， 所以 學生 們 會 看到 藍色 的 煙 。 接著 我 會 進行 這 個 示範 實驗 的 下 一 步 — — 把 那些 煙 吸進 肺 裡 一 分鐘 左右 再 呼出來 。 這 不 是 件 容易 或 對 身體 好 的 事 ， 但是 為了 科學 ， 你 偶爾 需要 做 點 犧牲 。 學生 們 這時 就 會 看到 白色 的 煙 — — 我 已經 創造出 一 朵 白雲 ！ 那些 微小 的 煙顆粒 在 我 的 肺 裡 變大 了 ， 因為 肺 裡 有 許多 的 水蒸氣 。 所以 ， 這 時候 各 種 顏色 的 光 散射 程度 都 相同 ， 散射 後 的 光 就 呈現 白色 。 光 從 藍色 變成 白色 ， 這 過程 真的 非常 奇妙 ！ 利用 這 個 示範 實驗 ， 我 可以 一 次 回答 兩 個 問題 ： 為什麼 天空 是 藍 的 ？ 為什麼 雲 是 白 的 ？ 其實 ， 還 有 第三 個 非常 有趣 的 問題 ， 它 與 光 的 偏振 有關 。 我 會 在 第5 章 討論 這 個 問題 。 有 一 次 我 和 學生 們 在 偏僻 的 鄉間 露營 時 ， 我 將 仙女座 星系 指給 他們 看 ， 那 是 唯一 一 個 你 可以 用 肉眼 看到 的 星系 ， 距離 我們 約 兩百五十萬 光年 （ 相當於 兩千四百萬兆 公里 ） 。 就 天文學 的 距離 而言 ， 這 就 像 在 隔壁 而已 。 它 由 兩千億 顆 恆星 所 構成 。 想像 一下 ， 兩千億 顆 恆星 ！ 但 在 我們 眼 中 ， 卻 只是 發出 微光 的 一 小 塊 模糊 區域 。 我們 還 看到 許多 隕石 ， 多數 人 稱 之 為 流星 。 如果 你 有 耐心 ， 每 四 、 五 分鐘 你 就 可以 看到 一 顆 流星 。 那 時候 還 沒有 人造衛星 ， 但是 現在 你 已經 可以 看到 一 大 堆 這 種 東西 。 現在 有 超過 兩千 顆 人造衛星 繞 著 地球 運行 ， 只要 你 專心 望 著 天空 五 分鐘 ， 幾乎 就 可以 看到 一 顆 ， 尤其 是 在 日落 後 或 日出 前 的 幾 個 小時 內 ， 那時 太陽 對於 那 顆 人造衛星 而言 尚未 日落 或 已經 日出 ， 所以 陽光 可以 被 那 顆 人造衛星 反射到 你 的 眼睛 。 人造衛星 離 地球 愈 遠 ， 地球 的 日落 與 人造衛星 的 日落 時間 就 會 差 愈 多 ， 你 也 就 能夠 愈 晚 看到 它 。 你 可以 辨識出 人造衛星 ， 因為 它們 的 移動 速度 比 天空 中 的 其他 東西 都 來得 快 （ 除了 隕石 之外 ） ； 但 如果 它 會 對 你 眨眼睛 ， 請 相信 我 ， 那 是 飛機 。 仰望 星空 時 ， 我 總是 特別 喜歡 把 水星 指給 旁人 看 。 因為 它 是 最 靠近 太陽 的 行星 ， 所以 我們 很 難 用 肉眼 看到 它 。 一 年 大約 只 有 二十幾 天 適合 觀看 它 。 水星 每 八十八 天 就 繞 太陽 一 圈 ， 這 也 解釋 了 為什麼 它 是 根據 羅馬 神話 中 的 快腿 信差 而 命名 的 。 它 不 容易 被 看到 的 原因 是 ， 它 的 軌道 非常 靠近 太陽 ， 我們 從 地球 上 看 著 它 的 時候 ， 它 離 太陽 的 角度 從來 不會 超過 25 度 ， 也 就 是 比 十一點鐘 時 兩 根 指針 所 夾 的 角度 還 小 。 你 只 能 在 日落 後 或 日出 前 的 片刻 ， 而且 只有 在 從 地球 望去 它 離 太陽 最 遠 時 ， 才 看得見 它 。 在 美國 ， 它 總是 出現 在 地平線 附近 ； 你 幾乎 一定 得 在 鄉間 才 能 看到 它 。 所以 ， 當 你 真正 發現 它 時 ， 那 是 多 棒 的 一 件 事 ！ 觀 星 將 我們 與 浩瀚 的 宇宙 連接起來 。 如果 我們 一直 注視 夜空 ， 讓 眼睛 有 足夠 長 的 時間 調適 ， 就 可以 看到 位在 我們 身處 的 銀河系 最 外圍 的 結構 — — 內含 一千億 到 兩千億 顆 星 ， 它們 聚集 在一起 ， 好像 被 織成 一 片 半 透明 的 織品 ， 細緻 而 迷人 。 宇宙 大 到 讓 人 無法 想像 ， 但是 你 可以 考慮 從 銀河系 開始 嘗試 理解 它 。 目前 的 估計 是 ， 宇宙 中 星系 的 數目 ， 就 和 我們 自己 星系 裡 恆星 的 數目 一樣 多 。 事實 上 ， 透過 望遠鏡 觀察 外太空 時 ， 所 看到 的 大多 是 星系 ； 以 這麼 遠 的 距離 ， 我們 是 不可能 區別出 一顆顆 恆星 的 。 或者 ， 想想 最近 才 發現 、 由 許多 星系 所 構成 的 「 長城 」 ， 它 是 已 知 的 宇宙 中 最 巨大 的 結構 。 發現 「 長城 」 的 是 史隆 數位 巡天 計畫 （ Sloan Digital Sky Survey ） ， 一 個 結合 了 超過 三百 位 天文學家 與 工程師 ， 以及 二十五 間 大學 與 研究 機構 的 人力 與 物力 的 大型 計畫 。 計畫 專屬 的 那 部 史隆 望遠鏡 每 天 夜裡 都 執行 觀測 ； 它 從 2000年 開始 ， 至少 會 運作 到 2014年 。 「 長城 」 的 長度 超過 十億 光年 。 你 是 不 是 開始 覺得 天旋地轉 了 ？ 如果 還 沒有 ， 那麼 請 考慮 這 個 事實 ： 可 觀察到 的 宇宙 （ 不 是 整 個 宇宙 ， 只 是 我們 可以 觀察到 的 部分 ） 直徑 大約 有 九百億 光年 。 這 就 是 物理 的 威力 ！ 它 告訴 我們 ， 我們 所 觀察到 的 宇宙 是 由 大約 一千億 個 星系 所 構成 。 它 還 告訴 我們 ， 在 我們 可 觀察到 的 宇宙 裡 的 所有 物質 中 ， 只有 4％ 是 一般 的 物質 ， 也 就是 構成 恆星 和 星系 （ 以及 你 與 我 ） 的 物質 ； 大約 有 23％ 是 所謂 的 「 暗 物質 」 ， 是 看 不 見 的 — — 我們 知道 它們 存在 ， 但 我們 不 知道 它們 是 什麼 ； 剩下 的 73％ 是 我們 宇宙 中 最 大 宗 的 能量 ， 稱為 「 暗 能量 」 ， 它們 同樣 看 不 見 ， 也 沒有 人 對於 它們 到底 是 什麼 東西 有 任何 的 概念 。 結論 就 是 ： 我們 對於 宇宙 中 96％ 的 質量 或 能量 是 完全 無知 的 。 物理 已經 解釋 了 許多 東西 ， 但 我們 還是 有 許多 奧祕 要 去 解開 ， 而 我 覺得 這 是 非常 令 人 興奮 、 具 啟發 意義 的 事 。 物理 探討 人們 所 無法 想像 的 無垠 廣袤 ， 但 同時 它 也 能 鑽到 非常 小 的 範圍 內 ， 去 探索 最 小 的 物質 ， 例如 微中子 （ neutrino ） ， 它們 和 質子 比起來 非常 微小 。 那 就 是 剛 踏入 這 個 領域 時 ， 我 大半 的 時間 在 做 的 事 。 我 研究 最 微小 的 東西 ， 測量 並 記錄 從 放射性 原子核