T20世纪中期瑞士最傲慢的天文学家是太阳物理学家马克斯·瓦尔德迈尔。当他在1980年退休时，同事们如释重负，以至于他们几乎放弃了他作为苏黎世天文台主任领导的倡议。瓦尔德梅尔负责的一项实践可以追溯到伽利略，至今仍是历史上持续时间最长的科学实践之一:计算太阳黑子。
苏黎世天文台是世界上观测太阳黑子的中心。太阳黑子是指太阳表面的阴冷区域，内部的热量循环被磁场抑制。自19世纪以来，天文学家将太阳黑子与可能扰乱地球生命的太阳爆发联系起来。今天，科学家们知道这些黑点是太阳中产生巨大电磁场的区域，这些电磁场可以干扰全球定位系统、电网和大气的化学组成。
使瓦德梅尔的潜在瑞士继承人疏远他的是他对其他方法的敌视。在太空时代，他坚持用眼睛来计算太阳黑子，使用的是弗劳恩霍夫折射望远镜。弗劳恩霍夫折射望远镜是以其18世纪的发明者命名的，由苏黎世第一任天文台主任鲁道夫·沃尔夫(Rudolf Wolf)于1849年安装。(由于瓦德梅尔的遗产不确定，他的助手带走了弗劳恩霍夫望远镜，把它安装在了他的花园里。)自动观测——以及卫星对太阳的监测——似乎是明显的进步，远没有眯眼那么主观。
然而，尽管人们对瓦尔德梅尔充满敌意，他的方法依然存在。太阳黑子周期性地出现。它们的数量在大约11年的时间里稳步增长，随后大约11年的时间下降。瓦尔德梅尔认为，由于周期本身固有的缓慢，解释不能仓促进行。“你无法加速这个过程，”比利时皇家天文台太阳影响数据分析中心主任、天文学家弗雷德里克·克里特说。“如果你想了解太阳，你就必须对太阳的周期进行长时间的连续记录。”
天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）认为，太阳黑子是进入黑暗的亚极地世界的舷窗，人们生活在太阳辐射鞘下。
克莱特解释说，确保数据保持一致的最佳方法是采用一种联系过去和现在的观察方法。与大多数随着技术发展而不断进步的新科学相比，最稳定的探测恒星变化的仪器是人脑和眼睛，而恒星的变化赋予了我们生命。
“现代技术和设备是强大的，但这些技术只跨越了几个太阳周期，所以它们不能显示周期在几个世纪内的差异，”克利特说。克利特是全球太阳黑子计数的管理员，该计数由沃尔夫在苏黎世开始，现在被称为国际太阳黑子数。在克里特的监督下，瑕疵仍然是通过眼睛来计算的。“当我们用眼睛计算时，我们现在所观察到的可以与遥远的过去所观察到的联系起来。”
这是一个非凡的故事，克里特说。最持久的科学方法之一就是简单的观察。“这是一个漫长而系统的信息积累过程，它导致了对太阳黑子现象的理解，以及皇冠上的宝石——预测未来的能力。”
T他对太阳黑子的观测比现代天文学早了至少三千年。因为太阳是几个古代宗教的中心，所以任何瑕疵都会被认为是重大的。对于生活在赞比西河上的古代非洲人来说，太阳黑子是嫉妒的月亮溅到太阳表面的泥浆。古代中国人将太阳黑子视为漂浮宫殿的基石，甚至视为国王的象征。维吉尔更实际。“当（太阳）在清晨与斑点交错时……当心阵雨，”他在《地理》杂志上警告道。
伽利略更科学地研究了太阳黑子，将它们视为校准他对太阳圆盘研究的有用标记。通过望远镜仔细观察它们日常的外观变化，他正确地推断出太阳是球形的，并绕着自己的轴旋转，携带着易变的污点。但在他和其他早期天文学家看来，太阳黑子的轨迹似乎是随机的。这给人们留下了很多猜测的机会:哲学家勒内·笛卡尔(Rene Descartes)认为这些斑点是原始渣滓的海洋。天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)认为，它们是通往黑暗的亚太阳世界的舷窗，在那里，人们生活在太阳的光辉鞘下。
然而，有一个业余天文学家只是满足于观察天空并记录下他所看到的。作为一名职业药剂师，海因里希·施瓦贝(Heinrich Schwabe)从1826年开始观测太阳，并持续了40年，每年300多天。最初他是在水星轨道内寻找未被发现的行星。由于没有发现任何固体，他的注意力逐渐转移到斑点状的太阳表面。
到1844年，在数过成千上万的黑子后，Schwabe开始相信黑子的存在是有周期的:太阳黑子的数量似乎每10年就会增减一次。他没有解释，但估计其他人可能会从他的观察中得到启发，所以他发表了一页长的笔记Astronomische后．30岁的伯尔尼天文台主任鲁道夫·沃尔夫(Rudolf Wolf)阅读了他的论文。1864年，当沃尔夫接任苏黎世天文台主任一职时，他决定将太阳黑子周期作为研究重点。
沃尔夫不满足于只计算时间的前进。为了确定是否真的存在一个周期，并得到它的真实测量值，他精明地试图收集过去的数据——从Schwabe的数据开始——并将其与自己的日常观察相结合。
问题是这些数据并不同步。即使是在同一天，他们的数字也不匹配，从1849年到1868年施瓦布的最后一次计数，他们做了数千次。沃尔夫的夫琅和费望远镜比施瓦比的旧仪器要强大得多，揭示了施瓦比的许多黑子实际上是星团。为了弥补，沃尔夫做了两个关键的决定。第一个是审查他计数的星团而不是单个的黑子——认为太阳黑子活动的相对数量才是真正重要的。沃尔夫的第二个重要决定是，通过比较两人观测太阳的天数，确定自己和施瓦比之间的比例。这给了他一个系数，他称之为k，这个倍数可以应用于Schwabe在1849年之前的所有观察结果，从统计学上与Wolf的最新数据保持一致。
气候学家想知道，小冰河期是否像18世纪那样，是由太阳一尘不染造成的。
该系数允许出现更为显著的情况。通过一系列巧合的重叠观察，沃尔夫可以从施瓦布回来建立k其他科学家的系数，并可靠地将他的太阳黑子数据一直延伸到1700年。沃尔夫随后创建了一个大陆的太阳黑子计数器网络，他们每天的计数从0到几百，成为天文学中最可靠的数据集之一。
数据显示，Schwabe关于太阳黑子周期的说法是正确的，但它的持续时间却不是。起初，沃尔夫将周期重新计算为11年，这让他相信他已经发现了原因:11年是木星绕太阳一周的时间。然而，他收集的太阳黑子周期越多，他的相关性似乎就越不可信。有些周期长达14年。其他的只有9个。由于木星的轨道周期是不变的，他不得不承认失败。
他一直在数，相信只要有足够的数据，就会有人发现太阳黑子的机制。他一直算到1893年去世到那时，他的助手阿尔弗雷德·沃尔弗(Alfred Wolfer)已经和他一起数了17年。他们的k系数使观测过渡与苏黎世天文台后来的主管无缝衔接，包括傲慢的瓦尔德迈耶，他开发了太阳黑子的进化分类和预测地磁暴的方法，这大大推进了太阳科学。
年代为什么会有一段时间出现黑斑，然后是晴天?“事实上，我们仍然不确定是什么导致了这种周期性，”Clette承认。即使有315年的太阳黑子数据，太阳黑子周期的内部工作机制仍未被完全阐明。
尽管如此，自施瓦布时代以来已经取得了很多进展，特别是在太阳爆发的影响方面。1859年，沃尔夫观测网的两名业余天文学家注意到太阳黑子群内有两个明亮的耀斑。在接下来的几天里，电报服务中断，整个欧洲都可以看到极光。1908年，天文学家乔治·埃勒里·黑尔（George Ellery Hale）用分光镜确定太阳黑子具有磁性，这一解释使科学家们确信两者之间存在联系。（磁性微妙地干扰了光谱）太阳的暗斑终于可以被理解了。它们不是原始的浮渣，也不是太阳居住的迹象，而是磁场抑制热量通过太阳运动的区域，这一过程被称为太阳对流。
今天，多亏了太阳物理学，我们知道太阳黑子周期是由旋转的太阳内部等离子体的旋转运动驱动的。由于等离子体是带电的，而且等离子体层以不同的速度旋转，太阳球就像一台发电机，产生比地球极磁强数千倍的电磁场。制造太阳能发电机的等离子体循环现在正在超级计算机上模拟。几个世纪以来的太阳黑子数据帮助科学家通过运行模拟来完善和验证这些模型，看看哪些模型最接近连续周期的变化周期。模型越完美，对太阳黑子周期本身的理解就越透彻。
克利特解释说，随着我们从电报时代转向卫星时代，计算太阳黑子的紧迫性只会增加。“太阳黑子的数量有助于确定未来几个月和几年的趋势，以预测扰动的频率和幅度，”他说。比利时皇家天文台经常收到电信和电力公司的数据要求。商业航空公司也依赖于太阳黑子的趋势，因为太阳磁场会影响无线电波穿过电离层的速度，从而扭曲GPS坐标。如果太阳天气倾向于暴风雨，飞行员就会把注意力转移到其他导航仪器上。
太阳黑子和地球上的生命之间还有更多的推测性关联。医学研究人员热衷于发现太阳磁场和癌症之间的联系。经济学家寻找太阳黑子周期和农业之间的关系。气候学家想知道小冰川期是否由“大极小期”(太阳几乎是一尘不染的时期)造成的，就像18世纪早期的情况一样。(当时的画作展示的是人们在泰晤士河和威尼斯的泻湖上滑冰。)
气候学方面的进展尤其引人注目。众所周知，太阳辐射会改变上层大气的化学物质，太阳黑子会调节不同波长(从红外线到x射线)的强度，从而轰击我们的星球。通过将太阳黑子的数量与太阳光谱的变化联系起来，气候学家很快就能推断出18世纪太阳活动极小期的光谱特征。
这是沃尔夫从未预料到的应用，也是对现在和未来想成为沃尔夫的人的一个教训:解决当代科学中最紧迫的问题之一——全球气候变化——将依赖于在这个问题被发现之前很久收集的数据。“我认为，当你观察到一个你无法理解的新现象时，这是科学研究的本质，”Clette说。“这就像发现了一个新的领域。你知道你将会获得新的知识，即使它来自于不同的方向。”
解释太阳黑子周期将是沃尔夫多世纪博弈的最终证明。然而，作为太阳黑子的守护者，克莱特对另一项突破感到高兴：他最近与沃尔德梅尔叛变助手继承沃尔夫仪器的人建立了联系。老夫琅和费望远镜的观测再一次为国际太阳黑子计数做出了贡献。
克里特的欣喜一点也不感伤，而是赞美沃尔夫在使太阳黑子计数一致方面所起的核心作用。“我已经能够建立k望远镜的系数，”他说。这与沃尔夫在19世纪建立的理论完全吻合——请记住，现在的观察者不是沃尔夫。匹配的k系数表明眼脑系统在过去的几个世纪里没有进化。”
如果过去的几个世纪是一个很好的衡量标准，那么简单的观察在很远的未来都是可行的。太阳黑子计数可以作为任何需要超长期数据收集的研究的模型，比如超新星爆发前数千年一颗古老恒星行为的细微变化。一项跨越数十或数百代的超新星研究，会使太阳黑子计数看起来像棒球比赛得分一样快。
这次深海实验将是一个巨大的挑战。这将取决于沃尔夫(Wolf)那样的统计智慧，以及沃德梅尔(Waldmeier)那样的顽固传统主义。然而，要充分发挥它的潜力，就需要Schwabe的平静心态，他不需要知道他的数据最终会发现什么，只需要知道观察有价值。
乔纳森·济慈是一位作家、艺术家和实验哲学家，生活在旧金山和意大利北部。他的新书是关于巴克敏斯特·富勒的遗产的，将于明年由牛津大学出版社出版。
铅拼贴是由美国宇航局的一张照片制成的。
本文最初发表于2015年3月的《Slow》杂志。
