的最远极限。在那里，我们测量阴影，我们在错误百出的测量中寻找可能更为重要的标志。研究仍将继续。”哈勃深场成像计划的目的是调查在哈勃望远镜的“最远极限”上有什么。

当哈勃望远镜在1990年发射时，一些天文学家已经在质疑，在研究遥远星系方面，它的视野能比地面望远镜好多少。一组天文学家计算认为，比起地面望远镜来，哈勃的功能更为有限。但1993年的维修任务修正了它的球面像差之后，来自哈勃的遥远星系图像展示了另一种而且是更为乐观的预期。这些图像中的大多数遥远星系与天文学家们非常熟悉的、在我们周围局域宇宙里可以大量观测到的旋涡或椭圆状星系差异甚大。这些观测结果令人充满期待，它们也鼓舞着威廉姆斯去搜寻在可见宇宙边缘的那些星系。这项观测是用WFPC2收集来自极其遥远因而暗淡的星系光线，再把许多单张照片组合成为一幅大图像，展示拍摄到的最遥远的深度。

窥探黑暗

哈勃深场实际上是窥探黑暗。天文学家们选择了一片相对空旷、看上去缺少近距离天体的天区。亮星会使相机的电子探测器饱和，从而破坏更遥远也更暗淡的天体图像。目标区域还要远离银河，因为那里聚集了太多的恒星、星云和气体云。选择包含已知星系和已经列入星表的星系团的天区也没有意义。天文学家们还希望目标天区位于哈勃的持续观测区域之一，即围绕南天极和北天极附近的窄带上，那里即使哈勃位于地球轨道的白天区段时也可以进行观测，

既不受来自地球的影响，也不受来自太阳的干扰。哈勃从1995年12月18日开始了深场系列曝光，WFPC2指向大熊座附近的一小片天区，在总共10天里进行了150圈轨道曝光。观测总计相当于曝光近100小时。照片所展现的是一片令人惊叹的天体和光点，它们几乎都是星系，大都比我们裸眼所能看见的最暗的天体还要暗淡40亿倍。天文学家们计算出来最遥远的星系处于100多亿光年之外，我们所见到的可能是它们在宇宙大爆炸之后仅仅10亿年的样子。这一幅合成照片创造了历史。此前用地面望远镜对极其遥远星系的观测也达到了哈勃这样的深度，但都没有达到像哈勃这样的清晰度，以前所有的观测加起来也没有引起如此的轰动。

探寻深场的意义

天文学家们经常用地质学或考古学类比来解释“哈勃深场”的重要性，以唤起回到遥远过去的感觉。最初新闻发布会上把它称为在研究星系历史方面“天文学家进行的最深的考古发掘”。它就像从地下深处挖出来的岩芯样本，岩芯能提供地球不同历史阶段的记录。

但是，威廉姆斯指出，在考古发掘中，位于不同材料层次的文物（就像苏格兰的西卡角那样）显示了确定那些文物年代的线索。对于哈勃深场，就像所有材料层次都被移动了，因此所有的文物（即星系）已经倒塌进了视线上的同一层。图像显示得太深，它已经没有关于深度的信息了。年轻的星系看起来跟古老的星系混在一起。暗淡的星系可能非常遥远，但也可能是相对较近的星系，只是发出的光并不亮。我们已经取得了深空照片，但要想建立在哈勃视野中发现的天体的时间顺序，天文学家还需要确定它们的距离，尽可能地利用红移来找到大多数星系的距离。“哈勃深场”提供了丰富的信息——也提出了尚未解答的问题。