每年，数百万游客参观巴黎卢浮宫，瞻仰可能是历史上最具代表性的艺术作品：列奥纳多·达·芬奇的蒙娜丽莎。大多数游客被这幅画作神秘的光环所吸引。但有些人也看到了更深层次的美——蒙娜丽莎朦胧的风景和迷人的表情都源于列奥纳多使用的晕涂法，这是一种复杂的技术，其中柔和的轮廓从许多层精致的颜料中浮现出来，就像从雾中走出来的人物一样。科学家在2010年表明，蒙娜丽莎的一些图层比普通人的头发薄10倍。
总的来说，人类天生会对他们的主要感官做出反应——其中，视觉通常被认为是最强大的。当然，这是像蒙娜丽莎这样的单张图像能够如此发自内心、充满情感力量的根本原因。在天文学中，标志性的图像，如“创生之柱”或黑洞事件视界，既美丽又令人敬畏，但我们所看到的本质上是由数字而不是难以察觉的薄薄的颜料层构成的。这些天体景观的“视觉”部分通常只占天文学家用来研究天空的美丽数据的一小部分，正是无限的数字数据教会了我们关于宇宙的知识。
例如，考虑最近的一项研究，该研究揭示了一颗附近的类太阳恒星正在围绕一个小黑洞运行。这对星体被锁定在距离地球仅1565光年的旋转舞蹈中，这意味着我们现在观测到的恒星发出的光是在罗马帝国衰落之前发出的。这一发现打破了有史以来发现的最近黑洞的记录，并表明银河系内潜伏着大量类似的黑暗天体。然而，没有人直接观察到这个黑洞，它对我们的望远镜和眼睛都是不可见的。它将永远是一个看不见的伴侣，摆动着其伴星的轨道。天文学家通过分析来自盖亚卫星的极其精确的数据，探测到了这些幽灵般的旋转，揭示了伴星的周期性运动。与配备多个精密相机以产生绚丽天体烟火图像的詹姆斯·韦伯和哈勃太空望远镜不同，盖亚主要产生纯粹的数字数据。然而，正是从这些沉默的、看不见的数字中，天文学家仍然使用数学模型来描述现实，从而做出美丽的、改变世界的发现。
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这一事实不仅适用于现代世界。1846年，约翰·戈特弗里德·加勒根据法国天文学家勒维耶在前一年做出的预测，发现了海王星，我们太阳系的第八颗行星。勒维耶注意到，当时最遥远的行星天王星的轨道受到了一个神秘质量的奇怪扰动，然后通过艰苦的数值计算，精确地指出了这个看不见的扰动者的轨道以及该天体应该出现在天空中的位置。当加勒将他的望远镜指向那里时，他观察到海王星是一个颤动的点，在背景恒星中移动。突然，太阳系增加了一个全新的世界。
然而，无论过去还是现在，图像仍然是宣传科学发现的主要形式——即使在天文学之外也是如此。在科学教堂中，数据可能是神圣不可侵犯的，但图像才是真正的信徒，因为眼见为实。通过比较最近的两项开创性发现，这一事实显而易见：2016年2月宣布的首次探测到引力波，以及2019年4月首次拍摄到黑洞事件视界的图像。这两项突破都发生在相近的时间，并且都是革命性的。前者主要产生数值数据，并很快获得了诺贝尔奖，而后者则在许多其他数据中制作了一张“图像”。不出所料，黑洞的图像产生的互联网流量几乎是引力波探测的七倍——即使在考虑到互联网上对黑洞而不是引力波的搜索背景更高的情况下。
天文图像有什么特别之处？公众和科学家当然有不同的方法和目标。对于天文学家来说，任何和所有的图片也都是数值数据；例如，一颗恒星可能仅仅表现为望远镜相机上的一堆像素，但即使是那个孤零零的点也可以揭示恒星的内在光度和温度。仙女座星座中壮丽星系的广阔多千兆像素全景图，例如仙女座星系中的那张，当然可以激发人们对我们在宇宙中位置的沉思和敬畏。但除此之外，天文学家还可以使用这些图像来测量星系的基本属性，例如它的大小，甚至更微妙的东西，比如它的自转或它的恒星类型和分布。
最终，视觉和非视觉数据都描述了我们世界的现实。区别在于非视觉数据需要一个界面，一个数学模型来叙述现实。如果没有引力理论的支持，代表恒星和黑洞华尔兹的数据将毫无意义。如果没有爱因斯坦的广义相对论，导致引力波探测的精确干涉数据将是无法理解的。
在他的有影响力的文章“成为蝙蝠是什么感觉？”中，美国哲学家托马斯·内格尔认为，“闪电具有客观的特性，这种特性并不仅限于它的视觉外观，而且一个没有视觉的火星人也可以对此进行研究。确切地说，它具有比其视觉外观所揭示的更客观的特性。”（原文强调）闪电的外观和电磁场变化的数学模型描述的是同一个现实。
科学家接受训练，通过模型的界面来理解现实。对于天文学家来说，一张带有蜿蜒曲线的图表，这张图表构成了引力波在探测器中涟漪的证据，可以像看到一段可视化两个黑洞合并的电影一样令人兴奋。
这一事实将讨论扩展到另一个层面：天文学家在与公众沟通中的作用是什么？最终，它是通过让每个人都能理解的方式来展示和表达我们宇宙的美丽。这种事业有时需要解释科学研究的复杂性，而这些复杂性往往远远超出宏伟的图像。正如时钟因其复杂的钟表装置而能有效地测量时间一样，太空照片的全部美丽也建立在复杂的数学之上。这些图像隐藏的数字本身就具有独特的魅力。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表大众科学的观点。