理论教育 揭开宇宙奥秘:探索物质世界来历

揭开宇宙奥秘:探索物质世界来历

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:让我们的想象飞出银河。我们到达了本星系群,这是由银河系和银河系的几十个邻居组成的。而银河系在整个可观测的宇宙中,也是这样的情况。如果银河系是一粒沙子,那么整个可观测宇宙又相当于至少几辆卡车的沙子。这就是我们的宇宙。不过,我们讨论了宇宙像什么,还没有讨论宇宙是什么。显而易见,宇宙是宇宙中最复杂的物体。因为宇宙中任何物体的复杂性,都包含在整个宇宙的复杂性之中。在这一章里,就让我们理解我们的宇宙。

揭开宇宙奥秘:探索物质世界来历

你一定熟悉地球上的“月夜”。而你想过没有,月球上的夜,是怎样的呢?

图2.1是1968年阿波罗八号在绕月轨道上拍摄的照片“地球升起”。你,你的爱与奋斗、学业与事业,你的家,你认识的所有人,你的城市、国家,现在的全人类,以及人类历史上所创造过的一切文明,在月球上看,只是这一颗蓝色的星球,“一夕如环,夕夕都成玦”。

让我们再走远些,1990年2月14日,旅行者一号飞船经过漫长的旅行,到达太阳系的边缘。这个时刻,科学家决定,让旅行者一号掉转镜头,在64亿公里之外,拍摄太阳系的全家福。

图2.2是全家福的一小部分,地球是一个暗淡的蓝点,在照片里湮没在尘埃中,只占0.12个像素。这让人不由想起白居易的《长恨歌》,太真仙子与唐明皇天人两隔,在蓬莱宫中“回头下望人寰处,不见长安见尘雾”。假如飞船中的相机有知觉,这大概就是它的感受吧。旅行者一号用了13年到达了太阳系的边缘。而光,则不到一个小时就能穿过这个距离。

图2.1 阿波罗八号在绕月轨道上拍摄的地球升起(摄于1968年)

图2.2 暗淡蓝点。旅行者一号(摄于1990年)

和旅行者一号相比,目前,还没有人造的物体(除了无线电波)可以飞得更远。但是,根据天文观测,我们也可以重建出银河系的全景。银河系的直径大约10万光年(见图2.3)。

让我们的想象飞出银河。我们到达了本星系群,这是由银河系和银河系的几十个邻居组成的。本星系群的成员由于互相的引力吸引成为一个“家庭”,这个家庭的直径大约1000万光年。而本星系群又与上百个星系群聚合成室女座超星系团,它有1亿光年之大。(www.daowen.com)

太阳系偏安于银河系的一隅,在银河系的数千亿颗恒星中,连一个点都算不上。而银河系在整个可观测的宇宙中,也是这样的情况。因为可观测宇宙中,至少有上千亿个星系。

这里碰巧我们提到了两个“千亿”。一千亿是多少?英国诗人威廉·布莱克(William Blake)曾说:“一沙见世界。”如果我们把太阳系比作一粒细沙,那么银河系就相当于几百吨的沙子,可以装好几辆载重卡车。如果银河系是一粒沙子,那么整个可观测宇宙又相当于至少几辆卡车的沙子。

图2.3 欧洲南方天文台根据天文观测绘制的银河系全景。

这就是我们的宇宙。不过,我们讨论了宇宙像什么,还没有讨论宇宙是什么。宇宙是什么呢?

其实,“宇宙”这两个字,就很好地概况了宇宙是什么。春秋战国时期,《尸子》《文子》《庄子》等书都出现过这个词的解释:“宇”指的是四方上下,“宙”指的是古往今来。四方上下的所有空间和古往今来的所有时间组成整个时空。这时空,以及时空里存在的一切,就是宇宙。

显而易见,宇宙是宇宙中最复杂的物体。因为宇宙中任何物体的复杂性,都包含在整个宇宙的复杂性之中。不过爱因斯坦曾经说过,这个世界上最不可理解的事情,就是这个世界竟然是可以理解的。在这一章里,就让我们理解我们的宇宙(见图2.4)。

图2.4 本星系群及其包括的星系

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