作為南京大學天文與空間科學學院院長，天文學家李向東多年深耕於高能天體物理領域，治學嚴謹而卓異，攻克了一系列關於黑洞和中子星的難題；作為「宇宙美學」的審美傳遞者，他以獨特的天文視角考量世界觀、生命觀——宇宙是他研究的物件，也是想象的源泉、藝術的搖籃。
中國人把夜空中那條明亮的光帶叫作銀河或者天河，實際上對應地上的母親河黃河；希臘神話則把它稱為「乳之路」，是女神赫拉的乳汁；而北美的印第安人則認為那是靈魂的上天之路。
李向東不僅喜歡探索文化中的天文現象，也宣揚宇宙執行背後的物理機制。
總覽人類自身與周遭環境、與天體之間的聯系，然後了解自然調控生命的法則，才能理解生命的內涵和個體在無窮宇宙中的意義。
Green BAZAAR 「中國審美100人」特邀南京大學天文與空間科學學院院長李向東，與他聊聊美麗與危險並存的宇宙，看看他如何將科學與審美交融，聽聽他分享關於「天地境界、宇宙情懷」的故事。
南京大學天文與空間科學學院院長、教授、博士生導師；教育部「長江學者」特聘教授，國家傑出青年基金獲得者，教育部高等學校天文學類教學指導委員會主任委員。研究領域為高能天體物理，研究物件包括黑洞、中子星、超新星、Ｘ射線雙星等。
他不僅專攻深奧的天體物理科學研究，而且長期堅守在教學一線，向本科學子講授有人文情懷的天文學知識。比如【宇宙簡史】是他近幾年精心打造的課程，該門課將天文魅力與科學方法相結合，強調豁達的人文情懷、高尚的審美品格以及正確的世界觀，獲學生好評無數。
天文不僅研究宇宙，更與文化緊密相連。透過天文觀測，人們不斷想象著自然，並探索與自然的關系。
首先請你向讀者們介紹一下，天文研究的是什麽？
有一個通俗的說法：以地球大氣層為分界線，天文學研究大氣層以外的天體，大氣層以內的則是地球科學、大氣科學和地理學的範疇。
實際上，地球本身也是一個天體，也是天文研究的物件之一。
因此，天文研究的範圍很廣：從地球到太陽系、銀河系、河外星系，直至整個宇宙。
地球
宇宙全覽
天文與生活聯系得十分緊密吧？
天文與我們息息相關！
這要談到天文研究的兩個主要目標：一是實用，二是探索人與自然的關系。
實用表現在兩個方面：天體的方位與計時。
以古代來說，人們「日出而作，日落而息」。遊牧民族逐水草而居，農耕民族按時令播種收獲，主要透過天上日月星辰的位置來判斷當下所處的位置和時節。以現在來說，現代天文學以專業科學的方法研究、理解天體的位置和運動，從而建立了精確的時間系統和空間參考架。
「祝融號」火星車 ©中國行星探測
在日常生活中我們可能感受不深，但在導航定位時高精度天體測量就發揮著重要作用。比如中國月球、火星探測計劃中探測器何時入軌、在哪兒降落等是任務成功實施的關鍵，這些都離不開天文的支撐。
探月工程系列紀錄片【我們的征途】，嫦娥五號順利被運載至地月軌域起點 ©CCTV
天文研究有什麽特點？
天文研究在某種程度上類似於考古。
因為光速有限，我們接受到的天體的輻射都是過去產生的。
例如，你白天每時每刻看到的太陽是8分鐘前的太陽，夜晚看到的織女星是25年前的織女星。
天文學家透過分析這些過去的資訊來還原天體的性質和演化歷史。
實際上，天文現象也提供了考古研究的重要資料。
比如夏商周的斷代中就運用了天文學方法。根據文獻記載在某個朝代某一位置的天象，我們透過對天體運動的反向推演，看看它回到當初的位置需要多長時間，就可以比較可靠地確定這個天象發生時的準確時間。
北京古觀象台上的清朝天文儀器 ©CCTV
而所謂人與自然的關系，是人類一直以來都迫切試圖理解的問題：我們作為一個有智慧的族群，在自然中到底處於什麽樣的位置？這體現了對自身價值的一種定位，且通常體現在文化現象中。
古人的天文研究是什麽樣的？
比如，中國人傳統上有「天人合一」的觀點。古人對自然的觀念與現代人迥然不同，往往把人看成自然的一部份。
也有很多天文現象從科學的角度是古人不了解、也無法了解的，但可以在文化中找到它們的位置。比如後羿射日、嫦娥奔月的傳說，反映出當時人們對天體、天象不知其詳，只好透過有限的經驗加以大量想象，把自身帶入神話傳說的場景中思考，塑造出與天體互動的形象，因此人是關於大自然的宏大敘事中的一個組分。
嫦娥奔月圖，宋，劉松年
©中國台北故宮博物院藏
日月合璧五星聯珠圖 （局部），清，徐揚
©中國台北故宮博物院藏
為什麽自古以來人類都對天文如此感興趣？
世界各地都流傳著與天文有關的神話：除了上述中國的傳說，國外無論希臘、羅馬、埃及、北歐等神話中都有各自的太陽神、月亮神以及星宿神話。
首先，先民的力量遠比現代人脆弱，與星辰相關的神話或者宗教，對無助的心靈能起到安慰作用。
其次，古人對天文感興趣，從根本來說，是對自然感興趣。
眼前的山川河流再雄偉，也無法超越認知的現實；而天上的星辰就不同，可以被想象成無數種圖案、生物、神靈和故事，既充當了現實世界的映像，又可以讓人們超脫當下的時空。
銀河的起源（El nacimiento de la Vía Láctea），魯本斯 ，1636年至1638年 ©西班牙馬德裏普拉多美術館
馬王堆一號漢墓帛畫，天上部份
可以分享你覺得本土文化中有意思的天文現象嗎？
由於認知系統與思維模式不同，中西方對於星空的想象可以說大相徑庭。
中國是最早、最完整、最細致的研究天文的國家之一。
敦煌【全天星圖】是現存最古老的星圖之一，繪制於唐中宗時期，現藏於倫敦大英圖書館。星圖顯示了每個農歷月和北極地區，有明確的標記和命名的恒星，總共有1345顆恒星
比如，【春秋】中大量記載了天文現象：「秋七月，有星孛入於北鬥。」「星孛」即哈雷彗星，這是世界範圍內目前所知最早有關哈雷彗星的記錄。不只【春秋】，周期性的彗星每次劃過地球，在中國都有可證實的文獻記錄。古人覺得彗星非吉兆，所以叫作「掃把星」。變星、客星也如此，天上的某顆星突然變亮、後來又黯淡下去。北宋年間（公元1054年），天關（金牛座）出現了一顆客星，在長達幾周的時間裏這顆星在白天都可以看到。當時的星官選擇將此事遲報、甚至瞞報——皇帝肯定不喜歡不吉利的現象。
「秋七月壬辰朔，日有食之，既。」【春秋】共記錄了232年間的37次日食。書中記載，春秋時兩國交戰，突然發生了日食現象。先民迷信地認為上天發怒，要降下責罰，旋即停止交戰。【漢書】寫道，漢明帝因永平八年冬的一次日食而下「罪己詔」。作為天之子，上天發出了警告，於是皇帝只得趕緊自我反省。
以上例子說明，古人會系統性地觀察天空，而且把「天象」與「人事」相關聯。帝王降生、自然災異，是與天文現象相互影射的，這才會出現「天象」與「天相」之分。
哈雷彗星
日食
藝術成就想象，天文始於觀察。
天文與藝術的關聯同樣緊密。李向東是科學家，也是科幻作品愛好者。
關於天文的影視或文學作品可真不少，你常看嗎？
我很喜歡看和天文有關的科幻作品，無論是影視還是文學作品。比如【三體】，小說和電視劇我都看過，我們學院裏也有老師曾任科幻影視劇的科學顧問。
上：【三體】電視劇片段 ©騰訊影片
下：三體叢書 ©中國教育圖書進出口有限公司
我會抱著批判的態度去欣賞這些作品，偷偷替觀眾找到科學上的紕漏。當然，所謂科幻作品，就是寫出經驗之外、超越平常的事物，不可能每樣都描繪得科學嚴謹，往往靠強烈的視覺沖擊與宏大的世界架構吸引人們的眼球。
上：【星際穿越】電影片段
下：【星際穿越】劇照
天文也算是一種美學，有讓你印象深刻的天文照片嗎？
讓我印象深刻的「天文美學」是美國國家航天局（NASA）釋出的美麗壯闊的星空照片，其實它們是經過人為加工後的影像。
韋伯望遠鏡 ©NASA
哈勃望遠鏡、韋伯望遠鏡拍攝的天體既有類似太陽的恒星，也有很多星雲、星系。
太陽和恒星的溫度大概是幾千攝氏度，它們的峰值輻射波段主要是可見光；而大多數氣體雲的溫度要麽更高要麽更低，它們發射出的輻射是肉眼不可見的。
哈勃望遠鏡 ©國家地理
為了將這些資訊傳達出來，天文學家常用不同的色彩來代表不同的溫度。這原本只是一種技術手段，但不經意間呈現出人們透過感官無法領略的宇宙之美。
NASA @EuropeanSpaceAgency, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration
星雲
銀河
你認為藝術可以幫助我們更好地欣賞和理解天文嗎？
從科學的角度來說，藝術無法直接推動天文學發展。
但是我認為，藝術可以幫助科研人員提高研究的品位。
很多科學家有這樣的信念：在一大堆關於天體和宇宙的假說中，內容最簡潔、形式最優雅的那個更可能反映了世界的真實面目（這就是著名的奧卡姆剃刀原理）。
事實上，很多粒子物理學家就在追求用一種理論，即超越廣義相對論和量子理論的「萬物理論」，來解釋宇宙中的一切現象。另外一個著名的例子是，蘋果公司產品的工業設計在很大程度上受到喬布斯追求極簡的藝術品位的影響。另一方面，我覺得科學在某種程度上能夠助力藝術的發展，影響人們的審美取向。宇宙和宇宙觀可以極大地激發藝術家的創作靈感，影響他們的創作風格和表現手法。
星體爆炸 ©NBC
此外，最近討論得很火熱的人工智能（AI），不僅正在改變科學研究（包括天文研究）的範式，也可能會顛覆傳統的藝術創作的內容和方式。
藝術和天文的交匯點你認為在何處？
美國科學作家霍華德·布魯姆曾說：「科學與藝術擁有共同的使命——以前所未有的角度觀察，從平凡的事物中發現驚喜。」
對每天習以為常的日升日落，也有人思考其意義所在，19世紀德國天文學家歐伯斯就是其中之一。他提出了一個著名的悖論，叫「歐伯斯佯謬」。大致意思是：如果宇宙是永恒的、無限的，天上的星星是均勻分布的，那麽就不可能有白天與黑夜之分——因為即使在黑夜，也就是我們背向太陽的時候，也有無數道星光會照耀我們。
只需簡單計算就會發現，我們此刻接受到的光強和在白天是完全相同的。這個違反常識的結論告訴我們，宇宙要麽是有限的，要麽是變化的。
你看，在不經意的日常生活中竟蘊藏著超越天地的宇宙規律，是不是想一想就會讓你有種窺破天機、心潮澎湃的感覺？但要發現和欣賞這種美，得有強烈的好奇心、敏銳的觀察力和縝密的邏輯推理能力。
我覺得在藝術中可能也有同樣的道理。
藝術家透過細致的觀察，用不尋常的視角發現平凡事物中的美，然後以獨到的手法展現出來，引起讀者、觀眾或聽眾的共情和共鳴。 從這個意義上來說，科學和藝術都體現了人類運用智慧對美的追求。
唐代敦煌星圖的細節，描繪了北極地區
意大利畫家喬托 在【三王來拜】中將1301年哈雷彗星回歸的情景描繪其中，因此歐洲航天局在上世紀80年代發射的哈雷彗星探測器也由此被命名為喬托號
審美不斷叠代更新以適應當下處境。天文的科學研究會是這樣的嗎？
天文學的研究不是平滑而線性的，相反，它有時是跳躍和顛覆性的。
天文學家透過觀察、分析、假設和推理，構建了關於天體和宇宙的模型；然後借助望遠鏡來進行觀測檢驗。一旦出現矛盾之處，先前的理論大廈就產生了裂痕，於是再嘗試建立新的模型。
如此迴圈往復，不斷上升，逐步建立了大爆炸宇宙學等理論。
這種科學發展的跳躍性甚至飛躍性，對人的世界觀和審美觀產生了巨大的沖擊。
以16世紀哥白尼的日心說為例。在此之前，人們普遍認為以地球為中心、其他天體圍繞其旋轉的宇宙是和諧、優美的，而顛覆傳統的新理論往往受到同行的嘲笑與無視，日心說一開始也不例外。
但隨著日心說得到越來越多的觀測支持，以及後來牛頓建立了萬有重力理論，日心說由小眾的、醜陋的學說逐步轉變為大家認為理所當然的正統觀點。
科學研究中這種始終帶有缺憾的美和人們對更高層次美的追求，既是科學進步的動力，也會波及到藝術及其審美方向的改變。 藝術家往往是敏感的，特別關註對於自然的看法。天文研究不斷發現超乎想象的「新世界」，奇異的行星、黑洞、星系等激發了藝術家對浩瀚宇宙和未知世界的想象與描繪，成為藝術家創作的靈感源泉。
銀河的起源，丁托列托 ©英國國家美術館藏
羅納河上的星空，梵高 ©法國巴黎奧賽博物館藏
在天文的數碼與公式背後，其實反映著我們內心的自省。
李向東用「大」與「小」意義的對比告訴我們得失平淡、幸福永恒。
地球與人類在全宇宙的空間與時間中處於什麽樣的位置？
可觀測的宇宙的大小大約460億光年。
我們今天能看到的宇宙的邊界，來自於宇宙誕生之初、與物質相互纏結的光。
打個比方，在烏雲密布時，我們在地面上能看到的天空實際上是雲層的底部；宇宙邊界對應的就是宇宙的初光剛剛掙脫與物質的纏結而逃逸出來的那一刻。
如果回溯時間，大概在宇宙誕生之後的40萬年，距離現在的時間有137億年左右。
地球
太陽和黑洞
宇宙在演化過程中先後形成了銀河系和太陽系。
但我們現在還沒有完全理解地球是不是一顆特別的行星。
很多科幻作品涉及外星生命的主題，這其實就是在試圖回答在其他行星上有沒有生命、人類是不是孤獨的問題。人們探索地外生命，本質上是好奇心的驅使。
人總是不安於現狀，在基本的生存問題得到解決後，就想要探索外面的世界。大航海是如此，深空探測也是如此。在這個過程中，我們的知識越來越豐富，對世界的理解也越來越深刻，進而探究我們自身的起源和我們與世界的聯系。
從古至今，人類的宇宙觀有什麽樣的變化？
人類對宇宙的認識發生過幾次飛躍。
前哥白尼時代的認知可以歸稱為「地心學說」，認為上帝為人類創造宇宙，任何事物都是以人為中心、圍繞著人類展開、進行的。
哥白尼透過對行星運動的分析和觀察，發現太陽才是宇宙的中心。當然那時人們對宇宙大小的認識也十分有限，直到20世紀初，還認為銀河系就是整個宇宙。後來認識到太陽也不是宇宙中心，銀河系外還有其他星系，宇宙的疆域一下子就擴大了。
太陽系 ©BBC
直到美國天文學家哈伯發現星系退行的規律，人們發現宇宙是在不斷膨脹的。現代天文學研究進一步表明宇宙目前正在加速膨脹。
因此，有人認為哥白尼的日心說、達爾文的進化論，以及弗洛伊德的精神分析把人拉下了神壇。
哥白尼告訴我們，人不是宇宙的中心；達爾文發現，人不是萬物之靈；而弗洛伊德透過夢的解析指出，我們所謂的理智實際上是無意識。
它們固然打擊了人類的自尊心，但也提醒我們要認真思考自己的位置及角色，始終抱有一顆謙卑之心看待世間萬物。
行星
銀河
對宇宙的認知怎麽影響你對自我、對生命的認知？
「要尋求人的集體認同，就要了解人類形成的歷史，才能探究文化及其現象。」
我們在學校裏學到的歷史知識，包括國家史、民族史等，都是以文字來記載的，文字之前的歷史就無處考證了，但科學可以在一定程度上彌補這方面的缺失，而且可以在更加宏大的視野下考察生命和自我的價值。
二十多年前出現了一門叫「大歷史」的學科，它不拘泥於一個國家或一個民族的歷史，而是在宇宙演化的大歷史框架下探討生命的起源與演化，從宇宙的起源，到銀河系的誕生、太陽系的形成、地球的演變、生命的萌芽、物種的前進演化、人類的崛起、文明的傳播，內容涵蓋了從天文學到地球科學、生物學、人類學等多學科知識。
要建立人類命運共同體意識，要讓文明之花長盛不衰，說到底，首先要回答我們是誰、我們從哪裏來、將往何處去的問題。
宇宙中第一代恒星形成時，原料非常簡單，只有氫元素和氦元素。在億萬年的演化中，恒星內部透過核反應，慢慢生成了越來越多的新元素。大質素恒星在臨終發生超新星爆發的一瞬間，也合成了多種元素，它們隨著恒星的爆發流散到周圍的空間裏去，成為星際物質的一部份。當星雲收縮、凝聚並形成下一代恒星時，它所擁有的元素就與初始的恒星有所不同。這個過程叫作「元素增豐」。太陽核心的氫元素透過核反應生成了氦元素，而氦的下一步反應產物便是碳。人類是碳基生物，實際上是恒星內部的核合成才導致了我們的存在。
大爆炸的故事可以分成若幹個確定的時期。隨著宇宙膨脹和冷卻，在物理學家稱之為「相變」的一系列事件中，支配宇宙最初時刻的高溫物理定律讓位給了低溫物理定律。©中國科學院紫金山天文台
我們常習慣於把自己看得見、感受得到的舒適區的大小作為整個世界。實際上，在舒適區外，還有需要借助工具（例如望遠鏡和顯微鏡）才能觀察到的更宏大和更微小的世界，而且微觀世界在結構的復雜程度上絲毫不亞於宏觀世界，甚至它可能才是宇宙執行背後的「看不見的手」。
射電望遠鏡
黑洞重力
為了準確認知我們在宇宙中的位置，既要從最小的尺度上進行探討，也要從最大的尺度上進行觀察。只有掌握了宇宙執行的法則，我們才能夠發現宇宙中的美，尋找到生活和生命的意義，這就是所謂「偉大的東西」。宇宙是無生命、無感情的。但宇宙經過億萬年的演化，竟然以一種神奇的方式誕生了生命和智慧，並且反觀自身。
你說，這是不是一個奇跡？奇跡的背後是自然規律，是它在控制著宇宙中的物質能量迴圈過程，決定著生命與生存的意義。
天文學給我們帶來了什麽？
天文學開啟了我們的眼界，賦予我們勇氣，讓我們平淡對待得失。根據能量守恒定律，你我一直都在，不會消失和淪陷，只是以另一種形式存在著。任何物質都不會消失，或許有一天，構成我們的物質會形成新的恒星、新的生命。
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藝術
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