《生活大爆炸》第 5 季第 8 集的开头，谢耳朵终于忍受不了几位女士总在晚餐时聊些没有营养的话题（说实话，我也快要受不了啦！！），于是他精心准备了一份话题清单。据谢耳朵说，不论是专家还是新手，对这些话题都该感兴趣才对。排名第一的是——“Faster-than-light particles at CERN”（CERN 的超光速粒子）。

这个话题确实到位！实际上，自 2011 年 9 月 23 日所谓的“中微子超光速”被公布以来，我就一直等着看《生活大爆炸》什么时候会提到它呢！确切地说，公布这一结果的 OPERA 实验小组并不隶属于欧洲核子研究中心（CERN），他们的实验装置位于意大利格朗索萨（Gran Sasso）国家实验室地下 1400 米处的山洞里，距离 CERN 足有 730 多千米。不过，谢耳朵把它总结为“CERN 的超光速粒子”也没错，因为实验里涉及到的 μ 中微子确实是从 CERN 发出的。

【意大利格朗索萨（罗马以南 120 公里）国家实验室地下 1400 米处 OPERA 实验室入口 / aspera-eu.org】

CERN 的超光速粒子？

中微子是一类非常孤僻的粒子，几乎不与其他物质发生相互作用，哪怕穿透整个地球也极有可能“撞”不上任何东西。在飞行途中，它还会在不同味的中微子之间变来变去，这种特性叫做“中微子振荡”—— OPERA 实验原本就是为了观察这一现象而设计的。运行 3 年来， OPERA 在“本职工作”上尚未得出什么结论，却在其他方面抛出了一枚原子弹。他们发现， μ 中微子从 CERN 跑到 OPERA 所用的时间，竟然比以光速跑完同样距离还少用了 60 纳秒！

【OPERA 实验小组研究“中微子振荡”的实验设施 / aspera-eu.org】

在现代物理学的理论框架中，光速是一个独一无二的角色。以真空中光速不变为基础，爱因斯坦建立起了狭义相对论，推出了光速不可超越这一结论。 100 多年来，相对论经受住了物理学家有意设计的无数次越来越苛刻的考验。如今，它已经和量子理论一起，成为了撑起现代物理学天空的两根擎天巨柱。

然而，如果 OPERA 实验没有问题，中微子就超光速了！这将意味着，树立超过百年的相对论这根擎天巨柱，在根基上突然出现了一道裂缝！就算这道裂缝不至于让整根擎天巨柱轰然倒塌，令现代物理学的天空崩塌掉一半，对它的修修补补也势必会改写相对论——总之一句话，相对论这下可就是麻烦大了。所以谢耳朵才会说，超光速粒子可能是“ paradigm-shifting discovery”（改变某一领域大多数人共识的发现）。

OPERA 实验：撼动根本 or 满是漏洞？

但是，这一切都是有前提的，那就是“ OPERA 实验没有问题”。这项实验真的没有问题吗？实验原理看起来非常简单——只要精确测出 μ 中微子飞行的距离，再精确测出它出发和抵达的准确时刻，接下来就是简单的加减乘除了。

【OPERA“中微子超光速”实验示意图。从瑞士日内瓦 CERN 出发的中微子束经过 732 Km 到达意大利格朗索萨的 OPERA 实验室 / uni-muenster.de】

然而，不论是精确测量距离，还是精确测量时间，都有大量可能引起误差的因素需要考虑。更重要的是，由于中微子性情孤僻，在 CERN 出发的无数中微子中，根本不可能预先知道哪个中微子会被 OPERA 抓住，就更不可能知道它到底是什么时刻在什么地方产生的了。OPERA 使用了一种看起来很复杂的统计方法来处理这种状况，似乎也存在不少可能出错的疑点。

所以，正如谢耳朵后一句话 “another Swiss export as full of holes as their cheese” 所说，这个结果很有可能 “像瑞士奶酪那样，浑身都是（漏）洞”。事实上，就连 OPERA 实验小组的发言人、瑞士伯尔尼大学的物理学家安东尼奥 · 埃雷蒂达托（Antonio Ereditato）都没敢把话说得太满。他只是谨慎地表示，实验小组穷尽了心思也找不出这个结果到底错在哪里，只能公布出来请大家帮忙来一起挑错了。

超光速：精彩如果继续……

很可惜，如此精彩的一个话题，居然没有引起在座几位女士的兴趣，以至于在她们集体退场之后，谢耳朵忿忿不平地把话题改成了“女人”。如果这个话题继续下去，他们都会说些什么呢？

实验物理学家 Leonard（我记得有一集他摆弄过激光来着……）或许会以挑剔的眼光盘点 OPERA 实验中可能存在的漏洞，也可能会跟工程师 Howard 一起商量，弄出个新的方案来重复这一实验（美国费米实验室的 MINOS 实验小组已经打算这么干了）。理论物理学家谢耳朵和 Raj 则会提出各种稀奇古怪的理论，来解释中微子为什么能够超光速……至于中微子到底有没有超光速——管他呢，反正 Leonard 们和 Howard 们总有一天会弄清楚的。

另外一种可能性（感谢 Ent 汉化~）

来源：www.xkcd.com

原文发表于果壳网 文艺科学主题站 《TBBT.S05E08：不靠谱的“中微子超光速”》

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Sheldon 的老妈再次驾临洛杉矶。作为一名正常的老妈，Cooper 夫人想趁机好好地逛一逛洛杉矶。作为一名超常的儿子（没错，“正常”的反义词不一定就是“反常”），Sheldon 却想拉她一起去听索尔·佩尔穆特（Saul Perlmutter）的演讲。

佩尔穆特（Saul Perlmutter）是今年的诺贝尔物理学奖得主之一，他和布莱恩 · 施密特（Brian Schmidt）及亚当 · 里斯（Adam Riess）通过观测遥远星系中的 Ia 型超新星爆发 （参见下图） ，发现宇宙并非人们之前认为的那样正在减速膨胀，反而是在加速膨胀。如果你想知道这项研究有什么深远影响，请看 果壳网 2011 年诺贝尔科学奖（及搞笑诺贝尔奖）系列文章 之 2011 年诺贝尔奖物理学奖：宇宙加速膨胀完整图文解读.

不过， Sheldon 可不是去捧场的，他想让佩尔穆特当场下不来台。考虑到老妈是一名虔诚的基督徒， Sheldon 邀请她参加演讲时体贴地提醒说：“ He will be stating that the universe is older than 6,000 years, but I thought you could stick your fingers in your ears and hum‘Amazing Grace’during those parts. ” 翻译成中文就是：“ 他［指佩尔穆特］会说宇宙比 6000 年更加古老，不过讲到这几段时，你用手指把耳朵堵起来，哼唱‘奇异恩典’这首基督教圣歌就好。”

【2005 年美国宇航局雨燕卫星发现的 Ia 型超新星 2005ke 。上图分别为光学（左）、紫外线（中）及 X 射线（右）波长范围观测到的图像。（来源：NASA / Swift / S. Immler ）】

年龄问题：天文学家喉咙里的一根刺

6000 年这个数字可不是 Sheldon 随口瞎编的，而是确有出处。直到 20 世纪初，英王钦定版《圣经》的 “创世纪” 章节的栏边注解中，还赫然印着上帝创造我们这个世界的日期——确切来说是时刻：公元前 4004 年 10 月 23 日星期天夜晚来临前的那个傍晚。这是 18 世纪爱尔兰圣公会主教詹姆斯 · 乌舍尔（James Ussher）在《圣经》中所记载的族谱的基础上进行了复杂计算，从一些历史事件发生的时间倒推出来的。照这么算来，上帝创世距今真的不过才 6000 年挂零而已。

或许在当时的人们看来，好几千年的历史对于这个世界来说似乎已经足够悠久。然而没过多久，地质学就找到了证据，表明地层沉积所需的时间远远超过千年量级；达尔文提出的进化论更是对《圣经》中记载的族谱提出了质疑。越来越多的证据表明， 6000 年远远不够形成我们这个世界。到了 20 世纪初，这个日期终于从那个版本的《圣经》中被删去。

【18 世纪爱尔兰圣公会主教詹姆斯 · 乌舍尔（James Ussher）以《圣经》中记载的族谱为基础，结合历史事件发生的时间推算得出：上帝创造我们这个世界的日期是在公元前 4004 年 10 月 23 日星期天夜晚来临前的那个傍晚。上图为当时发表乌舍尔推算结果的《旧约记事，从创世之初推断起》（Annals of the Old Testament, Deduced From the First Origins of the World）。（来源：wired.com）】

在天文学历史上，类似的年龄问题其实并不罕见。 19 世纪末，天文学家还不知道太阳的如何发光发热。假设太阳就像一颗燃着的巨大煤球，通过物质燃烧这样的化学反应来发光发热，那它最多就只够燃烧几百万年。而地质学证据早已经断言，地球的年龄至少有上亿年了。太阳反倒比地球还要年轻，这让科学家如鲠在喉。直到很久以后，科学家发现为太阳提供能量的是核心处的核聚变，氢燃料足够太阳照耀上百亿年，这根“刺”才被咽了下去。

加速膨胀：让宇宙年龄再古老一些

不过，一波未平一波又起。哈勃发现宇宙膨胀之后，将星系彼此远离的膨胀速度逆着时间倒推回去，便可以推算出宇宙年龄。

1933 年 9 月，大科学家阿瑟 · 爱丁顿爵士（Sir Arthur Eddington）在英国科学促进会举办了一场关于宇宙膨胀的演讲，提到宇宙出现于 “不超过 20 亿年前” 的某一时刻。这一估算还没有考虑到引力对宇宙膨胀的减速作用，如果算上引力的话，宇宙年龄可能更短， “比方说只有 10 亿年” —— 而在当时，人们已经知道地球至少有 30 亿岁了！天文学家再次被郁闷到了，这一次似乎轮到宇宙本身比地球更加年轻了。

问题出在天文学家对星系距离的测定上——当时的测距方法大大低估了星系的距离，由此推算出的宇宙年龄自然也就被低估了。到上世纪 50 年代，随着对距离测定方法的进一步改进，宇宙年龄终于如天文学家所愿那般比地球年龄更加古老了。 （不容易啊……）

【几种不同的宇宙模型。其中，宇宙加速膨胀模型（最右）的研究获得了 2011 年诺贝尔物理学奖，这在某种程度上更是加长了对宇宙年龄的估算。（编译自 Adam Reiss / Hubblesite.org）】

今年，2011 年诺贝尔物理学奖的获奖研究发现了宇宙在加速膨胀，这在某种程度上更是加长了对宇宙年龄的估算（死理性派可以开动脑筋想想为什么）。结合包括宇宙加速膨胀在内的所有宇宙学观测数据，天文学家如今已经将宇宙年龄限定在了（137.3 ± 1.2 ）亿年的范围之内，比已经观测到的所有天体都更加古老，当然也比出自《圣经》的 6000 年古老太多了。（嗯，天文学家终于可以松口气了……）

对于理论物理学家 Sheldon 来说，佩尔穆特凭借观测成果拿到今年的诺贝尔物理学奖，显然太过 “儿戏” 了。难怪他坚持要去听演讲，好提些问题让佩尔穆特答不出来。不过，佩尔穆特的好心情估计不会因 Sheldon 的刁钻问题而受到影响，因为他终于凭借诺贝尔奖，拿到加利福尼亚大学伯克利分校的永久停车位了！

【2011年诺贝尔物理学奖得主，索尔 · 佩尔穆特展示他在加利福尼亚大学伯克利分校永久停车位的证书。（看他笑得那么开心，加州大学伯克利分校的停车位是有多难抢呀 -_- | | | ）】

不知道 Sheldon 有一天拿到诺贝尔物理学奖时，最让他开心的会是什么事情，反正肯定不会是获得永久停车位——他连驾照都没有嘛……

原文发表于果壳网 文艺科学主题站 《TBBT.S05E06：宇宙年龄 6000 岁？》

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近日， 参与NASA开普勒任务的科学家宣布 ，通过开普勒望远镜，他们首次在类似太阳的恒星周围，发现了可能适宜居住的新行星。这一成果的曝光，给人们引来无限的遐想，本文也将对事件中最受关注的问题，一一进行解读。

1 开普勒望远镜如何发现这颗行星？使用的这些技术和方法能有多精确？

行星本身是不发光的，因此直接观测非常困难。但是，不发光的行星如果从恒星前方经过，就会遮挡一部分星光，导致我们看到的恒星亮度在短时间内稍稍变暗，随后再恢复正常。如果这样的星光变暗现象周期性出现，至少观察到4次之后，就可以确定那里存在一颗我们看不见的行星。

开普勒望远镜就是NASA专门用这种方法来发现外星行星的探测器。自2009年升空以来，它便一刻不停地监测着大约15万颗恒星，记录它们亮度上的细微变化。如果是地球从太阳前方经过，遮挡的阳光大约会使太阳的亮度下降万分之一，而开普勒能够检测微弱到十万分之一的星光变化。

新行星“开普勒-22b”就是通过这种方式发现的——开普勒望远镜观察到那颗恒星以大约290天为周期，发生星光变暗又恢复正常的现象。根据恒星亮度的变暗幅度，天文学家确定了行星的半径，大约是地球的2.4倍；根据这一现象发生的周期，天文学家计算出了行星的轨道，确定它恰好位于那颗恒星的“宜居带”中。

【新行星“开普勒-22b”的艺术想象画，这颗行星也是NASA开普勒计划证实它的首颗位于类太阳恒星宜居带中的行星。图片来自NASA】

2 为什么说这颗新行星可能适宜居住？

先来看看我们最熟悉的太阳系：太阳系共有8颗行星，只有地球上存在宜人的气温，使水能以液态形式长期存在于地表之上。为什么会这样？根本原因在于，地球到太阳的距离既不太近，也不太远，接受到的太阳辐射刚刚好。太阳周围能够满足这一条件的区域，就被称为“宜居带”（habitable zone）。

不同恒星的宜居带到恒星的远近并不是固定的，与恒星性质有很大关系。如果一颗恒星温度和亮度都比太阳高，宜居带就会离它稍远一些；如果温度和亮度都比太阳低，宜居带就会稍近一些。此外，宜居带也不是一个范围非常狭窄的区域。太阳系的宜居带从金星轨道外侧一直延伸到火星轨道外侧，因此严格说来，地球和火星都在太阳系的宜居带内。只不过火星质量较小，留不住浓厚的大气，后来变得寒冷而干燥，不适宜居住了。

“开普勒-22b”围绕着一颗类似于太阳的恒星旋转，这颗恒星发出的光比太阳光弱大约25%，因此那里的宜居带要比太阳系里的宜居带更靠近恒星一些。而在另一方面，“开普勒-22b”到母星的距离又比地球到太阳的平均距离近了大约15%，恰好使它舒舒服服地落在了宜居带中。因此，如果新行星的性质与地球相似，液态水就可以在那颗行星的地表上长期存在。

【开普勒-22b所处系统与内太阳系的对比图，宜居带指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域中，生命存在所必需的液体水能够存在。图片来自NASA】

3 科学家无法确定这颗行星是液态的还是固态的，那是如何确定的行星表面温度是21摄氏度？

通过开普勒望远镜的观测，天文学家可以测出这颗新行星距离它的“太阳”有多远，也可以测定它的“太阳”每时每刻能够释放出多少光和热。但仅凭这两个条件，仍然无法确定行星表面的温度，因为后者不光与“阳光”的强弱有关，还与行星表面甚至大气的许多性质相关。

开普勒望远镜用来寻找外星行星的那种方法，无法测定行星的质量，也无法直接观测这颗行星，因此天文学家难以确定这颗行星是像地球这样的岩态行星，还是像木星那样的气态行星，甚至是完全不同的液态行星。至于行星拥有怎样的大气，表面由什么物质构成，就更是无从得知了。

不过，如果假设这颗行星与地球十分相似，拥有类似的陆地和海洋，还拥有类似的大气来产生温室效应，天文学家就能计算出它的平均表面温度大约是22℃左右。不过，这个数据只能算是“仅供参考”，因为存在太多的不确定因素。假设其他条件不变，只是那颗行星表面没有大气的话，它的平均表面温度就会低至-11℃。

4 这真的是NASA证实的“首颗适合居住的类地行星”吗？

这颗行星并不像国内一些媒体所传的那样，是“首颗适合居住的类地行星”。NASA的官方网站在发布这一消息时，使用的标题是“NASA's Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star”，正确地翻译成中文应该是“NASA开普勒计划证实它的首颗位于类太阳恒星宜居带中的行星”。

这里的“首颗”，指的只是开普勒计划证实的首颗，而非天文学家发现的首颗宜居行星。事实上，开普勒在它监测的大约15万颗恒星周围，迄今为止共发现了2326颗疑似行星的候选者，其中大小与地球接近的有207颗，超级地球有680颗，海王星大小的1181颗，木星大小的203颗，还有55颗比木星更大。

开普勒探测器必须观测到4次星光变暗，才能确定这一现象确实是由行星遮挡星光所致——这一步骤就叫做“证实”。在今年2月开普勒公布的行星候选者中，可能位于“宜居带”中的共有54颗，而此次宣布的“开普勒-22b”就是其中第一颗得到证实的行星。在目前最新公布的行星候选者中，可能位于“宜居带”中的仍有48颗。

另外，这颗行星目前尚未证实一定就是类地行星，这一点也算是以讹传讹了。

【迄今为止，开普勒探测器已发现2326颗疑似行星的候选者，但它在科学上的主要目的，可不是为了寻找适宜人类居住的星球。图片来自NASA】

5 这个发现，在学术和现实中会有怎样的影响？

开普勒探测器在科学上的主要目的，不是要寻找适宜人类居住的另一颗地球，而是要给银河系里的行星作一个小规模的“人口抽查”。换句话说，通过开普勒对大约15万颗恒星的不间断监测，天文学家想了解银河系的2000亿颗恒星中有多大比例拥有行星，拥有几颗行星，这些行星的个头及距离母星的远近又有什么统计上的分布规律。这些基本信息对于研究行星及恒星的形成都会有莫大的帮助。

因此，开普勒此次公布的这批数据中，天文学家更看重的反而是新公布的行星候选者中，各种大小的候选行星各有多少。当然，确定开普勒的首颗宜居行星也很重要，至少提供了一个确实的证据，表明银河系中适宜居住的行星并不十分罕见。这一发现也为将来更先进的观测设备提供了一个备选观测目标，到时候借助更先进的设备，我们或许能够测出这颗行星的质量，甚至分析出行星的大气成分，用更确切的数据来推断那里是否真的适宜居住。

在现阶段，这一发现的主要意义在于，它成了一个热门话题，把公众的视线引向了科学，引向了我们对未知世界的探索。同时，这也给科学家提供了一个机会，向公众展示他们的工作和成果。对未知的外星行星世界的向往，或许会在许多人心中种下一颗好奇的种子，甚至有机会萌发成对科学的热爱。

6 人类移民到这颗星球上有多大可能呢？

现有的人造航天器中，速度最快的当数正在飞向冥王星的“新视野”号探测器，它的速度目前大约是15.5千米/秒。如果以这个速度飞向600光年以外的“开普勒-22b”，大约需要1160万年才能抵达。就算是离太阳最近的恒星——半人马座比邻星，距离我们也足有4.22光年。以“新视野”号目前的速度飞行的话，抵达比邻星也至少需要8万年。因此，按照人类现有的技术水平，想要移民这颗行星的可能性几乎为零。

当然，我们无法排除人类科技出现突破的可能。或许有一天，我们造出了光速飞船，开辟了“任意门”，能够穿梭于宇宙之间。到了那时，如果观测证实“开普勒-22b”确实是一颗类地行星，确实适宜人类居住的话，那里或许会成为未来人类前往探索甚至定居的目的地。

不过到了那时，我们发现的宜居行星应该已经一抓一大把，也不在乎这一颗了吧……

原文发表于果壳网 自然控主题站  《首颗适合居住的类地行星？“开普勒-22b”全面解读》

在《生活大爆炸》第 5 季第 4 集里，Sheldon 养成了一个新的习惯：所有跟生活琐事相关的决定，他都改用掷骰子的方法来决定。虽然骰子 “掷” 出的决定经常让 Sheldon 很无语，但至少成效还是让他满意的：在坚持了几个星期之后，他不仅在重量级期刊上合作发表了两篇论文，还夸口说： “I'm close to figuring out why the Large Hadron Collider has yet to isolate the Higgs boson particle”。

这句话里提到了两个物理学前沿名词：一个是 Large Hadron Collider ， 大型强子对撞机，常被物理学家简称为 LHC ；另一个则是 Higgs boson particle ，希格斯玻色子，常被戏称为“上帝粒子”。 Sheldon 这句话的意思是说，他认为自己快要弄清楚 LHC 尚未发现上帝粒子的原因了。那么，上帝粒子是什么， LHC 又为什么要去找它呢？

这可就说来话长了。一切都要从物理 “physics” 这个词的源头——古希腊语的 “physika” 说起……（停停停！又不是 Sheldon 给 Penny 讲物理，就不必从古希腊星空开始了吧？！） 咳咳，那就长话短说好了。

经过好几代物理学家的努力，到上世纪 70 年代，人们发现自然界的 4 种基本作用力中，除引力以外，其他 3 种都可以用同一个理论来统一描述。这个理论被粒子物理学家称为 “标准模型” ，它把当时已知的所有亚原子粒子都纳入到了一套优雅的体系之中，并据此预言了不少未知的粒子。

随着实验物理学家把加速器越造越大，标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身，只有 Sheldon 提到的希格斯玻色子仍然 “在逃” 。这种粒子涉及一种复杂机制，能给大多数已知的基本粒子赋予质量——换句话说，它是物质的质量之源，因而又被称为 “上帝粒子”。

【“上帝粒子”—— ATLAS 探测器模拟的希格斯粒子衰变艺术效果图。（来源：ummwhat / higgsboson.tumblr.com）】

大型强子对撞机，正是物理学家寻找 “上帝粒子” 所作的最新尝试。 LHC 本质上是一个超大型的粒子加速器，能把质子加速到前所未有的超高能量，再让两束这样的质子迎头相撞。一些理论预言，如果 “上帝粒子” 真的存在，那么在 LHC 设计能够达到的最高能量（ 14 TeV ）对撞下，它就应该要现身了。可惜，寻找 “上帝粒子” 的道路，从来就没有一帆风顺过。从设计建造到开始运行， LHC 一直事故不断，启动时间也一推再推。甚至直到今天，在已经运行了一段时间的 LHC 中，质子束流的能量也只达到了设计最高能量的一半。最高能量 14 TeV 的对撞，最早也要到 2014 年才能实现。

【大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）正是物理学家寻找 “上帝粒子” 所作的最新尝试。 LHC 本质上是一个超大型的粒子加速器，能把质子加速到前所未有的超高能量，再让两束这样的质子迎头相撞。】

【欧洲核子研究中心（CERN）的 LHC 实验图。（来源：io9.com）】

据说在 LHC 启动前，霍金押过 100 美元，赌 LHC 发现不了 “上帝粒子” 。不过，千万别让霍金的名气给忽悠了。他曾经跟物理学家基普 • 索恩（ Kip Thorne ） “豪赌” 过 3 回——第一回，赌天鹅座 X-1 双星是否包含黑洞；第二回，赌宇宙中有没有裸奇点；第三回，赌的则是黑洞会不会彻底抹杀信息。霍金的最终战绩是 0 胜 3 负，几乎与球王贝利预测世界杯冠军的战绩不相上下！

难怪 Sheldon 在夸海口时也不忘留了一丝余地，说自己快要弄清楚的是 LHC “尚未” 发现上帝粒子的原因。因为，如果对霍金的赌运还有那么一点信心的话， LHC 发现 “上帝粒子” 或许就只是一个时间问题了。不过，谁又敢说，这一回霍金就一定还会赌输呢？

如果能够找到上帝粒子，不仅标准模型功德圆满，下一次 Penny 再为体重烦恼时， Sheldon 就可以一本正经地插嘴说——这其实都是上帝（粒子）惹的祸了。

原文已发表于 果壳网 文艺科学主题站  《TBBT.S05E04：上帝粒子在哪里？》

12月10日，全国各地如果天气晴好，都将有机会观赏一场月全食，具体时间请参考：12月10日，星期六，前半夜，月全食！！。那么，月全食这种天象，应该怎么看才过瘾呢？
要回答这个问题，不如先看看月全食有哪些看点吧。月食是月球运行到地球阴影之中，阳光被遮挡而产生的由圆变缺再由缺变圆的一种天象。对于月全食来说，月亮就不只是变缺，还会整个被吃光，变成暗红色。因此，月食的主要看点之一，就是月亮表面的明暗变化。

相信你看到过或圆或缺的月亮挂在天上的情景，这说明只凭肉眼就能看到月亮的圆缺变化。如果想看得更清楚，最好准备一架望远镜。这里所说的望远镜，可以是路边摊上几十块钱的双筒镜，也可以是上千块钱的天文望远镜。对于月亮来说，任何望远镜只要光路正常，效果一定会比肉眼清晰很多。

【2004年5月5日，我拍的月全食前半程组图。】

不过，月亮的圆缺和明暗变化，并非月全食的全部看点。如果有机会去郊外光污染较小的地方观赏一次月全食，你就会有完全不同的感觉。满月时（没错，月全食必定发生在满月时），较暗的星星会淹没在如水的月光之中，这就是俗话说的“月朗星稀”。此时，天上除了明晃晃的大月亮之外，或许只有十几颗亮星还算比较显眼。

然而，随着月亮逐渐移入地影，月光逐渐柔和下来，夜空中的星星会一颗颗显现出来。不过在这个阶段，你的注意力一般会被月亮上的圆缺变化所吸引，无暇顾及其他。等到月亮完全被地影吞没，月光不再之时，环顾四周，你会发觉满天繁星好像突然间睁开了眼睛，甚至银河也会若隐若现，从暗红色的黑月亮旁边流过——在我看来，这才是月全食真正的魅力所在。

甚至，还不止于此。双子座流星雨是最稳定、最著名的流星雨之一，尽管每年12月14日前后才会达到流量峰值，但从12月初起，就会陆续有一些“先头部分”提前抵达。因此，在12月10日月亮完全进入地影变成暗红色的那段时间里，星河璀璨的夜空之中，看到双子座流星从繁星间划过，那几乎是一定的。

【这是新浪微博网友@jiahao1986 今年6月16日在澳大利亚拍的银河月全食，很能体现月全食真正的魅力。】

你会选择哪一种呢？

在《生活大爆炸》第 5 季第 3 集里，犹太人 Howard 带女友 Bernadette 到家中小住，却遇到一个对 Bernadette 来说相当尴尬的局面—— Howard 的老妈长时间霸占卫生间，让准备刷个牙就上床的 Bernadette 等到黄花菜都凉了。虽然 Howard 和他老妈都不介意她推门进去，但是 Bernadette 介意！好在 Howard 的老妈终于在关键时刻解决了 “大问题” ，她用了一句大有来头的话来描述自己的状态——

The eagle has landed！

这句话曾经作为大字标题，出现在 1969 年 7 月 21 日《华盛顿邮报》的头版头条。美国东部时间 1969 年 7 月 20 日下午 16 时 17 分 42 秒，登月第一人尼尔·阿姆斯特朗在月面上呼叫：“休斯顿，这里是静海基地，‘ 鹰’ 已着陆！” ——这一刻，标志着人类首次在地球以外的另一颗星球上着陆。而阿姆斯特朗所说的 “鹰” ，指的就是阿波罗 11 号飞船的登月舱。

[阿波罗 11 号登月舱“鹰” 号，背景中的星球为地球（来源：history.nasa.gov）]

且慢！阿姆斯特朗登月的第一句话，不应该是那句名言——“这是个人的一小步，人类的一大步” （That's one small step for man; one giant leap for mankind）——才对吗？当然不是。这句名言是阿姆斯特朗打开登月舱门，跳下舷梯，在月球表面上踩下第一个脚印时说的。而此时，距离 “鹰” 号登月舱在月面着陆，已经过去了将近 7 个小时。

“鹰” 号登月舱是阿波罗 11 号飞船中直接登月的部分，搭载着阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林这 2 名宇航员实现月面软着陆，并为他们提供了必需的生存保障。在他们风风光光实现人类历史上首次登陆月球壮举的同时，还有第 3 名宇航员迈克尔·柯林斯默默无闻地留守在指令舱内继续绕月飞行。任务完成后，登月舱上升级飞离月面，与等在轨道上的指令舱会合。 3 名宇航员在指令舱内会合后，抛弃登月舱上升级，点火启程返回地球。

[阿波罗 11 号飞船的登月舱，“鹰” 号。图中宇航员为巴兹·奥尔德林（来源：history.nasa.gov）]

“鹰” 号并非 NASA 建造的头一个登月舱。第一个登月舱随阿波罗 5 号升空，进行了首次无人飞行实验。第 2 个登月舱从未升空，目前在美国华盛顿特区的国家航空航天博物馆展出。从第 3 个登月舱起， NASA 开始为每一个登月舱命名。“蜘蛛” 号登月舱随阿波罗 9 号升空，进行了首次载人飞行实验。 “史努比” 号登月舱随阿波罗 10 号升空，实现了首次月面降落，最近时距月面仅 15.6 千米。从阿波罗 11 号到 17 号，登月舱依次被命名为 “鹰” 、“无畏” 、“水瓶座” 、“心宿二” 、“猎鹰” 、“猎户座” 和“挑战者”。其中最著名的，除了首次着陆月球的 “鹰” 号以外，就当数唯一没能登陆月球的 “水瓶座” 号了。

[1970 年 4 月 17 日，阿波罗 13 号指令舱载着 3 名宇航员在南太平洋海域平安溅落，“水瓶座”号登月舱在阿波罗13号返航期间起到了关键作用。图为当时打捞回收的场景。（来源：grin.hq.nasa.gov）]

“水瓶座” 号登月舱隶属于阿波罗 13 号，但它原本的使命在 1970 年 4 月 14 日宇航员杰克·斯威格特（Jack Swigert）说出另一句名言——“休斯顿，我们这里已经出问题了” （ Houston, we’ve had a problem here ）——之后，旋即宣告终结。阿波罗 13 号服务舱的氧气罐在飞向月球的途中发生爆炸，登月已经不可能完成，营救 3 名宇航员返回地球成了第一要务。

关键时刻，“水瓶座” 号登月舱起到了救生舱的作用，让 3 位宇航员在余下的 90 个小时太空飞行中勉强维持生存。登月舱上原本用来实现软着陆的减速火箭，则被用来加速阿波罗 13 号，使它在绕过月球之后立即返回地球。最终，1970 年 4 月 17 日，阿波罗 13 号的 3 名宇航员在美属萨摩亚东南方的南太平洋海域平安溅落。当 “我们已经在水上溅落” （We have splashdown）的声音在 NASA 控制中心里响起里，所有人都兴奋地鼓起掌来，与 “The eagle has landed” 时的掌声雷动不相上下。

有趣的是，在听到 Howard 他妈用 “The eagle has landed” 来表示 “大问题” 已经解决之后， Howard 自以为幽默地扭头对一脸尴尬的 Bernadette 所说的，正是这句 “We have splashdown” 。看来身为航天工程师的他，还真是时刻不忘秀他的航天冷知识啊！

本文已发表于果壳网 文艺科学主题站 《TBBT.S05E03：“鹰”已着陆！》