远处的路灯很清晰，仿佛闪烁着无数的星星。天空中的星星出现了，好像它们点亮了无数的路灯。

星空，自从人类文明诞生以来，我们一直在仰望星空，研究星空。然而，我很惭愧地说，我们今天对此仍然知之甚少。一个重要的原因是恒星离我们太远了。太阳是离我们最近的恒星，距离我们有1.5亿公里。下一颗最近的恒星是半人马座比邻星，距离我们399233万公里。即使是光也需要4.22年，更不用说普通的宇宙飞船了。虽然在小说中我们无数次飞到宇宙的边缘去看，但在现实世界中，我们对一颗恒星的描述只能通过基本的物理公式来想象，比如根据它离恒星的距离来估计它的表面温度，根据圆周运动公式来估计它的日变化。在一个更详细的问题上，比如它是由什么元素组成的，是否有磁场，早期的天文学家只能分裂。

那么，我们真的无法进一步理解它们吗？别担心，宇宙已经在星星上贴了条形码，并把它们送到了我们的眼前。是的，它是一个条形码，就像超市里的斑马线。过去，普通的物理公式无法告诉我们答案，但现在我们只要扫描一下条形码就知道了。此外，与超市里的黑白条形码相比，明星的条形码要漂亮得多。它们是彩虹色，从红色到紫色不等。天文学家称这种条形码为“光谱”。

说到光谱，我们都听说过牛顿用棱镜把白色的阳光变成彩虹的故事。是的，光谱是多色光(如太阳光)通过色散系统(即近年来使用的牛顿棱镜和光栅)并根据波长或频率按顺序排列的图案。光谱由无数不同颜色的谱线组成，每一条特定的谱线都是无数具有相同能量的光子的集合。那么这些光子是从哪里来的？

它们来自原子内部。我们都知道原子中有电子，每个电子根据其包含的能量处于不同的状态。能量最低的状态叫做“基态”。当这个电子吸收能量时，它变得更加活跃，它的状态被称为“激发态”。很久以前，科学家们认为电子从基态到激发态的过程是一个爬山过程，即吸收一点能量会使它们更活跃。但是现在科学家发现这个过程实际上更像是爬梯子。基态和激发态就像梯子上的踏板。如果电子想从一个踏板移动到另一个踏板，它们只能移动一个固定的高度，既不太高也不太低，也就是说，电子只能吸收和释放固定量的能量。当电子从高能激发态返回低能基态时，释放的能量将以光子的形式释放。无数这样的光子一起在光谱中形成一条明亮的谱线。这种由释放的能量组成的光谱，只包含一些不连续的亮线，称为发射光谱。类似地，当一束合成光照射到原子上时，基态的电子也会从合成光中吸收相应的能量，达到激发态，剩余的能量将继续以光子的形式传输，直到到达我们建立的投影屏幕，形成光谱。吸收的能量在光谱中形成暗线，这被称为吸收光谱。此外，高温、高密度的固体、液体和高压气体(如太阳和铁水)相互影响很大，因为组成它们的原子数量太多，距离太近。就像无数的梯子被挤在一起一样，一些踏板不可避免地会被挤出位置，电子从一个高踏板释放到另一个低踏板的能量会有更多的价值。这些物体发出的光从红光到紫光，各种颜色都有，而且是连续的。形成的光谱称为连续光谱。

星光的条形码是由它们的光形成的发射光谱、吸收光谱或连续光谱。那么这个看似简单的条形码能告诉我们关于恒星的什么秘密呢？太多了！

首先是天体的温度。如前所述，构成光谱的光子来自原子，天体的温度对原子中电子的能量有很大影响。天文学家可以通过比较某些特定谱线的强度来推断特定元素原子的能量分布，然后推断天体的温度。在上个世纪，天文学家根据某些谱线的强度，特别是氢谱线的强度，按温度对恒星进行分类，这极大地促进了科学家对天文学的全面了解。

第二个是天体的大气成分。对于像太阳这样的致密高温天体，它发出的光是各种能量的合成光，当合成光穿过恒星大气时，它将被大气中的原子吸收。由于不同原子的电子构型和能量状态不同，它们吸收的能量也不同，这体现在具有元素特异性的吸收光谱中。基于此，天文学家可以推断出该恒星的大气包含哪些元素。

第三是天体的压力。压力越高，原子核越容易捕获自由电子，从而影响光谱结构。另一方面，如果我们知道光谱对压力的反应机制，我们可以反过来计算天体的压力。有了压力，我们可以计算天体的重力、质量和半径。

第四是天体的磁场。天体的磁场会对原子的能量状态产生一定的影响，从而影响电子发射或吸收的能量，导致光谱变化。

最后，天文学家最关心天体的运动，比如它的旋转方向或相对于地球的运动方向。我们一生中都有这样的经历。当汽车按喇叭时，笛声会变得更高，当它离开我们时，笛声会变得更低。这是因为声波在相对运动中被压缩或拉伸，光波也有同样的现象。当一个天体远离我们时，它发出的光波波长会变长。光谱中的反应是一些谱线向红光部分移动，这被简单地称为“红移现象”。另一方面，如果天体向我们移动，它发出的光波的波长将被压缩，光谱中的反应是谱线的一部分向蓝光的一部分移动，称为“蓝移现象”。另一方面，转到我们这边的旋转天体发出的光波会蓝移，转到我们这边的光波会红移。

虽然我们今天不能独自去看星星，但由于这些条形码，我们无疑听到了宇宙最深情的告白，告诉我们它的过去、现在和未来。我相信，在科学技术高度发达的未来，我们将从这个条形码中读到更多的信息，这样我们就能更多地了解我们的宇宙。

(本文获得2015年蝌蚪员工“十大新锐科普创作者”二等奖)