在中世纪的时候，西欧的学者们都赞同亚里士多德的断言，认为天上的物体是永恒不变和完美无缺的。事实上，相信任何一种别的观点都必然是渎神的，因为那似乎是对于上帝手工制品质量的怀疑。

而太阳看来是特别完善的。它是一只满装着上天光辉的容器，从太阳创生的一刹那起，它从来未曾发生过变化，而且在未来的任何一个时刻，太阳也不会发生变化，直到上帝乐于把它引向终结的时候为止。

的确，当太阳偶尔透过地平线附近的烟雾闪闪发光时，人们也能泰然自若地对它加以查看。那时看来仿佛在太阳上偶尔有某些斑点出现似的。可以认为这些斑点是小块的乌云，或许它是通过太阳和地球之间的水星。不过人们从来没有认为这是太阳的真正瑕疵，因为按照定义，太阳是无瑕的。

但是后来在接近1610年年底的时候，伽利略利用他的望远镜在落日的烟雾中观测太阳（一个冒险的方法，这可能促使了伽利略的最后失明），每一次观测时他都在日轮上看到了暗色的斑点。其它天文学家也很快地学会了使用望远镜，他们也报道过这些斑点，其中有一位是德国天文学家Christopher Scheiner，他是一名耶稣会会士。

沙伊纳的上级听说了这种观测，就警告沙伊纳不要过于相信他的那些观测结果。因为亚里士多德毕竟未曾提到过这样的斑点，这就意味着它们根本不可能存在。

所以，沙伊纳匿名地发表了他的观测结果，并解释说那种斑点是绕太阳作轨道运行的小星体，而不是太阳的组成部分。在这一点上，他坚持亚里士多德关于太阳是完美无缺的断言。

伽利略是一个性情急躁，特别喜欢保持荣誉的人，他激烈地争辩这一问题，并像他所习惯的那样使用了才气横溢的讽刺语言。这引起了耶稣会会士的敌视，从而加剧了伽利略和宗教法庭的纷争。

伽利略坚持认为他的观测是更早的，并且嘲笑那种关于黑斑不是太阳组成部分的意见。他指出，太阳两边的斑点移动得比较缓慢，并且是按照透视法被缩小了的_因而伽利略推断这些斑点是太阳表面的组成部分，它们的移动就是太阳根据自转轴以27天为周期发生旋转的结果。在这一点上，他是完全正确的，同时使权贵们懊恼的是关于太阳完美无缺的看法完蛋了，也正是这一点导致了伽利略最终的不幸。

在这以后，不同的天文学像可能偶然也报道一下太阳黑子的有无，以及描绘一下黑子出现的草图等等。

紧接着的一个真正有趣的事件在1774年来临了，当时一位苏格兰天文学家Alexander Wilson注意到一颗巨大的太阳黑子正向着太阳边缘靠近，所以斜着观察了它，这颗黑子看上去仿佛是凹的。他不知道太阳黑子暗淡的界面是否可能像火山口内表面那样是倾斜的，他也不知道黑子的黑暗的中心是否可能是一个延伸到太阳深部地区的真正孔洞。

这个观点在1795年被Wilson时代最重要的天文学家William Herschel所采纳。Herschel提出太阳是一个不发光的冷的物体，有一层燃烧着的气体包围着它，按照这种观点，太阳黑子就是一些孔洞，通过这些孔洞可以看到下面的冷物体。他推测这个冷的物体是可以栖居的。

当然，这种看法原来是错误的，因为太阳发光的表面恰巧是它最冷的部分。我们越往太阳内部探索，它就越热，直到中心部位的温度约有1，500万度。不过，在本世纪二十年代以前，人们对这种情况并不了解。甚至连太阳表面高空中的稀薄气体也比我们所看见的发光部分还要热，它的温度超过了100方度，可是这一点也直到四十年代才了解到。

至于太阳黑子，它们实际上并不是黑的。太阳黑子比太阳表面无瑕部分的温度要低二、三千度，所以黑子部分发射出的光线较少，在对比时看上去是黑的。然而，假如水星或金星运行到我们地球和太阳之间时，每个星体在日轮上都显示出一个真正黑暗的小圆形物；又假如有一个圆形物移动到黑子附近，那么人们就可以看到太阳上的斑点并不真正是黑的了。

虽然Wilson—Herschel的概念有错误，但仍然引起了对太阳黑子的进一步兴趣。

一位德国药剂师Heinrich Samuel Schwabe做出了真正重要的科学发现，他的业余爱好是天文学。不过他整个白天都要工作，所以不能通宵不睡地长时间观察星体。他想到是不是能够发明某种日间进行的天文工作呢？那样他就可以在商店的漫长时间内搞观测了。

有一项工作浮现在他的心中，Herschel曾经发现天王星，所有天文学家在当时都梦想着发现一颗行星。那么，假定有一颗比水星还要接近太阳的行星，它经常距太阳很近，以致极难察觉它。不过这颗行星偶尔也可能通过太阳和地球之间。那么为什么不注视太阳表面，等待着移动的暗色圆形物呢！

假如发现了这个斑点，它应该是一个圆饼状的物体。这种斑点不可能是太阳黑子，因为黑子不是正圆形的，也不可能像一颗行星那样快地掠过太阳表面。如果已知在别处找到了水星和金星，那么这个斑点就不可能是那两颗行星了，而且水星、金星或太阳黑子也根本不是新的行星。

1825年，Sehwabe开始观察太阳，但他没有发现什么行星，对记录太阳黑子也不可能有所帮助。不久他就把行星抛在脑后了，开始描绘那些在位置和形状上天天都在变化着的太阳黑子。他观察到，老的黑子消亡了，新的黑子又形成了，他在每一个完全无云的日子里观察太阳，共花费了不下十七年的时间！

到1843年，Schwabe已经能够宣布太阳黑子并不是完全没有规律地出现了。存在着某种周期。年复一年，黑子越出现越多，直至达到峰值为止。然后黑子数目减少，直到几乎见不到黑子，新的周期又开始了。从峰值到峰值的时间长度大约是10年。

在众所周知的科学家Alexander Von Homboldt于1851年在他大部头的科学综述“kosmos”一书中提到这件事以前，Schwabe宣布的内容是一直被人忽视的。

就在那个时候，德国天文学者Johann Von Lamont正在苏格兰测量地球的磁场强度时发现地球磁场有规则起伏的现象。1852年，一位英国物理学家Edward Sabine指出，地球磁场强度和太阳黑子周期同时地增大和减小。

这种现象使得太阳黑子看上去似乎对地球产生了影响，所以人们开始带着浓厚的兴趣去研究太阳黑子了。

根据瑞士天文学家Rudolf wolf在1849年最先推导出来的一个公式（当然他是苏黎世人），每年都得出一个被表示为“苏黎世太阳黑子数”的结果（他最先指出极光发生率也和太阳黑子周期同时地增加和减小）。

对Schwabe发现以前就已发表的报告，人们进行了认真的研究，并同样表示出了那些年代的太阳黑子数。我们现在具有两个半世纪内太阳黑子数相对于年份的锯齿状曲线了。在那段时间内，峰值和峰值之间的平均间隔为10.4年。可是由于峰和峰的间隔有些短至7年，有些又长达17年，所以这无论如何不是一种像节拍器那样的规律。

更重要的是，峰值并不都是等高的。1816年出现的峰值大约只具有太阳黑子数50。另一方面，1959年的峰值却具有太阳黑子数200。事实上，1959年的峰值是最高纪录。次后的一个峰值出现在1970年，它只是前者的一半。

看来，太阳黑子是由太阳磁场变化引起的。假使太阳以单体旋转（如像地球或任何一个固态物体的旋转），那么太阳的磁场就可能是平稳和规则的，并主要被包含在太阳的表面下面。

实际上，太阳并不以单体旋转。太阳表面离赤道较远的部分比靠近赤道的部分要花费更多时间才能旋转一周。这引起一种剪切效应，看来这种效应使磁力线发生扭转，向上挤压磁力线并使它们穿出太阳表面。

太阳黑子就出现在磁力线射出太阳表面的地方。〔直到1908年，即发现太阳黑子的三个世纪之后，美国天文学家Georgre Ellery Hale才探测出与太阳黑子相伴随的强大磁场。〕

天文学家必须找出以下原因：为什么太阳磁场经常出现增强和减弱；为什么太阳黑子周期的长短和强度都有变化；为什么太阳黑子在一个周期开始的时候首先出现在高纬度地区并且随着周期的进展而极力向着赤道接近；为什么太阳磁场方向伴随着每个新的太阳黑子周期而发生反转等等。

要找出这些原因并不容易，因为涉及的因素很多，其中大部分是不了解的（颇像地球上天气预报的尝试），不过终归不存在为何不能找出那些原因的理由。

当然，除了太阳黑子形态和位置的变化外，太阳的可变磁场也发生改变。太阳磁场改变着日辉的发生率，改变着日冕形状和太阳风的强度等等，这些事件中，没有哪件事具有明显的相互联系，但是它们一致增减的事实却清楚地表明它们必定具有共同的起因。

太阳风的强度变化影响地球极光和电子爆的发生率，还可能使大气中离子晶粒（ionic Seeds）的数量和性质发生改变（围绕着离子晶粒可形成雨滴）。由此可见，天气可以受到太阳黑子的影响，结果，旱灾、饥荒和政治上的动荡不宁等就都可能和太阳黑子周期联系起来了。

1893年，英国天文学家Edward Walter Maunder为了确定十八世纪以前太阳黑子周期的数据，检查了整个早期的报告，他惊奇地发现，在1643年到1715年之间实际上没有关于太阳黑子的报告。（这两个年限被人为地作了某些延长，然而我所选择的这两个数字——由于我在后面还要披露的一个我个人的隐蔽的原因——差不多是正确的。）

在伽利略时代，伽利略同辈人的时代以及最接近伽利略的时代，有一些关于巨大太阳黑子的不完全的报告，甚至还有这些黑子形状的素描图，但此后就什么也没有了。并不是无人观察太阳。有一些天文学家确实作了观察，但是他们报告说不能够发现太阳黑子。

Maunder在1894年公布了他的发现，在1922年再次公布了他的发现，但当时没有人对他的结果予以任何注意。太阳黑子周期被完全确定了，而且看来任何事情的发生也不可能影响这个周期。就像在1600年人们不承认太阳的有斑点一样，在1900年一个无瑕疵的太阳是不被公认的。

但是后来在七十年代，天文学家John A。Eddy偶然碰到了后来被他叫做“Maunder最小值”的报告，他决定调查这个问题。

根据检查的结果，Eddy发现Maunder的报告是正确的。法兰西天文学家Giovanni Domenico Cassini是他那个时代最主要的观测者，1671年他在意大利观察到一个太阳黑子并作了这样的记录：自从看到一颗任何大小的太阳黑子以来已经有二十多年了，他是一位充分测定过火星视差和探测过土星环“卡西尼环缝”的天文学家，所以假如有太阳黑子存在的话，他确实应该看到它，同时，他也不见得容易受到那些关于不存在任何黑子的传说愚弄，要是那些传说并不真实的话。

英国皇家学会天文学家John Flamsteed是另一位非常有能力的天文学家和细心的观测者，他在同一时代报告说：在观察了七年之后终于发现了一个太阳黑子。

Eddy研究了那些从许多地区用肉眼观测太阳黑子的报告，包括远东地区那些未曾被Maunder所利用的资料。这种记载所标明的日期可追溯到公元前五世纪，通常每个世纪产生五到十个观测结果。（肉眼只能看到非常巨大的黑斑。）然而，存在着一些间隙，其中的一个间隙跨越了Maunder最小值期间。

显然，直到Schwabe研究出太阳黑子周期之后，人们才完全认识到Maunder最小值，而以后Maun-der最小值就被遗忘了，因为它和新的知识不相符。事实上，可能正是因为Maunder最小值的问题使得在太阳黑子发现那样长的时间之后才确定了太阳黑子周期。

确定Maunder最小值存在的还不仅仅是缺少太阳黑子的那些报告。有一些报告和缺少太阳黑子的报告一致，这涉及太阳磁场的另外一些结果。

例如，产生极光的是太阳风，而太阳风和太阳磁场有关，特别和高能耀斑的大爆发有关，这种大爆发最常见于太阳在磁性上最活动的时刻，即太阳黑子发生率高的年份。

倘若有周期超过70年的太阳黑子（几乎没有见到过），从磁的观点看，那通常必定是一段对于太阳的平静时期，而且太阳风必定只是一阵和风。在那段时间内欧洲即使有可见极光也几乎见不到。

Eddy检查了记录，他发现在Maunder最小值期间的确几乎没有关于极光的报告。1715年以后有许多报告，1640年以前也有不少报告，但在这两个年份之间几乎没有报告。

再者，与太阳在磁性上处于不活动的时期相比，太阳在磁性上处于活动时期的磁力线将以强烈得多的力量从太阳表面上鼓起来。太阳外部大气层或日冕中的带电粒子倾向于围绕着磁力线旋转，而且磁力线越强，发生旋转的粒子数越多，也越密。

这就意味着日全蚀期间的日冕外观将按照太阳在黑子周期中所处的位置而改变。如果太阳黑子数接近于它的峰值，而且太阳的磁活动很强，则日冕中充满太阳射出的光束，此时日冕特别复杂而美丽。

当太阳黑子数目低的时候，即使有光束也几乎难以见到，而且看上去日冕像是一片围绕着太阳的颇为平常的烟雾。此刻根本没有什么引人注意的。

令人遗憾的是，在Maunder最小值期间周游全球观看日全蚀还没有成为天文学家的习惯（长途旅行在当时并不像后来那样容易），所以在Maunder最小值期间发生的六十多次日全蚀中只有少数几次进行了详细观测。不过已进行观测的那几次仍然表明，无论在什么情况下，日冕都是和太阳黑子极少值伴生的那种类型。

极光和日冕是两种完全独立的证据_当时并没有理由使它们在时间上与太阳黑子发生这种或那种联系，然而这三者原应是恰好重合的。

还有一条证据，而且是所有证据中最有力的一条——

大气中二氧化碳经常存在一些放射性的碳– 14（¹⁴C）。这是宇宙射线猛烈冲入大气氮原子所致；植物吸收二氧化碳，将二氧化碳结合到细胞组织中。假如在某一特定的年份中，大气二氧化碳碰巧比平常含有更多的¹⁴C，那么在那个年份所构成的_植物组织就比正常时更富含那种放射性原子。不论¹⁴C是比正常年份稍多还是稍少，它的存在总是极微量的，不过人们可以十分灵敏而精确地将放射性原子探测出来，甚至痕量的也足以探测出来。

现在如果碰巧是太阳在磁性上的活动时期，太阳磁场向外鼓起得很远，连地球本身都被它包裹起来了。太阳磁场使某些宇宙射线发生偏转，所以形成和沉积在植物组织内的¹⁴C都比较少。

如果太阳磁场在太阳黑子数极少的年代里发生收缩，则地球不再受到磁场的保护，结果受到较多宇宙射线的冲击，同时有较多的¹⁴C形成和沉积。

简单地说，在太阳黑子数极少的年份里所形成的植物组织，其¹⁴C含量异常的高；而在太阳黑子数极多的年份里所形成的植物组织，其¹⁴C含量异常的低。

树木年复一年地形成了一层层的木材，它们被称为年轮。假如我们知道一棵树木被砍倒的年份，并且从树皮开始反向地计算年轮数，我们就可以把任何一个年轮与某个特定的年份联系起来了。

如果把每个年轮部分刮下来，分别分析其中¹⁴C的含量（考虑这样一个事实，即当¹⁴C原子以已知速率衰变时，其含量随年数而减少），那么我们甚至无需检查有关太阳的记录就可以确定太阳黑子的周期。（当然，有点危险，因为除了太阳磁场的行为外，还可能有另外一些因素使大气二氧化碳中的¹⁴C含量增加和减少。）

恰巧，十七世纪后半期的年轮年代测定结果确实具有特别高的¹⁴C含量，这是进一步证实Maunder最小值的另一个独立证据。

事实上，由于两方面的原因，年轮数据胜过任何一种别的数据。首先，它不依靠必然带有主观性和不完整性的人类观察记录。其次，尽管人类的观察结果追溯到1700年以前就越来越少了，但对于比这还要长得多的时期来说，年轮数据却是连续的。

事实上，如果我们采用一种寿命最长的生物体刚棕球果松（bristlecone Pines）的话，我们就能追索5000年前¹⁴C的变化情况；简言之，就是追索出贯穿整个历史年代的¹⁴C的变化情况。

Eddy报告说，看来在最近5000年内约有20个时段的太阳磁活动性减弱，磁活动性极弱的持续时间从50年到200年不等。Maunder最小值只不过是其中最近期出现的一次而已。

在Maunder最小值之前，从1400年到1510年有一个持续的最小值。另一方面，还有一些磁性活动特别高的时段，例如公元1100年到1300年间发生的那一次。

结果，显然存在着一个长间隔的太阳黑子周期，在这个长周期上叠加着Schwabe所发现的短间隔太阳黑子周期。在某些时段内太阳是平静的，太阳磁场微弱而且作用适当，实质上不存在太阳黑子活动和其它的伴生现象。然后，在某些时段内太阳是活动的，太阳磁场在强度上发生猛烈的振荡，结果太阳黑子活动和伴生的现象达到每十年一次的峰值。

是什么原因引起了Maunder最小值和Schwabe峰值之间的大幅度振荡呢？

我在前面说过，太阳黑子看来是由太阳表面各个不同部分的差异旋转运动引起的，那么，如果不存在旋转的差异又会出现什么情况呢？

根据德国天文学家Johannes Hevelius在1644年恰值Maunder最小值开始之际绘制的太阳黑子图，看来太阳在那个时期可能一直作为一个整体在旋转着，因而不可能有剪切力，也不可能有磁力线的偏转，而只有作用极为适当的磁场，也就是一个Maunder最小值。

不过，是什么原因使得太阳周期性地以一个整体转动并产生Maunder最小值，然后又发生差异旋转并形成Schwabe峰值呢？

我很乐于能够明确而简洁地回答这个有兴趣的问题。但是谁也不知道它。

还有，当出现一个Maunder最小值的时候，地球上会发生什么情况呢？恰巧就在那个时期，欧洲正在经历一次“小的冰期”，当时的气候比以往和以后出现的气候都要冷。先前从公元1400年延续到1510年的最小值期间同样显示出寒冷的气候。尽管格陵兰的挪威侨民坚持生存了四个多世纪，但在严寒的压力下，他们最终都消失了。

但这或许仅仅是一种巧合，我还有一个更说明问题的例子。

有没有一位君王可能统治七十二年之久呢？显然很少有这种可能。在欧洲历史上，只有一位君王设法统治了那样长的时间，他就是法兰西的路易十四。

假定一位君王的统治是那样长，而一个Maunder最小值期间也是那样长，那么两者完全吻合的可能性是否很小呢？我认为可能性很小，不过恰巧路易十四是在1643年他父亲去世时登上王位的，直到路易十四在1715年死去为止，他一直是国王。在整个Maunder最小值期间，路易十四恰好是国王。

当时，在路易十四早年被称为弗隆德战役的内战时期，路易十四曾因躲避不服驾驭的贵族们的追捕而被迫逃离巴黎。他永远不会宽恕巴黎，也不会宽恕那些贵族。

当路易十四的首相Jules Mazarin死去，路易十四在1661年亲自执掌政权之后，他决心确保永远不再发生那样的事件。他打算离开巴黎，在首都近郊的凡尔赛建立一座新的都城。他计划建立一部精心制订的礼仪法典和一个象征，以把傲慢的贵族阶层降为仆人的地位，使他们永远不再梦想反叛。

简单地说，他要使自己成为国家的无与伦比的象征（他说：“朕即国家”），所有别的东西的发光都仅仅是因为有了国王光辉的缘故。

于是，他把太阳系无与伦比的统治者——太阳作为自己的象征，一切其它物体都从太阳那里得到光明。路易十四称自己为“太阳王”。

同样地，这位统治者，在他漫长的统治时期恰巧和太阳用它纯洁无瑕的威仪照耀的期间精确吻合——有些事情的意义在当时是不可能被认识到的——他把自己称为“太阳王”而且人们仍然这样称呼他。

这是一个绝妙的巧合——直到非理性主义者把他们微不足道的智能集中在这件事上并尝试赋予它某种过去不曾具有过的意义为止。

〔Fantasy & Science Fictionf1979年第3期〕