你我皆星塵——《給忙碌者的天體物理學(xué)》

這周正值十一假期,利用長(zhǎng)假旅游很好,說(shuō)明一個(gè)人對(duì)外界充滿好奇。哪怕只是不斷趕路,到一處自拍幾張發(fā)個(gè)朋友圈算數(shù),也說(shuō)明這個(gè)人對(duì)他以陌生環(huán)境為背景的自拍會(huì)吸引到多少人點(diǎn)贊很好奇。排除在社交平臺(tái)獲得點(diǎn)贊這樣的低級(jí)趣味,出門旅游究竟是想收獲什么呢?至少能長(zhǎng)見識(shí)吧。所謂長(zhǎng)見識(shí),其實(shí)是為了撐開格局。比如,我在重慶生活久了,去了一次珠穆朗瑪峰,才知道什么叫高山,我對(duì)山高的尺度不再停留在縉云山;我聽說(shuō)佛系青年這個(gè)詞很久了,去了一次白馬寺,才領(lǐng)略了什么是佛教,不再是一個(gè)只知道華巖寺和少林寺的人。

但僅知道這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,當(dāng)我登上珠穆朗瑪峰,第一時(shí)間——當(dāng)然是自拍,拍完呢?是趕緊說(shuō)兩句“這山真高啊、這山真高啊”?不是,我想問(wèn)為什么珠峰只能這么高(因?yàn)榈厍蛞Σ辉试S更高,再高就會(huì)壓塌,火星引力不如地球,所以火星上的山最高可達(dá)2萬(wàn)米)。而對(duì)于直徑是1.3萬(wàn)公里的球體——地球來(lái)說(shuō),一座不到10公里的山,就像臺(tái)球上的一粒微塵,根本不影響我們對(duì)其光滑表面的認(rèn)知。當(dāng)我來(lái)到中土佛教第一寺——白馬寺,不是趕緊和佛祖進(jìn)行利益交換——磕頭燒香換得佛祖保佑,而是從白馬寺的歷史想到兩千多年來(lái)這片土地上為什么會(huì)頻繁出現(xiàn)滅佛運(yùn)動(dòng)(因?yàn)椴鸪聫R使國(guó)庫(kù)有了錢和軍隊(duì)有了兵源)。

這兩個(gè)例子就是我所理解的撐開格局——從時(shí)間和空間兩個(gè)維度展開。歷史學(xué)能提升我們時(shí)間維度的認(rèn)知,而天文學(xué)則能同時(shí)提升時(shí)間和空間維度的認(rèn)知。論時(shí)間,你我身上的每一個(gè)原子,都可以追溯到133億年前宇宙大爆炸;論空間,我們只是在這個(gè)宇宙的一個(gè)平凡角落(室女超星系團(tuán)的外圍),一個(gè)平凡星系(銀河系)中,一塊平凡的區(qū)域(獵戶旋臂)上,一顆平凡的恒星(太陽(yáng))旁邊……注意,是這個(gè)宇宙,到底有沒有多個(gè)宇宙,有多少宇宙,最負(fù)責(zé)任的回答是——不知道。

當(dāng)然,科普天文學(xué)并非為了在別人感動(dòng)于大好河山之際潑冷水,贏得智力優(yōu)越感。學(xué)習(xí)天文學(xué),恰恰是為了懂得謙卑。


給忙碌者的天體物理學(xué)

這本《給忙碌者的天體物理學(xué) 》是著名天體物理學(xué)家尼爾·德格拉斯·泰森的新作,他更著名的身份則是科普達(dá)人,有個(gè)拍得特別漂亮的系列紀(jì)錄片叫《宇宙》就是他主持的。


尼爾·德格拉斯·泰森

有史以來(lái)最偉大的故事

140億年前(書中為140億年,如今準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是133億年),已知宇宙所有的空間、所有的物質(zhì)、所有的能量,都包含在一個(gè)極小極小的尺度之內(nèi),比這句話末尾的句號(hào)的一萬(wàn)億分之一還要小。那是一個(gè)致密的奇點(diǎn)。

宇宙誕生到萬(wàn)億分之一秒

首先是引力逐漸分離出來(lái),其它三種自然力仍然統(tǒng)一。隨著時(shí)間達(dá)到10的-35次方秒,宇宙繼續(xù)膨脹,稀釋了所有曾集中的能量,剛才還保持統(tǒng)一的作用力分裂成“弱電力”和“強(qiáng)核力”,后來(lái)弱電力分裂成電磁力和“弱核力”,于是未吃宇宙架構(gòu)的四種作用力就全都登場(chǎng)了:決定放射性衰變的弱核力,把原子核束縛起來(lái)的強(qiáng)核力,使得分子結(jié)合在一起的電磁力,把大團(tuán)物質(zhì)聚集在一起的引力。

萬(wàn)億分之一秒到百萬(wàn)分之一秒

在強(qiáng)核力和弱電力分道揚(yáng)鑣之前、之中、之后這段極短的時(shí)間里,宇宙變成了由夸克、輕子和它們的反物質(zhì)兄弟——還有承擔(dān)它們相互作用力的玻色子——共同組成的一大鍋沸湯。強(qiáng)有力的理論證據(jù)表明,在極早期宇宙中的一段時(shí)間,某種作用力分離之時(shí),賦予了宇宙一種非同尋常的不對(duì)稱性,其中物質(zhì)粒子的數(shù)量略微超過(guò)反物質(zhì)粒子:比例為十億零一比十億。

百萬(wàn)分之一秒到一秒

夸克開始形成中子和強(qiáng)子, 而上面所說(shuō)的那個(gè)令人困擾的微小的“物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱性”到了強(qiáng)子中。請(qǐng)注意這個(gè)幾乎可以忽略的比例,按道理一個(gè)物質(zhì)粒子和一個(gè)反物質(zhì)粒子會(huì)湮滅,正因?yàn)槊渴畠|多出來(lái)的那么一個(gè)物質(zhì)粒子,構(gòu)成了后來(lái)宇宙中物質(zhì)集合體,比如星系、恒星、行星、玫瑰、奶牛、你和我……

一秒到兩分鐘

宇宙尺度已經(jīng)增長(zhǎng)到了幾光年(1光年約10萬(wàn)億千米),大約相當(dāng)于從太陽(yáng)到離它最近的恒星的距離。隨著宇宙繼續(xù)降溫,降到1億開爾文以下時(shí),質(zhì)子與質(zhì)子當(dāng)然還有中子發(fā)生融合形成原子核,孵化出一個(gè)嬰兒宇宙,其中90%的原子核是氫,10%是氦,還有微量的氘(重氫)、氚(超重氫)和鋰。

兩分鐘到38萬(wàn)年內(nèi)

在這漫長(zhǎng)的時(shí)光里,宇宙溫度仍然足夠高,高能電子可以自由地在光子之間漫游,就像來(lái)回?fù)羟蛞粯硬粩嗟匚蘸桶l(fā)射光子,發(fā)生相互作用。但是,當(dāng)宇宙溫度低于3000開爾文(大約是太陽(yáng)表面溫度的一半)時(shí),這種自由自在就戛然而止了,所有的自由電子都跟原子核發(fā)生了結(jié)合。它們的聯(lián)姻留下了無(wú)處不在的可見光,不僅為那一刻天空中的所有物質(zhì)留下了永遠(yuǎn)的印記,也宣告了原初宇宙粒子和原子的形成過(guò)程已經(jīng)完成。

38萬(wàn)年到10億年

宇宙繼續(xù)膨脹并冷卻,這時(shí)物質(zhì)因?yàn)橐ψ饔镁奂蓤F(tuán),形成了我們所稱的星系,數(shù)量近1000億。每個(gè)星系都含有幾千億顆恒星,恒星核心發(fā)生著熱核聚變。那些質(zhì)量超過(guò)太陽(yáng)數(shù)十倍的恒星,其核心具有足夠高的壓力和溫度,從而制造了比氫要重的幾十種元素,正是基于這些元素,才構(gòu)成了行星,為生命勃發(fā)提供了場(chǎng)所。

第90億年

在宇宙的一個(gè)平凡角落(室女超星系團(tuán)的外圍),一個(gè)平凡的星系(銀河系)中,一塊平凡的區(qū)域(獵戶旋臂)上,一顆平凡的恒星(太陽(yáng))誕生了。從其中形成太陽(yáng)的氣體云包含了足夠多的重元素,凝聚生成了一系列相互繞轉(zhuǎn)的天體,其中包括幾顆巖石行星和氣態(tài)行星、數(shù)以萬(wàn)計(jì)的小行星和數(shù)十億顆彗星。在最初的幾億年里,在軌道上殘留的橫沖直撞的大量碎片被吸積到更大的天體上。隨著在太陽(yáng)系中留下來(lái)的可吸積物質(zhì)越來(lái)越少,行星表面開始冷卻。一顆離太陽(yáng)位置剛剛好的行星逐漸形成。如果它離太陽(yáng)更近,海洋就會(huì)被蒸發(fā)掉;如果離得更遠(yuǎn),海洋就會(huì)結(jié)冰。無(wú)論哪種情況,這顆行星都不會(huì)誕生生命。這顆行星,就是地球。


你我就在這里

到了此處,恐怕任何人都忍不住想問(wèn),宇宙開始之前是怎么回事?為什么會(huì)有宇宙大爆炸?誰(shuí)提供了那個(gè)源動(dòng)力?非常負(fù)責(zé)任地告訴你:不知道。這個(gè)世界如今沒有任何人知道。誰(shuí)說(shuō)誰(shuí)知道,那一定是忽悠人。

如今,我們只知道,我們身體里的每一個(gè)原子都可以追溯到宇宙大爆炸,以及50多億年前發(fā)生爆炸的大質(zhì)量恒星里的核聚變。

我們是獲得了生命的星塵,然后被宇宙賦予了發(fā)現(xiàn)自我的使命——而我們的旅程才剛剛開始。


科學(xué)的信心

13億年前,遙遠(yuǎn)的宇宙深處,質(zhì)量分別相當(dāng)于太陽(yáng)的29倍和36倍的黑洞合并,變成了質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的62倍的大黑洞,剩下的差不多3倍的太陽(yáng)質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化成了能量——相當(dāng)于突然增加了10的21次方個(gè)太陽(yáng)。

那時(shí),地球上還是單細(xì)胞生物的天下。那些能量的漣漪向各個(gè)方向蕩漾開去,過(guò)了8億年,地球上才進(jìn)化出復(fù)雜的生命,包括花朵、恐龍和飛行生物,還有一個(gè)哺乳動(dòng)物的脊椎動(dòng)物分支。

直到最近一萬(wàn)年,那個(gè)分支中靈長(zhǎng)類的一個(gè)分支,發(fā)生了一種促使語(yǔ)言產(chǎn)生的基因突變,,從此,那個(gè)分支——智人——將發(fā)明農(nóng)業(yè)、文明、哲學(xué)、藝術(shù)和科學(xué)。而智人里一位20世紀(jì)的科學(xué)家將從他的大腦中發(fā)明相對(duì)論,并預(yù)言那個(gè)能量——引力波的存在。


兩個(gè)黑洞

在這個(gè)人預(yù)言整整一個(gè)世紀(jì)之后,在宇宙中旅行了13億年的引力波,終于到達(dá)了地球,并被人類的科學(xué)技術(shù)成功地捕獲。百年前的預(yù)言終于被證實(shí)。 這個(gè)猛人,就是愛因斯坦。

而這一切的根基,是什么呢,就是物理定律在宇宙普遍適用,元素周期表也已經(jīng)清晰呈現(xiàn)了宇宙的物質(zhì)。由此我們可以得出一些有趣的洞見:比如,遇到外星人,我們肯定不可能用中文英文交流,你想和他握手可能會(huì)被解讀為是攻擊性行為,但你說(shuō)光速恒定、說(shuō)萬(wàn)有引力定律,就可以接著討論。又如,外星生物大概率和地球生命一樣是碳基生物,因?yàn)橛钪嬷刑甲钸m合組合成穩(wěn)定的大分子,同時(shí)它又特別特別多。


星系之間和行星之間

星系

在大的漩渦星系之間是矮星系、類星體,比如我們銀河系最近的星系位于200萬(wàn)光年之外,在歷史上被稱為仙女大星云,在某種程度上說(shuō)是銀河系的一個(gè)更大、更明亮的孿生兄弟。而麥哲倫星系就是銀河系周邊的矮星系。在所有曾被可靠地調(diào)查過(guò)的空間區(qū)域里,矮星系的數(shù)量要比大星系多得多,比例超過(guò)10比1。 在星系團(tuán)的高密度環(huán)境中,兩個(gè)或兩個(gè)以上的大星系經(jīng)常發(fā)生碰撞,留下的是一場(chǎng)大混亂。

行星之間比較空曠,如果把太陽(yáng)系比作一個(gè)球體,那么太陽(yáng)、所有行星以及它們的衛(wèi)星所占據(jù)的體積只占這個(gè)球體的萬(wàn)億分之一略多一點(diǎn)兒。但行星之間的太空并非空無(wú)一物,而是包含各種形式的大石塊兒、小石塊兒、冰球、塵埃、帶電粒子流,還有遠(yuǎn)航的太空飛船。太空里還遍布著巨大的引力場(chǎng)和磁場(chǎng)。地球在軌道上的運(yùn)行速度是每秒30千米,每天能掃到數(shù)百噸的流星體——其中大部分還沒有一粒沙子大。流星體沖進(jìn)大氣層時(shí)由于能量極高,以至于幾乎全部剛一接觸就氣化了,隨即在地球上層大氣中燃燒殆盡。我們地球上的這些脆弱物種,有賴于這層大氣保護(hù)罩才得以生存演化。 月球,很可能就是一顆游蕩的火星大小的原行星與地球任性碰撞的后果。

特別要提一下木星,它以其強(qiáng)大的引力場(chǎng)攔住了許多彗星的去路,否則它們將會(huì)在內(nèi)太陽(yáng)系肆虐。木星充當(dāng)了地球的引力盾牌,就像一個(gè)魁梧的壯漢,讓地球擁有了長(zhǎng)期(數(shù)億年)的相對(duì)和平和安寧。沒有木星的保護(hù),地球上的生物將很難進(jìn)化成有趣的復(fù)雜生命,并且總是會(huì)生活在毀滅性撞擊帶來(lái)的滅絕危機(jī)之中。

其實(shí),星系之間(也包括之中)的真空里最奇異的事情是,它是虛粒子的沸騰海洋——無(wú)法探測(cè)的物質(zhì)和反物質(zhì)對(duì)突然出現(xiàn)又消失。這一奇特的量子物理學(xué)預(yù)言被稱為“真空能量”,它表現(xiàn)為向外的壓力,作用與引力相反,在完全沒有物質(zhì)的情況下也依然蓬勃發(fā)展。正在加速的宇宙(暗能量能力的展現(xiàn)),可能就是被這種真空能量驅(qū)動(dòng)的。


真正的主角與配角

根據(jù)萬(wàn)有引力,我們知道距離越遠(yuǎn)引力越小,那么在每個(gè)星系邊緣的星體軌道速度應(yīng)該隨著距離增加而下降,但實(shí)際觀測(cè)結(jié)果是仍然很快。是牛頓定律和廣義相對(duì)論錯(cuò)了嗎?

牛頓定律和廣義相對(duì)論沒有錯(cuò),錯(cuò)了就慘了,整個(gè)物理學(xué)的根基崩塌,那個(gè)破壞力,無(wú)法想象。其實(shí),在每個(gè)旋渦星系遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出可見邊緣的那些遙遠(yuǎn)區(qū)域,存在某種形式的暗物質(zhì)。在整個(gè)宇宙中,平均而言,暗物質(zhì)的引力大約是所有可見物質(zhì)總引力的6倍。

暗物質(zhì)的效應(yīng)是真實(shí)存在的。我們只是不知道暗物質(zhì)是什么。暗物質(zhì)似乎不通過(guò)強(qiáng)核力相互作用,所以它不能形成原子核。它還沒有被發(fā)現(xiàn)通過(guò)弱核力進(jìn)行相互作用,而甚至是難以捉摸的中微子也存在弱相互作用。它似乎并沒有與電磁力相互作用,所以它不會(huì)產(chǎn)生分子,也不會(huì)聚集成致密的暗物質(zhì)球。它既不吸收、發(fā)射光,也不反射或散射光。正如我們從一開始就知道的,暗物質(zhì)確實(shí)會(huì)施加引力,而普通物質(zhì)對(duì)此會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。但僅此而已。經(jīng)過(guò)這么多年,我們還沒有發(fā)現(xiàn)它能做什么別的事情。現(xiàn)在,我們只能滿足于把暗物質(zhì)作為一個(gè)陌生的、隱形的朋友來(lái)對(duì)待,在宇宙需要我們召喚它的時(shí)候請(qǐng)它施以援手。

愛因斯坦的廣義相對(duì)論沒有錯(cuò),但愛因斯坦也犯過(guò)錯(cuò),大錯(cuò),一個(gè)有些憋屈的大錯(cuò)。當(dāng)年,我佛愛因斯坦就想,一個(gè)不穩(wěn)定的靜態(tài)宇宙,應(yīng)該存在一種和萬(wàn)有引力相對(duì)于的“反引力”,于是他提出了一個(gè)宇宙常數(shù)——Λ,并寫到了廣義相對(duì)論方程式之中。

后來(lái),研究發(fā)現(xiàn),宇宙并非靜態(tài)的,而是宇宙在膨脹。愛因斯坦于是拋棄了這個(gè)宇宙常數(shù),還說(shuō)這是自己犯過(guò)的最大的錯(cuò)誤。沒過(guò)多久,大家才發(fā)現(xiàn),愛因斯坦犯過(guò)的最大的錯(cuò)誤,就是他放棄了宇宙常數(shù)。 越來(lái)越多的證據(jù)表明,越遙遠(yuǎn)的星系,與銀河系相對(duì)退行的速度就越快。也就是,那個(gè)“反引力”不僅存在,而且隨著真空的增長(zhǎng),宇宙中物質(zhì)和(我們熟悉的)能量密度逐漸減小,而Λ對(duì)宇宙狀態(tài)的相對(duì)影響變得更大。

一個(gè)錯(cuò)誤

Λ突然獲得了一個(gè)物理實(shí)相,于是它需要一個(gè)名字,所以“暗能量”登上了宇宙戲劇舞臺(tái)的中央。這個(gè)名字非常恰當(dāng)?shù)伢w現(xiàn)了它的神秘,又體現(xiàn)了我們對(duì)其成因的無(wú)知。迄今為止最精確的測(cè)量結(jié)果顯示,暗能量是宇宙中最主要的東西——它才是宇宙的主角,目前占據(jù)了所有質(zhì)量-能量的68%,暗物質(zhì)占了27%——配角,一般物質(zhì)僅占5%——我們就在這5%里面。

由于暗能量導(dǎo)致宇宙加速膨脹,那么,任何沒有被銀河系束縛在附近的東西都將以越來(lái)越快的速度退行,成為時(shí)空結(jié)構(gòu)加速膨脹的一部分。如今在夜空中可見的遙遠(yuǎn)的星系,最終將會(huì)消失在可以企及的視野之外,而它們離我們遠(yuǎn)去的速度比光速還要快。再過(guò)大約一萬(wàn)億年,居住在我們銀河系里的所有人可能根本就不知道還有其他星系存在。我們的可觀測(cè)宇宙將只包括一個(gè)由鄰近的長(zhǎng)壽恒星組成的系統(tǒng)。在這繁星滿天的黑夜之外,還會(huì)有無(wú)盡的虛空——那是深空黑暗的臉龐。

暗能量是宇宙的基本屬性,它最終將會(huì)削弱人類后代理解未來(lái)宇宙的能力。


怎樣發(fā)現(xiàn)另一個(gè)地球

書中較少了幾種發(fā)現(xiàn)類地行星的方法,今后星際移民就靠它了。

1.監(jiān)視恒星,看它們是否定期地晃動(dòng)。一顆恒星的周期性晃動(dòng)暴露了它周圍行星的存在。與大多數(shù)人的想法不一樣,行星不是簡(jiǎn)單地繞其主星公轉(zhuǎn),而是和它的主星圍繞著它們共同的質(zhì)心一起轉(zhuǎn)動(dòng),行星越大,恒星晃動(dòng)的幅度就越大,當(dāng)你分析恒星的光譜時(shí)就可以更容易地做出預(yù)測(cè)。

  1. 用無(wú)線電波(射電波)和微波來(lái)偵測(cè), 現(xiàn)代文明會(huì)制造大量的無(wú)線電波和微波,而小型巖石行星在自然狀態(tài)下,幾乎不會(huì)發(fā)出任何無(wú)線電波。

3.對(duì)行星大氣進(jìn)行化學(xué)分析,宇宙化學(xué)依賴于光譜學(xué)——通過(guò)光譜儀分析光。如果一個(gè)星球上充滿了動(dòng)植物,它的大氣層將富含生物標(biāo)記,也就是生命的光譜證據(jù)。無(wú)論這種標(biāo)志物是來(lái)源于生物(由某種或所有生命形式產(chǎn)生)、人類活動(dòng)(由廣義的智人物種產(chǎn)生),還是科技(由技術(shù)產(chǎn)生),這些證據(jù)都將難以隱藏。

但以上辦法都存在一些缺陷,綜合驗(yàn)證得出的證據(jù)會(huì)更有力。第一顆太陽(yáng)系外行星是在1995年被發(fā)現(xiàn)的,如今已經(jīng)上升到3000顆,大多數(shù)是在銀河系里太陽(yáng)系附近的一小塊兒區(qū)域里發(fā)現(xiàn)的。所以,系外行星的數(shù)量應(yīng)該還有很多。畢竟,我們的星系有超過(guò)1000億顆恒星,而已知的宇宙蘊(yùn)藏著數(shù)千億個(gè)星系。據(jù)推測(cè),僅在銀河系就有多達(dá)400億顆類地行星。


宇宙的視角

在人類創(chuàng)建的所有學(xué)科中,天文學(xué)被公認(rèn)是而且無(wú)疑是最崇高、最有趣、最有用的。因?yàn)?,通過(guò)這門科學(xué)所獲得的知識(shí),不僅地球之大部分被發(fā)現(xiàn)……;而且我們的能力隨著它所傳達(dá)的思想的宏大而擴(kuò)展,我們的心靈因?yàn)槌搅说图?jí)狹隘的偏見而得到升華。—— 詹姆斯·弗格森

有人說(shuō),研究天文學(xué)引發(fā)了人們最強(qiáng)烈的渺小感和無(wú)意義感。作者不贊同這樣的觀點(diǎn),反而,他覺得充滿力量和激情。人腦只有1400克重,而它產(chǎn)生的思維活動(dòng)卻能讓我們找到我們?cè)谟钪嬷械奈恢茫@讓我感到自己很強(qiáng)大。很多人其實(shí)誤讀了大自然。出于一種毫無(wú)道理的自大,首先源于對(duì)所謂意義的幻想,另一方面“人是萬(wàn)物之靈長(zhǎng),宇宙之精華”的文化假設(shè)也助長(zhǎng)了這種自負(fù)。

研究天文學(xué),讓我們認(rèn)識(shí)到人類并非空間和時(shí)間的主人,而是作為一個(gè)偉大的宇宙存在鏈的參與者,與現(xiàn)存的和已滅絕的物種都有直接遺傳聯(lián)系,而且可以追溯到近40億年前地球上最早的單細(xì)胞生命。

也許你認(rèn)為:我們比細(xì)菌更聰明。是的,我們比任何曾經(jīng)在地球上奔跑、爬行或匍匐的其他生物都更聰明。但我們有多聰明呢?我們比最聰明的黑猩猩好得多——但它們的遺傳特征與我們的差異微乎其微。貌似一個(gè)巨大的基因鴻溝將我們和我們?cè)趧?dòng)物王國(guó)中最近的親戚分隔開來(lái),我們就可以理直氣壯地贊頌我們的聰明才智。

其實(shí),我們與自然的其余部分是一個(gè)整體,我們的位置既不高于也不低于自然,而是屬于自然。對(duì)數(shù)量、尺度和規(guī)模做簡(jiǎn)單的對(duì)比就可以很好地消除人類的自負(fù)。

一個(gè)250毫升杯子里的水分子的數(shù)目,比世界上所有海洋里的水按杯計(jì)算的數(shù)目還要多。這一杯水里的分子數(shù)目之多,能夠勻出1500個(gè)分子到世界上的每一杯水中。無(wú)可回避的是:你剛才喝的一些水曾流經(jīng)過(guò)孔子、蘇格拉底、成吉思汗和圣女貞德的腎臟。

你每一次呼吸吸入的空氣分子數(shù)目,比在地球整個(gè)大氣層里的空氣按“口數(shù)”計(jì)算的數(shù)目還要多。這意味著你剛剛可能吸入了被嬴政、貝多芬、林肯和居里夫人呼出的氣體分子。

宇宙中的恒星數(shù)目比任何海灘上的沙粒還多,比地球形成之后經(jīng)歷的秒數(shù)還要多,比曾經(jīng)生活過(guò)的所有人寫下的文字和發(fā)出的聲音還要多。

如果你想看過(guò)去的全景,宇宙的視角將帶你去那里。光從太空深處到達(dá)地球是需要時(shí)間的,所以你看到的天體和現(xiàn)象并不是它們現(xiàn)在的樣子,而是它們?cè)?jīng)的樣子,幾乎能夠追溯到時(shí)間本身的開端。在這個(gè)可推算的范圍內(nèi),宇宙進(jìn)化的全景連續(xù)不斷地展開。

想知道我們是由什么構(gòu)成的嗎?又一次,宇宙視角提供了一個(gè)比你的預(yù)期更讓你震驚的答案。宇宙中各種化學(xué)元素是在大質(zhì)量恒星尤其是其生命結(jié)束時(shí)發(fā)生劇烈爆炸的火焰中鍛造出來(lái)的,這些元素豐富了它們所在的星系。結(jié)果呢?宇宙中四種最常見的活躍元素氫、氧、碳和氮,也是地球生命體中四種最常見的元素,碳更是生物化學(xué)的基礎(chǔ)。

我們不只是生活在這個(gè)宇宙之中,宇宙就存在于我們的身體之中。

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),宇宙的發(fā)現(xiàn)一次又一次使我們對(duì)我們自身的看法降級(jí)。地球在天文學(xué)上曾經(jīng)被認(rèn)為是獨(dú)一無(wú)二的,直到天文學(xué)家得知,地球只是繞太陽(yáng)運(yùn)行的又一顆行星。然后我們推測(cè)太陽(yáng)是獨(dú)一無(wú)二的,直到我們得知,夜空中無(wú)數(shù)恒星其實(shí)都是太陽(yáng)。然后我們認(rèn)為我們所在的星系即銀河系是整個(gè)已知宇宙,直到我們確定,天空中的無(wú)數(shù)模糊天體是其他星系,布滿我們已知宇宙的圖景。今天,我們多么容易假設(shè)只存在這一個(gè)宇宙。然而,現(xiàn)代宇宙學(xué)新出現(xiàn)的多種理論,以及對(duì)不可能存在任何獨(dú)一無(wú)二的事物的不斷重申,要求我們繼續(xù)包容對(duì)我們的獨(dú)特性期冀的最新沖擊:多重宇宙。

宇宙視角源自基礎(chǔ)知識(shí)。但它又不僅僅是你所知道的知識(shí),而是關(guān)乎擁有智慧和洞察力把那些知識(shí)用于評(píng)估我們?cè)谟钪嬷械奈恢谩?/p>

我們就在那里

這是一張著名的照片。1990年,旅行者1號(hào)探測(cè)器即將飛出太陽(yáng)系的時(shí)候,在距離地球60億公里的地方,美國(guó)國(guó)家航空航天局命令它回頭再看一眼,拍攝了60張照片。照片上的光帶是相機(jī)鏡頭反射的太陽(yáng)光。其中的這一張上正好包括了地球 —— 就是圖中那個(gè)亮點(diǎn)。
泰森的老師,天體物理學(xué)家、也是著名的科學(xué)作家卡爾·薩根,看了這張照片非常感慨,他在1996年的一個(gè)頒發(fā)學(xué)位典禮上就此說(shuō)過(guò)一段非常著名的話:

我們成功地(從外太空)拍到這張照片,細(xì)心再看,你會(huì)看見一個(gè)小點(diǎn)。就是這里,就是我們的家,就是我們。在這個(gè)小點(diǎn)上,每個(gè)你愛的人、每個(gè)你認(rèn)識(shí)的人、每個(gè)你曾經(jīng)聽過(guò)的人,以及每個(gè)曾經(jīng)存在的人,都在那里過(guò)完一生。這里集合了一切的歡喜與苦難,數(shù)千個(gè)自信的宗教、意識(shí)形態(tài)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)說(shuō),每個(gè)獵人和搜尋者、每個(gè)英雄和懦夫、每個(gè)文明的創(chuàng)造者與毀滅者、每個(gè)國(guó)王與農(nóng)夫、每對(duì)相戀中的年輕愛侶、每個(gè)充滿希望的孩子、每對(duì)父母、發(fā)明家和探險(xiǎn)家,每個(gè)教授道德的老師、每個(gè)貪污政客、每個(gè)超級(jí)巨星、每個(gè)至高無(wú)上的領(lǐng)袖、每個(gè)人類歷史上的圣人與罪人,都住在這里 —— 一粒懸浮在陽(yáng)光下的微塵。

地球是這個(gè)浩瀚宇宙劇院里的一個(gè)小小舞臺(tái)。想想從那些將領(lǐng)和帝王們揮灑出的血河,他們的光榮與勝利只為了讓他們成為了這一點(diǎn)上一小部分的短暫主宰。想想棲身在這點(diǎn)上一個(gè)角落的人正受著萬(wàn)般苦楚,而在幾乎不能區(qū)分的同一點(diǎn)上的另外一個(gè)角落里亦同時(shí)棲身了另一批人。他們有多常發(fā)生誤解?他們有多渴望殺了對(duì)方?他們的敵意有多強(qiáng)烈?

我們的裝模作樣,我們的自以為是,我們的錯(cuò)覺以為自己在宇宙里的位置有多優(yōu)越,都被這暗淡的光點(diǎn)所挑戰(zhàn)。我們的星球只是在這被漆黑包裹的宇宙里一粒孤單的微粒而已。我們是如此的不起眼——在這浩瀚之中,我們不會(huì)從任何地方得到提示去拯救我們自身。

……

一直有人說(shuō)天文學(xué)是令人謙卑,同時(shí)也是一種塑造性格的學(xué)問(wèn)。對(duì)我來(lái)說(shuō),希望沒有比這張從遠(yuǎn)處拍攝我們微小世界的照片更好的示范,去展示人類自大的愚蠢。對(duì)我來(lái)說(shuō),這強(qiáng)調(diào)了我們應(yīng)該更加親切和富同情心地去對(duì)待身邊的每一個(gè)人,同時(shí)更加保護(hù)和珍惜這暗淡藍(lán)點(diǎn),這個(gè)我們目前所知唯一的家…

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