物理学家眼中的木星

苍穹宇宙，人们对此都有着深深的敬畏，物理学家们对宇宙的探索一直以来都没有停过。在7月4日美国国庆日这天，历经5年时间的长途跋涉之后，“朱诺号”（Juno）木星探测器即将进入环绕木星运行轨道，展开木星考察之旅。

木星应该早就不是什么新鲜事儿，不是热门了吧？NASA为什么会支持“朱诺号”再度拜访木星呢？

诚然，自天文学进入望远镜时代以来，天文学家们已经关注木星400年了。

早在1610年，意大利科学家伽利略就第一次举起望远镜观察了木星，发现了围绕木星转动的卫星。进入太空时代，飞向深空的航天器，也大都把木星作为必经之地和重点观测对象。不过，即便是已经研究了400年，木星已经告诉我们很多新奇的知识，但仍然有许多未解之谜吸引着天文学家，而对它的研究，与我们太阳系的起源息息相关。

所以，让我们沿着历史的脉络，看看木星曾经“说”了什么，还有哪些事情“欲说还休”，等待“朱诺号”和我们一起去探索发现吧。

1、古代的认识

木星是我们人类自古以来就认识的天体，属于“七曜”（太阳月亮和五大行星）之一，各民族对它的称呼各不相同，与各自的文化和信仰相关。

我们中国古代对于世界的基本组成有两种认识，一种是“阴阳”，阳气之精称为太阳，也就是照亮白天的日头，阴气之精称为太阴，也就是月亮，北宋沈括在《梦溪笔谈》里就以为它们都是“气”；另一种是金木水火土“五行”即五种元素，古人认为五行“在天即五星，在地即五岳，在人为五脏，在物为五色”（这种想象力也真是醉了）。所以根据五星的颜色，以五行命名。对木星更常见的称呼是“岁星”，因为古代有过“十二次”的星空，大致相当于起源巴比伦的“黄道十二宫”，而木星运行周期为11.8年，古代因此有过以木星对应十二次的纪年法。后来因为这个方法误差太大而放弃了。

实际上巴比伦最初定义“黄道十二宫”即12个星座，可能也是由于木星在黄道运行一周大致是12年而定义的，不过他们把木星视为他们的神灵马尔杜克（Marduk）。在印度教神话中把它视为众神之师Brihaspati或Guru，即“上师”或“王师”。

古希腊人把木星视为众神之王宙斯（Zeus），今天的希腊语仍是这样称呼的；罗马人全盘抄袭了希腊神话，只是把名字换了，木星因此被称为朱庇特（Jupiter）。实际上希罗神话中宇宙就是宙斯/朱庇特家族统治的。

在日耳曼神话中，木星是雷神托尔Thor，所以在作为日耳曼民族语言衍生的一个分支——英语中，把星期四（木星之日，木曜日）写成Thursday，即托尔之日。

木星在神话中的王者地位，是基于古人对于木星亮度的认识，它仅次于太阳、月亮，除了金星有时比它亮，它是当之无愧的夜空之王。

2、科学革命的推手

明亮的木星当然是天文学家始终关注的对象。早在公元2世纪，罗马的希腊裔天文学家托勒密构建了地心说的木星轨道模型，指出木星的轨道周期为4332.38天，即11.86年。中国天文学史家席则宗院士指出，依据唐《开元星占》引录甘德论及木星时所说的“若有小赤星附于其侧，是谓同盟”等语，公元前4世纪天文学家甘德已观测到了木星最亮的卫星木卫二。如果这一点无误的话，那么甘德发现木星卫星比伽利略还要早近2000年。

1610年1月，伽利略用他自己制作的望远镜观测了木星，发现木星旁边有三颗星，一开始他还以为这是恒星。到了3月份，他观察到了第4颗，也证明这四个都是围绕木星运行的，称之为卫星。在同年出版的《星际信使》中，他详细介绍了这一发现，并把这4颗卫星献给了当时统治佛罗伦萨的美迪奇家族，因为这家有4个兄弟，称之为“美迪奇之星”。不过天文学家们没有同意这个称呼，后来统称之为“伽利略卫星”，个体的名字则按照比伽利略略晚观测木星的另一位天文学家的建议，用神话中朱庇特的情妇Io、Europa、Callisto和奥林匹斯山上酒宴侍者Ganymede来命名，后来其他木卫发现之后的命名也延续了这个“神话传统”。（关于“朱诺号”以及木星及各卫星命名的八卦，点这里：《趣说“朱诺号”|为了保证成功，NASA把如意算盘都打到神仙头上了！》）

伽利略卫星的发现，使我们第一次了解到宇宙中存在着并不直接围绕地球运动的天体，这与伽利略对金星位相等观测一起，证明地球并不是宇宙的中心，从而支持并且发展了哥白尼的日心说。有了这样一个强有力的证据，从这时开始，伽利略开始公开支持哥白尼理论，从而把科学革命推向了高潮。后面发生的伽利略和罗马教廷、科学与宗教故事，已经有连篇累牍的文献讲述和分析，众说纷纭，这个暂且不表了。

在“朱诺号”携带的由意大利航天局提供的一块铝制铭牌上，刻着伽利略的手迹，意思如下：

（1610年1月）11日的情况是这样的，最靠近木星的那颗星只有另一颗的一般大小（指亮度），它们挨得也非常近；在之前几个晚上，观察到的这个三颗星看起来一样大小，间距也相等；所以这就证明，存在三颗此前不为任何人所知的星在围绕着木星运行。

On the 11th it was in this formation, and the star closest to Jupiter was half the size than the other and very close to the other so that during the previous nights all of the three observed stars looked of the same dimension and among them equally afar; so that it is evident that around Jupiter there are three moving stars invisible till this time to everyone.

在这段时间，入夜之后，木星从西方地平线上逐渐升起。让我们走出房间，望着木星，静静地想象这段平静叙述之下掀起的思想风暴吧。