3

“还有什么问题呀？不行，我得走了。”韩一迈站起身。

“你站住！饭还没吃完，你去哪儿？”韩一迈这个态度把南李丽气坏了，“我就这么让你讨厌么？”

韩一迈闻言站住了。“哪儿的话。”

“那你跑什么？”

“上厕所。”

“哪儿那么多事？我问到关键问题了，你就上厕所。谁饭吃到一半儿上厕所？真是有毛病。”

“得，我不去了，行了吧。”

“让你憋着，也不好。”南李丽意识到了自己刚才言语有点粗鲁，温声道，“要不你先去吧。”

“说了不去了。本来也没有。”

佟琳在一旁忍俊不禁。

“你就是成心气我！我刚才问哪儿了？你看，都想不起来了。”

“想不起来就算了。正好吃饭。”韩一迈说完坐下了。

“你。你要气死我么。”南李丽跺脚道。

“南姐，”佟琳接住了话头，“你刚才什么也没问呀。你还没来得及问，师傅就要走的。”

“哦。这样啊。”韩一迈笑道，“不好意思。公主，那你问吧。”

“什么态度。”南李丽气道，“人家问的心情都没了。”

“可以等你10秒钟。算我表示歉意了。”

“这还差不多。”南李丽嗔怪地看了韩一迈一眼，想了想，“听我爸说，那些一块一块的镜子很难做的。还有，那个望远镜为什么长那个样子？跟个大炒勺似的。”

“你这是两个问题呀。镜子是镜子。大炒勺是大炒勺。先说哪一个？”

“大炒勺吧。”

“说来话长了。涉及到高能天体物理的观测机理，一句话说不清楚。还是先吃几口饭吧。”韩一迈吃了一口烧茄子，“真香。今天把肉片换成鸡蛋了，我的最爱。佟琳，你真会给师傅挑菜。好吃。”

南李丽从韩一迈的盒饭里挑走了一小块鸡蛋，尝了尝，又把自己盒饭里的一个四喜丸子放回他的盒饭里。“尝尝这个吧。做得挺好的。”

“谢谢。有时候感觉你挺会照顾人的，跟我姐似的。”

“我比你大两个月，当然是你姐了。”

“师傅。你们是哪一年的？”佟琳一直想知道韩一迈的确切生日，韩一迈却一直不肯说。

“小姑娘又瞎打听。”韩一迈依旧不说。

“这有什么。”南李丽温言道，“我们都是67年出生的。他是2月底生人。我是1月初生。我妈生我的时候，刚过完元旦没几天。我比他早出生了大约7周，当然是他的小姐姐了。”

韩一迈不满地看了南李丽一眼。“你就是一个广播台。什么都留不住。”

“啊。那你们都属羊了？我71年五一那天生的，属猪。”

“用用脑子吧！”既然南李丽都说出来了，韩一迈也不再隐瞒，“我们67年出生，就非得属羊啊？”

“67年不是羊年么？”佟琳愣了一下，“噢，我明白了。还得看春节是哪一天，对吧？过了春节出生的，你们就属羊了。我说的对吧？”佟琳有几分得意。

韩一迈和南李丽一齐摇头。

“难得咱们意见一致。”韩一迈笑道，“公主，还是你来说吧。”

“上次咱们聚会，记得你和黄星海一起解释过阴阳历。”南李丽抿嘴笑了一下，“当时除了周瑶，我和罗鹰翔，还有方小芹，都听明白了。”

“我呢，是家庭熏陶。我爸拿的是天体物理博士，天体运动，那就是历法呀。各种历法对他而言，都是小儿科了。耳濡目染，我慢慢也就明白了。黄星海是因为研究易经，子平八字，还有奇门遁甲，所以必须精通阴阳历法，这是基本功。所以在历法方面，黄星海比我还是要厉害多了。”

“不用谦虚啦。”南李丽扭头对佟琳道，“属什么要看这一年的立春。比如1967年，如果在立春之前出生，属马；立春之后出生，属羊。我一月初出生，那时候的节气是小寒，也是马年的倒数第二个节气，所以我肯定属马了，但我是马尾巴。二月底肯定过了立春了。应该到了雨水这个节气，所以他肯定属羊，是羊头。”

“那也差不多呀。”佟琳争辩道，“春节和立春，每年都是变的。”

韩一迈和南李丽又一齐摇头。

“不是的。”南李丽耐心解释道，“春节是阴历一月的第一天，每年的确都在变。但是立春是阳历，每年固定在2月4日或者5日这两天，可以说基本不变。”

“属相，不都是阴历吗？”佟琳很困惑。

“这正是容易混淆的地方。中国古代的历法，从东汉开始，一直是阴阳历。”韩一迈感觉心有点儿累，因为佟琳很多情况下跟不上来。但该说的还是要说的，理解多少在她自己了。“阴历就是看月亮的运动，阳历就是看太阳的运动。古人用的是地心说，但是星体的相对运动还是一样的。换句话说，哥白尼引入日心说，但是所有的历法仍然保持不变。太阳月亮一起看，就是阴阳历法。现在国际通用的历法，也包括了一部分阴历，但是侧重在阳历。而中国不一样，从汉代就开始这么干了，阴阳通吃，两千多年了，明白不明白？”

佟琳点了点头，但依旧满眼疑惑。

“所以中国古代历法，是阴阳合历。既看太阳，也看月亮。地球绕太阳公转，这个平面，古人称为黄道面。所以有时候讲‘黄道吉日’，说的就是阳历，跟月亮没关系。黄道，用什么来标定呢？地面与太阳的夹角，这在一年四季中是逐渐变化的，没有两天是一样的。这个你要是还不明白，我就不往下说了。”

“我明白。”佟琳点头，“这一步我真的听明白了。”

“那黄道十二属相，也就不用再说了。”韩一迈松了口气，“既然是黄道，属什么当然是阳历了。24节气就更不用说了。”

“那24节气，是阴历的吧？”佟琳又问了这么个问题。

“我还以为你真明白了呢。”韩一迈赌气不说了。

“当然是阳历了。”南李丽依然耐心解释道，“阴历从初一初二一天天数，数到十五月亮圆了，数到二十九或者三十这个月结束。但是古代的阳历就没有一天天地数了，只是用24个节气来笼统地表示太阳运动到一年中的哪个位置了。所以24节气，完全从黄道面上推算出来的，当然是阳历了。立春是第一个节气，算是阳历这一年的开始。所以属相看立春。”

佟琳点了点头。她依旧还有点儿迷糊，还是明白了一大半。她很清楚，也只能这样了。南李丽再解释，也还是这些话，能否理解全在自己。而韩一迈早就烦了，不会再说一个字。跟师傅接触了这么久，她逐渐明白了师傅的禀性：懒得跟笨人打交道。教你两遍，还学不会那就算了。

“我姐是66年10月的。比你们都大一点。”

“除非她跳级了，否则肯定比我们大。我们这一届是大学的85级，在北京应该是66年出生的。”韩一迈解释道，“我们两个都是67年出生的，按理说应该在下一届。但是我们俩个都小学跳了一级，跟你姐一届了。”

“南姐，你也跳过级？”佟琳诧异道。

“这有什么？他能跳级，我为什么不能？”南李丽看了一眼韩一迈，眼里几分笑意。“一年级只念了半个学期，我们就去念二年级了。66年闹文革，这一年北京出生的孩子特别少，所以我们那个时候容易跳级。”

“也得足够聪明才行。公主学习一直挺好。小学比我成绩还好。”韩一迈补充道，“聪明又漂亮。温柔又贤淑。从小学到高中，一直是一等一的校花，妥妥的小公主。”

听到韩一迈无意中夸赞自己----他绝对是无意的，南李丽满心欢喜，嫣然一笑。佟琳却真的吃惊了。眼前的这个南李丽，是有几分真材实料的，并不完全是个花瓶。那自己呢？她不禁沉默了。

“好了，阴阳历法如果还有问题，以后找机会请教黄星海吧。”韩一迈对佟琳道，“他是我一位好朋友，历法大拿，以后应该有机会见到的。”

“听起来他跟你一样有才，对么？”

“只怕是有过之而无不及。绝世才华，绝顶武功。”韩一迈做了个鬼脸，夸张道，“既生瑜，何生亮？想起他，我就痛苦。”

“别听他胡说。没正经。他们俩个差不多。”南李丽对佟琳轻声道，“都是才气逼人。但黄星海没他这么帅。清华能人多，很正常。”

佟琳讶异了。在她眼里，师傅可是个恃才傲物的人，尽管师傅表情很夸张，想来那个叫黄星海的也是个大才子了。

“谢谢公主的公正。”韩一迈笑道，“我忽然想起一件事。上次黄星海说，现在《奇门遁甲》的版本，成书肯定是在明末清初之后了，不可能在南北朝时期，更不可能是先秦时期了。”

“他为什么这么说？”南李丽道。

“其实他一说我就明白了。所以他也没再多解释。”韩一迈喝了口茶道，“《奇门遁甲》的开场白是：阴阳顺逆妙无穷，二至还乡一九宫。二至，就是冬至和夏至啊。阳遁起冬至，阴遁起夏至。但是中国的阴阳历法，在明末清初有一个很大的变化。在此之前，以春分和秋分为校准点；在此之后，以冬至和夏至为校准点，所以精确了很多。《奇门遁甲》的版本，既然走的是冬至夏至，肯定是近代的产物了。”

“原来的历法用了两千年，不好么？好端端的，为什么要变一下？”南李丽不解。

“主要是为了更精确。中国北方的农耕，对节气依赖很大。比如冬小麦，早播种10天，冬天麦苗就冻死了；晚播种，又来不及出苗，也误了。以前的阴阳历，用春分和秋分为校准基点，误差是好几天。改成冬至和夏至为基点，误差是几个小时。这样就不会误了农时，从满清之后，北方农业也开始频频丰收。”

“那这太了不起啦。”南李丽叹息道，“中国人民勤劳智慧吧？你总不信。这下没话说了吧。”

“恐怕又要让公主失望了。”韩一迈摇头笑道，“做出这个贡献的，是一位来自德国的传教士，中文名字叫汤若望。当时还没有德国，那时候那个地方叫神圣罗马帝国。汤若望随身携带了西欧最精确的六分仪，把校对基准点改成了冬至和夏至，又重新校对了24节气，抹掉了两千年来残留的误差。新的阴阳历法变得非常精确，真的利益了华夏子孙万代呀。因为极其精准，我们一直用到今天了。”

南李丽哼了一声，不再说话。

“好了。该说大炒勺啦。就冲公主殿下刚才赏的这个四喜丸子，我也得说。”韩一迈尝了一口丸子，点了点头，“简单说，这是为了成像用的。几何光学还记得么？比如透镜成像什么的。”

“早不记得了。高考又不考。”南李丽皱眉道。

“那就复习一下吧。”韩一迈笑了笑，“简单说，一束平行光经过透镜，会在焦点或者焦平面上成像。比如迎着光的方向，这束光的形状是长方形的，那成的像也是长方形。”

“平行光为什么不能成像？为什么非要经过聚焦才能成像？”南李丽道。

“那不废话么。”韩一迈没好气道，“激光就是平行光。你正对着激光盯着看，能看见什么像么？什么都没有！时间长了眼睛还完蛋了。”

“这不是不明白么。”南李丽道，“望远镜做成太阳灶的形状，也是为了聚焦成像了？”

“当然是了。所有太阳灶上的镜子，都指向同一个焦点。你这不是挺明白的么。”韩一迈恢复了正常，“刚才说了，光是信息的载体。成像的目的，就是把信息取出来。比如你这一束光是很规则的圆柱形，成像就是圆或者椭圆，这是个最简单的例子。光么，一瞬间就跑了，关键是这个光束本身的信息，留下来了。”

“那我明白了。大炒勺正对着蟹状星云。能到达大炒勺的光，肯定是平行光了，所以能成像。”南李丽忽然道，“可这是射电望远镜啊，从蟹状星云出来的都是伽马射线呀，哪来的可见光啊。这个我特别不明白。”

 

4

“这是问题的关键了，中间设计非常多的物理。”韩一迈略微整理了一下思路，“现在有一个伽马光子，能量是100亿电子伏，从宇宙深处的某个黑洞，比如距太阳系10亿光年远，发射出来，飞行10亿年，最终进入地球的大气层，之后会发生什么呢？”

“听着呢。继续说。”南李丽也吃了一小口四喜丸子。

“这个过程比较复杂。简单说，这个伽马光子会和大气分子碰撞，产生一些次级粒子，最有可能的，是这个伽马光子消失，变成一个正负电子对儿。一个电子，一个正电子，配一对儿。这在《易经》里，叫太极生两仪。前面还有一个过程，叫无极生太极，又叫道生一。这个伽马光子，就是一个太极。”

“真的吗？物理也讲这个？”佟琳半信半疑。

“你到底懂不懂？懂就好好讲。别掺合那些道家，阴阳家杂七杂八的私货。就显得你什么都懂是吧？”南李丽气道。

“好好。刚才开个玩笑嘛。”

“那你刚才说的，什么电子正电子配一对儿，不是真的吧？”佟琳道。

“这个是真的。一个100亿电子伏的伽马光子经过碰撞，最最可能的，是变成了一个正负电子对儿，以大约光速冲向地面。好了，现在不开玩笑了。要不你该记混了。”

“她已经开始记混了。”南李丽不满道，“你能不能正经一点。好好说。”

“好好。这一对儿正负电子，会继续跟大气分子碰撞，然后逐渐减速。减速的过程会产生轫致辐射，还有电离。这样就有大量的次级粒子产生。”

“什么叫轫致辐射？”南李丽道。

“简单说，韧致辐射就是带电粒子在减速过程中会发射的电磁辐射，也就是光子。具体到咱们这个例子，就是这个正电子还有电子，在大气层减速的过程中，发射了一系列的X光。”

“越说越复杂。”南李丽不悦道，“照本宣科，我们可听不懂。”

“那就说个简单的例子吧。极光。”韩一迈笑了笑。

“极光就是韧致辐射？”南李丽很意外，“你刚才可说了，大气里的电子产生了X光了，现在怎么又成了极光了？”

“首先，韧致辐射的能力，跟带电粒子的质量有关。质量越大，辐射能力越低。这中间有数学描述，省略不说了。”韩一迈道，“极光是太阳风产生的。因为地球有磁场，所以太阳风向地球两极跑。这个你知道吧？”

“洛伦兹力。”南李丽点了点头。

“好极了。”韩一迈喜道，“太阳风可以大致认为是氢原子的等离子体，也就是说质子和电子都分离了，高速飞行到了地球。这些质子进入北极圈，跟空气发生碰撞，产生韧致辐射。但是质子的质量是电子的1800多倍，所以减速的时候辐射能力很低，发出来的光子，有很多可见光。这就是极光。”

“电子就不行了。”南李丽道。

“电子质量低，所以韧致辐射能力很强，发出来的就不是可见光，而是X射线了。”

“好吧。我想我大致明白了。”南李丽若有所思地点了点头。

“为公主的睿智鼓掌。”

“得了吧。你不说我笨，我就很高兴啦。然后呢？”

“这些通过电子和正电子的韧致辐射产生的X光，能量仍然很高，与大气分子继续碰撞，还会产生很多正负电子对儿，但同时也可能被散射，从分子里打出一个电子来，稍稍损失一点能量。这种散射被称为康普顿散射。能量过低的X射线，会被分子完全吸收，同时也放出一个电子来，这个过程称为光电效应。顺便说一句，爱因斯坦就是因为解释了光电效应，获诺贝尔奖。”

“不是因为相对论吗？”佟琳道。

“没有。相对论当年没几个人懂，很多那个时代的大科学家反对给相对论颁奖。所以老爱的诺贝尔奖，是因为解释了光电效应。”

“我越听越糊涂。又是什么散射，又是光电效应。到底最后怎么样了？”南李丽皱眉道。

“事实上，人类不可能跟踪每一个次级粒子，毕竟太复杂了。但是我们可以用计算机进行模拟，看一看最终产物是什么。这种模拟有很多随机性，因为任何一个次级粒子，下一步会发生什么，有各种可能性。计算机随机地给出不同的概率，进行下一步的计算。这样的模拟过程，被称为‘蒙特-卡罗’模拟。”

“蒙特-卡罗？”南李丽仔细回想，“这个名字我好象也听说过。”

“这个词儿源于赌场。”韩一迈笑道，“欧洲的赌场几百年了，比如轮盘赌，需要计算各种各样的可能性，这样庄家制造赌局，虽然表面上有进有出，但实际上总能赢钱。久而久之，蒙特-卡罗算法，就成了计算各种随机概率的算法名称。”

“太棒了。”佟琳叹道，“欧洲人把什么都算的那么精准。”

“根据蒙特-卡罗的结果，一个100亿电子伏的伽马光子，进入大气层以后，大概要碰撞15次左右，才能到达地球表面。这中间有非常复杂的过程，就象我刚才说的，正负电子对儿，康普顿散射，轫致辐射，电离，光电效应，都可能发生。每碰撞一次，就产生一批能量低一点的次级粒子。这些次级粒子会继续碰撞，直到地面。所以，次级粒子数量，大致呈几何级数增长。比如这次的次级粒子有10个，下一次碰撞就大致有100个，第三次可能就有1万个，第四次呢，一亿个。以此类推。到了地面的时候，就变成了一场粒子雨，瞬间淅淅沥沥地全落下来，方圆一大片，几十平米都有可能。”

“一个伽马光子变成一场粒子雨。很生动。”南李丽微笑道，“你很会讲。”

“谢谢。如果我们能跟踪这些从外太空进入大气层的伽马光子，就会发现，每一个伽马光子在大气层的路径，都近似为一个圆锥形，地表就是圆锥的底了。每碰撞一次，次级粒子就增加一些，最后一次碰撞产生的粒子雨，就覆盖了这个大圆锥的底部。”

这个描绘很形象。佟琳原本听得云山雾罩，此时却有一丝明晰的感觉。南李丽点了点头，她确实听懂了。

“现在回过头来看一下这些次级粒子，绝大部分都是带电的，而且有质量。刚才说了，因为动能很大，这些次级粒子基本上是以光速飞向地表，直到产生下一次碰撞。光在真空中传播的速度是每秒30万公里，在空气里要低于这个速度。这样，这些次级粒子的速度，很可能会比光在空气里传播的速度还要高。换句话说，这些粒子的速度更无限接近真空里的光速。”

“那又怎么样？”南李丽托着下巴问。

“如果一个带电粒子在空气中的速度，超过光在空气里的速度，这个带电粒子会自然地发射出一种紫色的可见光，称为切伦科夫光，或者叫切伦科夫辐射。如果我们从一开始就追踪这些不断产生的切伦科夫辐射，就会发现，这也是一个圆锥的形状。”

“啊。说到现在，我好象真的明白了。”南李丽欣喜道，“所以望远镜里那些镜片就是来收集这些切伦科夫光的。因为这些辐射是可见光，所以要用镜子。”

“基本如此。”韩一迈点了点头，“如果一个圆锥切一刀，会出现什么形状？佟琳，你觉得呢？”

“看你怎么切了。”佟琳思忖着，“只要不是竖着切，应该是椭圆，或者圆吧？”

“对。这个望远镜做成了太阳灶的形状，所有的镜面都对准了同一个焦点平面。这样所有镜子收集到的切伦科夫光，会在这个平面瞬间成像。如果真是伽马光子，这个像应该是圆形或者椭圆形。”

“肯定是啊。还可能是别的形状吗？”南李丽道。

“事实是，出现圆形或者椭圆形的几率非常低。因为99%以上都是宇宙线，属于噪音。”

“什么是宇宙线？”佟琳好奇道，“总听说这个词，不知道是什么。”

“简单说，就是能量很高的带电粒子。90%的宇宙线是太阳风，也就是从太阳喷出来的等离子体，包括电子和质子，数量上各占一半。但是电子质量小，很容易漂移，所以一般讲太阳风，基本上说的是质子流。”

“那你刚才说的X射线，伽马射线，不也是宇宙线么？”

“不是。宇宙线，一般是指从外太空来的，高能带电粒子。X射线，伽马射线都是光子，光子不带电，所以不是宇宙线。”

“那还得从宇宙线里把伽马射线挑出来。”南李丽思忖道。

“对。宇宙线进入大气层，比如一个高能的质子，也会产生一大片粒子雨，但是这种切伦科夫光所呈的像是奇形怪状的，因为反应更复杂，有核子参与，所以粒子雨不是规则的圆或者椭圆。这样很容易区分。”

“还有一个问题。最后一个了。”南李丽道，“我真应该记在本子上，还好想起来了。”

“说。”韩一迈装模作样地打了个哈欠，“你折磨我一中午了。苦日子终于到头了。”

“别那么不耐烦。”南李丽笑道，“你很有天分，能把无知女孩子说明白了。”

“不要假惺惺的谦虚。”

“就是。我听得挺高兴的。”佟琳也道，“以前我不喜欢物理，现在明白了，那是因为老师不行，他们可能自己也不懂，讲不明白，那我怎么可能有兴趣呢？师傅，你讲得真的好。”

“是么。这让我倍感欣慰。”韩一迈躺在椅子背上，“快去给师傅倒一缸子白开水吧。说得渴了。”

佟琳应了一声，很快取来的暖水瓶，先给韩一迈倒了一缸子水，又把自己的缸子倒满。韩一迈道了谢，扭头对南李丽道：“好了，你的最后一个问题。”