天文观测
“我们连太阳系都不出去，为什么就能知道太阳系以外的事？”
首先，天文学家只能靠望远镜去探测。具体来说，宇宙中很多天体都会发出光，这些光子会来到地球上，然后被望远镜接收到，这个过程和人用眼睛看东西一个道理，人之所以可以看到的东西，正是这个东西要么自身发光，要么发射光到人眼里。
不过，现在射电望远镜和人眼看东西唯一不同的是，人只能看到可见光，而射电望远镜能看到的频谱要比人类的宽得多，这样就可以接收到更多不同的光，而这些光其实就是信息。
而太阳系外的恒星等一些星体也是会发出大量的光子，其中就会有一些光子是会来到地球让人类的望远镜所观测到的。即使是用肉眼来看天空中大量的星体，这当中大多数都是太阳系外的恒星发出的光芒。有个“可观宇宙”的概念其实就是说，人类能观测到的尺度是直径930亿光年的范围。其中922亿光年是可以通过接收电磁波（光）获取到，而8亿光年是可以通过接收引力波来获取到，加起来就是930亿光年。
我们要知道的是，人能看到的最暗的光，也至少要让视网膜在1分钟内接受3万个光子。可是，天文学观测可就没有那幸福的事情了，天文学的观测能接收到的光子数简直少得可怜，前几年钱德拉塞卡望远镜观测到了一次超新星爆发，
在长达6小时的观测时间内，钱德拉塞卡望远镜只接收到了139个光子。但就是这139个光子，天文学家就推断出了许多信息。比如：这次爆发释放出了大量的金属钛，这些钛的质量相当于115个地球的质量。
再比如：前段时间特别刷屏级的黑洞照片，这张照片接收到的信息也是极其有限，只有几十微角秒的大小。相当于我们站在地球上去看一个月球上的苹果，如果直接看，根本是什么都看不到的，按照正常来说，它其实只有半个像素的大小。
也就是说，其实天文学能接收到的信息是少之又少的，所以在这样的情况下做研究，要用到的办法就和其他的学科不太一样。
模型思想
这其实涉及到天文学家做研究时的范式。我们都知道物理学家、化学家、生物学家做研究其实是十分严谨的，要求充分的证据，并且还要实验是可以复现的。物理学家、化学家、生物学家之所以可以这样去做研究是因为，他们能获取到的信息足够充分，他们是在足够信息量的基础上去做研究的。可是天文学家是做不到的，他们能获取到的信息如此至少，你总不能指望着把整个天球固定住放到地球上让天文学家好好瞧瞧。
还是说前段时间黑洞照片，如果按照物理学家、化学家、生物学家研究范式来看，这个照片完全是不能当成靠谱的信息源，更不会采用。因此，天文学需要的一种全新的“思维方式”来做研究。
所以，天文学家经历2000多年，发展出了一套“思维方式”，我们可以称之为：模型思想。
就比如说，研究宇宙的模型，最早人类发展出来的是“地心说”模型，然后是“日心说”模型。
到了现代，最早有稳恒态模型，然后是大爆炸模型。
而如今呢？这个模型变成了ΛCDM模型，翻译过来可以理解成“暗能量-冷暗物质模型”，
就拿从宇宙大爆炸模型到ΛCDM模型的演化来说，这当中科学家通过研究1a型超新星发现了宇宙正在加速膨胀，其实原来的宇宙大爆炸无法解释宇宙平坦性问题，以及星系周围恒星系为什么跑这么快等问题，于是结合观测以及理论物理学的发展，构建出了新一代的模型。
除了ΛCDM模型，我们还有标准太阳模型、恒星演化模型等等。
所以，天文学的观测数据虽然不够充足，但是利用模型体系作为补充，然后把每一个观测和模型进行关联，积少成多，让模型体系更加成熟和完整。通过这样的方式，就可以用很少的数据撬动很多未知的信息。之前说到的黑洞，还是超新星爆炸，其实都是运用到了这个办法。有了这个办法，让天文学家知道了宇宙的年龄大概在138年亿岁，而且能知道很多宇宙过去的历史。
所以，某种程度上说，天文学研究就像侦探破案一样，通过蛛丝马迹还原案情的本来面貌。
