在一个晴朗的夏日，我驾车穿越智利北部的阿塔卡马沙漠(Atacama Desert)。这是地球上最干燥的地方之一。在距离安托法加斯塔城(Antofagasta)100公里左右的地方，我突然看到了峰顶几乎被铲平的帕拉纳山(Cerro Paranal)，山顶上直立着4个银色的圆柱形建筑，每个建筑里有一个巨大的望远镜。这4架望远镜组合在一起，是地球上聚光能力最强的一套天文仪器。

近年来，智利的这个地区成了天文学研究的前沿中心，这里有两大工程正在建设之中，竣工后将极大地扩展我们对宇宙的了解。我想要亲自了解此中的原因。

青年天文学家劳拉·文图拉（Laura Ventura）出生在意大利，在加那利群岛（Canary Islands）上做了大量的工作。她将为我当导游，带我参观帕拉纳天文台。

到了帕拉纳天文台，海拔2635米的山顶鹤立鸡群，周围的高地绵延起伏，朝着薄雾笼罩下的太平洋方向延伸。文图拉解释说:“这个山顶就像沙漠里的一个岛屿。我们距离海岸只有12公里，但我们看不到海。”大气中的逆温层通常会将雾气和水汽控制在天文台的高度之下。来自太平洋的气流平稳地在逆温层之上通过，天文台上方的天气能够全年保持晴朗、平静、干燥。这样的条件造就了最完美的天文观测环境，几乎没有会影响天文观测的水汽和湍流。水汽和湍流阻碍光线穿过大气层，能赋予星光诗意的光芒，但却会妨碍天文学家对宇宙的观察。

天文学家意识到， 帕拉纳山顶是观察天空的绝佳地点，所以由14个国家于1962年联合成立的欧洲南方天文台（简称ESO）选择了帕拉纳山，在山顶建造4架巨大的望远镜，每一架望远镜都装备了一面直径8.2米的高级反射镜。这些望远镜造价高达6亿美元，将在21世纪最初几年建成；这将是世界上最先进的天文台。

每架望远镜都被安置在一个高达27米的围栏内。那天傍晚，我步行通过了其中的一片场地。在我的上方，功能强大的望远镜发出平稳的嗡嗡声，在一套先进的计算机系统的指挥下，追踪着天空中各个天体的运动轨迹。已经行进了几百万年、甚至几十亿年的星光碰到主镜面，就会被反射在主镜面上方的一面小一点的镜子上，小镜子再将光线反射到分析仪器中。通过研究被精确聚集的光线，天文学家可以判断遥远观测对象的物质构成及其接近我们或离开我们的速度。

黄昏时分，我进入了天文台的控制室。工程师和技术人员精心维护望远镜，保持望远镜始终处于最佳工作状态。五六个天文学家正在控制室内观测天象。望远镜是高度自动化的，天文学家可以在慕尼黑附近的欧洲南方天文台总部操控望远镜，但他们还是喜欢亲临现场，这样万一出现天气变化或其他原因，他们就能调整观测计划。帕拉纳天文台吸引了来自世界各地的天文学家，他们要提前一年提出观测申请，并接受一个负责时间分配的委员会的仔细审查。观测申请如果能够获得批准，可以再在6个月内得到连续几个夜晚的观测时间。

来自瑞士的年轻科学家多米尼克·奈夫（Dominique Naef）就是这样的一位天文学家。他在帕拉纳天文台的研究员职位是个例外，他可以在这儿工作三年，研究他自己的项目，搜寻自己要找的行星，并帮助别人。太阳系之外的所有行星都彻底地消失在它所环绕的恒星的灿烂光芒之中，因此奈夫不能指望直接看到太阳系之外的行星。他观察行星运动中具有重复性的细微变化，因为这样的变化可能是附近行星引力的信号。迄今为止，奈夫的研究尚未发现任何行星，但他并没有放弃希望。

“能观测到新的行星，那感觉是非常美好的。我们现在已经认识了300多个太阳系以外的行星，但我得承认，当我发现一个新行星时，我依然会有很特别的感觉。”奈夫说。“在你发现轨道数据的那一刻，尽管你只是在摆弄一些数字，无法‘看见’你的发现，但你会觉得自己像是一个探索者，是第一个看到这个行星的人。”

满头红发的马克·麦考林（Mark McCaughrean）是英国埃克塞特大学的天体物理学教授，他和一位同事一起来到帕拉纳天文台，研究X光辐射量特别大的年轻恒星。天文学家研究的不仅仅是可见光。在宇宙电磁辐射光谱中，可见光只占一小部分，其他还有伽马射线、X光、紫外线、红外线、热辐射和无线电波等。麦考林告诉我:“通过研究X光，可以发现异常年轻的有趣的恒星。通过研究正在形成恒星的星系团，我们有望发现太阳及其行星早期演变的秘密，甚至可能发现地球上的生命起源之谜。”

带着对恒星起源的思考，我走到外面。抬头凝望夜空，成千上万的点点星光让我震惊。在许多较小的星星的陪衬下，南十字星座中的4颗明亮的恒星在夜空中闪闪发光。我们的银河系汇聚着亿万颗星星的光芒，像一条乳白色的带子，横跨天空。

我在世界各地旅行时， 从未看到如此清晰的星星。这里的星空与都市天空中稀稀拉拉的几颗星星形成了巨大的反差。

我意犹未尽地离开了这几个宇宙哨兵，转向驻地。天文台的生活区是一栋未来派风格的建筑，楼顶是带网格的圆顶，楼里有天文台的办公室、工作人员和访客的宿舍、绿荫环绕的游泳池和自助餐厅。为防止楼里光线影响到山顶上敏感的天文观测仪器，这栋楼建造在背离望远镜的那面山上，面朝山下。这种设计取得了惊人的效果:从生活区透出的光线总量仅相当于一只冰箱灯泡所发出的光。

进入该建筑物后，我顿时觉得很潮湿。文图拉告诉我，这只是一种错觉。生活区的相对湿度大约为35%；按正常标准，这样的湿度比较低，但远远高于生活区之外的湿度，外面的湿度一般不到10%。湿度如果低于30%，会使皮肤、喉咙和鼻子异常干燥；因此，生活区的潮湿空气对生活在其中的人来说，是一种十分愉快的调剂。

吃晚饭时，文图拉解释说，我们头顶上的望远镜的观测能力即将得到强化，因为现在应用了一项叫做“干涉测量法”的技术。干涉测量法将各个仪器的观测结果联合在一起，实际上等于创造了一台直径达140米的望远镜。凯瑟琳·塞撒斯基（Catherine Cesarsky）说:“干涉测量法极大地提升了望远镜的细节成像能力。”塞撒斯基是欧洲南方天文台前任台长，刚刚卸任。这些细节影像记录了遥远的研究对象的发光、爆炸和死亡过程，这个过程为我们理解宇宙的起源和消亡提供了答案。

克服了技术上的巨大挑战之后， 帕拉纳天文台的天文学家现在使用干涉测量法来研究天体的红外线辐射。为了一睹干涉测量法最先进的应用，我在飞扬的尘土中驱车300公里，赶往东北方向的查南托高原（Chajnantor plateau）。这个地方在智利、阿根廷和玻利维亚三国边境的交汇之处。阿塔卡玛大型毫米波及次毫米波干涉阵列（简称ALMA）的控制中心就坐落在这里。这可能是世界上最大的天文建筑项目，将花费13亿美元，需要耗时6年才能建成。

这里有至少64架碟形天线，其中大部分天线的直径达12米；这些天线间隔分布，相互间的距离最远达18公里。它们将为天文学家提供有史以来最详尽的宇宙图像。尤为特别的是，ALMA的天线将探测到可被大气中的微量水汽所吸收的毫米级和次毫米级的辐射波。这些辐射波携带着来自“冷宇宙”的信息；冷宇宙是大片缺乏足够热量、无法像恒星那样辐射发光的空间区域。在查南托高原上，空气中的水汽含量始终不到伦敦或洛杉矶水平的十分之一，因此被选中，成为ALMA的基地。查南托高原附近沙漠中的一些地方从来就没下过雨。

但这个地方存在着一个难题。查南托高原的海拔高达5100米，比地球上任何有人居住的地方都要高。在这里稀薄的空气中，即使最强壮的人在活动几小时之后，也会筋疲力尽。结果，大家就在海拔高度还可以忍受的2900米处建立了一个大本营，作为工作支持站（简称OSF）。大本营里设有办公室、机器加工车间和实验室，四周环绕着许多房车。房车虽然很简陋，但足以让工作人员睡个好觉。在这里，来自欧洲、北美、日本和中国台湾的天文学家和工程师与他们的智利伙伴合作，正在装配无线电天线。

英格兰天文学家理查德·希尔斯（Richard Hills）身材结实，精力充沛。他最近作为项目科学家加入ALMA项目。在他的带领下，我参观了大本营。希尔斯发现，这里的工人只要有机会，就喜欢逃到附近的旅游城市圣佩德罗阿卡塔玛（San Pedro de Atacama）过一夜；尽管如此，希尔斯十分钦佩工人们的奉献精神。

在一大片机器加工区域里，昂首矗立着一台巨型起重机。工程队正在装配头五架天线。装配完成后，每一架天线重约100吨，比一架满载的波音737喷气式飞机还要重。为了将天线运到查南托高原上，从德国调用了两辆重130吨、有28只轮子的运输车。这两辆车比你在高速公路上可能见到任何车辆都要宽许多。运输车恰似一只巨型甲虫，用它那8米宽的巨钳夹起一架天线，慢慢地、慢慢地把天线运上高原，最高时速只有12公里。最后，这两辆运输车还将根据天文学家的需要，移动天线，根据所需观测的天空范围的大小，调整天线间相隔距离的远近。

在前往查南托高原之前，我必须通过心脏、血压和吸氧量测试。接着，我乘车踏上了旅程。一路上，我小心翼翼地深呼吸；为了缓解高海拔荒漠地区所造成的脱水现象，我尽可能多地喝水。

到达这片荒原之后， 我踏出车子，尽量平稳地呼吸。尽管我使用了一个小氧气瓶，但还是很快就感觉到头痛欲裂——这是高海拔地区很常见的一种副作用。当希尔斯描述ALMA阵列如何工作时，我的思路有点跟不上他的介绍。

干涉测量法的核心是一套计算机系统。这套计算机系统将比较天线接收到的海量数据。“它的功能相当于一千万台高速个人计算机，”希尔斯自豪地说。每架天线接收到的信号之间存在极微小的差异，经过分析后，这些微小的差异可以让天文学家极其精确地描绘天空。到2010年底16架天线都安装到位之后，ALMA就能够正常发挥其功能了。希尔斯告诉我说:“到2012年，阵列将全部投入运行。到那时，它对宇宙的观测将比其他任何天文台都更为精细。”

ALMA将是一台时间机器，可以观测到已经在宇宙中遨游了几百万或几十亿年的射线。现在，宇宙的历史有140亿年；通过ALMA，我们可以了解到宇宙后三分之一的历史。希尔斯解释说:“我们正试图确定我们地球的起源以及我们的太阳和它的行星是如何形成的。现在，我们能够观测到正在形成的行星，因为我们能看到光学望远镜无法穿透的气体尘云团的深处。”

位于智利北部高海拔干燥荒原上的天文台已经为科学研究做出了贡献。塞撒斯基注意到，在近年来的每个天文学会议上，来自帕拉纳天文台的观测结果都成为众所注目的焦点。ALMA的影响力将更加被人关注。

你或许会说，这一切对天文学家而言都很重要，但我们的社会为什么要投入如此多的时间、精力和金钱去了解宇宙呢？英国已经加入了欧洲南方天文台联盟，支持帕拉纳和ALMA天文台，英国皇家天文学家瑞斯男爵（Lord Rees）为此感到自豪。他认为，人们都向往着发现相互之间的关联。他说:“就整个人类历史而言，所有文化中的人都凝视过天穹，并以他们自己的方式诠释它。天文学是最卓越的全球文化。从宇宙起源到行星形成，从生物圈的出现到能够思考的人类大脑的出现，这一切相互关联，形成一条奇妙的链子。不了解这条奇妙的链子的人，在智力上是赤贫的。”

本文作者唐纳德·戈德史密斯（Donald Goldsmith）是纪录片《400年的望远镜历史》（Four Hundred Years of the Telescope）的合著者，该片是2009年PBS电视台为纪念伽利略第一次使用望远镜观测天体而拍摄的特别节目。