宇宙之美 宇宙之美 8.4分

时空的回眸与眺望

雾凇
2018-02-25 20:15:43

“天地玄黄,宇宙洪荒。日月盈昃,辰宿列张。”这是国学经典启蒙读物《千字文》的开头,讲的是大地宇宙的起源,日月星辰的运行。可见我国古人早就把对宇宙的认知看作启蒙教育最基础的知识。不仅是我国,所有的古文明都早早开启了对自然、地理、天文学的探索。

脚踩在地球上的人类,从未停止过对浩瀚宇宙的向往。人类敬畏宇宙,也热爱宇宙,一直努力想要揭开宇宙的全部奥秘。有文字记载的文明史只有数千年,甚至数百万年的人类史,在宇宙138亿年的大历史中也只是一瞬。可就是这短短几千年的文明史,成为宇宙史上最惊艳的一瞬。

人类中那些最优秀的大脑不断突破限制,循序渐进,绘制了从大爆炸之初到未来的宇宙演化图景。这幅图景仍有许多有待探索研究的空白之处,但也足够人类在时空历史上确定自己的坐标,并以此为基准梳理过去、认清现在、畅想未来。

法国科学家雅克•保罗与让-吕克•罗贝尔-艾斯尔综合人类已知的宇宙知识,创作了《宇宙之美:从大爆炸到大坍缩跨越200亿年的宇宙编年史》这部野心之作,用“200个里程碑讲述宇宙从诞生到终结的宏大史诗”。在这本书中,两位作家带领人类进行了一次伟大的时空回眸与极目远眺,不但回顾了宇宙138亿年的

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“天地玄黄,宇宙洪荒。日月盈昃,辰宿列张。”这是国学经典启蒙读物《千字文》的开头,讲的是大地宇宙的起源,日月星辰的运行。可见我国古人早就把对宇宙的认知看作启蒙教育最基础的知识。不仅是我国,所有的古文明都早早开启了对自然、地理、天文学的探索。

脚踩在地球上的人类,从未停止过对浩瀚宇宙的向往。人类敬畏宇宙,也热爱宇宙,一直努力想要揭开宇宙的全部奥秘。有文字记载的文明史只有数千年,甚至数百万年的人类史,在宇宙138亿年的大历史中也只是一瞬。可就是这短短几千年的文明史,成为宇宙史上最惊艳的一瞬。

人类中那些最优秀的大脑不断突破限制,循序渐进,绘制了从大爆炸之初到未来的宇宙演化图景。这幅图景仍有许多有待探索研究的空白之处,但也足够人类在时空历史上确定自己的坐标,并以此为基准梳理过去、认清现在、畅想未来。

法国科学家雅克•保罗与让-吕克•罗贝尔-艾斯尔综合人类已知的宇宙知识,创作了《宇宙之美:从大爆炸到大坍缩跨越200亿年的宇宙编年史》这部野心之作,用“200个里程碑讲述宇宙从诞生到终结的宏大史诗”。在这本书中,两位作家带领人类进行了一次伟大的时空回眸与极目远眺,不但回顾了宇宙138亿年的演变过程,更对宇宙的未来做了科学有趣的预测。


人类对宇宙的认知,始于最朴素的肉眼观测,如今飞入太空的先进设备大大提高了观测的范围和精度。在知识不断积累的过程中,逐渐学会对未知的科学推算,合理的推算填补了认知的空白。最有意思的是对未来的预见,激发人的想象力,让人的思想飞得更远。

观测

“天文学是一门观测科学,全部的研究成果均来自天体发出的信号。”从古至今,人们一直在创造各种条件、发明各种工具,扩大观测的范围,提升观测的精度。人们看到的越来越多,越来越清晰。

在古代,人们只能用肉眼进行观测,记录星象变化,总结运行规律。比如依据日月运行规律,编定历法,用于管理农业活动、葬礼、祭祀、文化活动等。

对于特殊的天象,古人们会忠实的记录下来。比如被视为不祥之兆的彗星。巴约挂毯上有一个场景就绘制了人们发现彗星的图画,意大利画家乔托•迪邦多纳的壁画《东方三博士来朝》同样描绘了彗星。乔托当然无法预料,他所描绘的彗星,将以哈雷彗星的名字被人们所熟知,而发射到哈雷彗星的空间探测器则被命名为“乔托”号。

欧洲特大望远镜(E-ELT)效果图

提到日心说,我们都会想到哥白尼、布鲁诺。实际上,最早提出日心体系雏形观点的是毕达哥拉斯的弟子,希腊人菲洛劳斯。菲洛劳斯认为地球环绕宇宙中心——“中心火”运行。哥白尼则明确构建了以太阳为中心的运行体系。

伽利略发明的望远镜,成为首台真正的天文观测仪。牛顿发明了第一台天文望远镜。如今,甚大望远镜、特大望远镜等大型高精度望远镜成为天文台的主要观测工具,哈勃望远镜则飞翔在太空。观测仪器的不断革新,帮助人们观察到更多天体,获取更清晰的细节。

牛顿通过三棱镜将太阳光分解为彩色光谱,使天文学研究不再局限于可见光,奠定了现代天文学的基础。我们今天能够看到各种超清晰的天文摄像图,都得益于多种不同光谱的成像技术。

十种光谱下的银河系

英国人约翰•哈里森是一位天才发明家,造出了能够计算精确时间的航海钟,进而帮助海上航行中测量准确的精度。他凭借航海钟的发明获得了乔治三世的经度奖。因为既不是天文学家也不是科学家,他遭人刁难,半个世纪后才拿到奖项。

近一个多世纪以来,科学研究和技术的进步越来越快,对宇宙的探索也取得了更多进步。人类登上了月球,进入太空;各种先进的探测器、望远镜等设备翱翔在天空中,获取到许多高精度图像,并采集物质样本用于研究。人类向天空迈出了更多步伐,视界越来越大、越来越清晰。2016年人类首次成功探测到引力波,人类打开了另一扇认识宇宙的窗口,未来将有更多惊喜的新发现。

推算

随着人们掌握的信息越来越详细,结合精确地计算、合理的假设、有力的证明,不但对天体运行规律认识越来越多,还能从已知寻求未知,依据现有知识推算出新的天体和物质的存在,可信的规律,以及天体的形成过程等。

1846年奥本•勒维耶提出有一颗未知行星导致了天王星摄动。一个月后,海王星在预测位置被成功发现。这一发现被评价为“笔尖下发现新天体”。这是天文学历史上第一次通过计算而不是观察发现的行星。

不同航天器拍摄的太阳系八大行星图片

暗能量的存在,同样与推算相关。科学家研究证明宇宙膨胀正在加速,这与之前的认知不符。如果宇宙仅受到其内物质的引力作用,膨胀应该减缓而不应加速。将膨胀减缓的趋势扭转为加速的趋势,必然存在着一种能量,这就证明了暗能量的存在。

关于宇宙的知识,综合性很强。实际上,宇宙自大爆炸起138亿年的可能发生的演变过程,都是科学家们通过天文、物理、化学、生物、考古学等相关知识的研究,合理假设,科学证明,得出的可信结果。

在翻看《宇宙之美》时,随着自宇宙大爆炸起记录时间表的推进,回顾了宇宙的整个历史,如同进行了一次时空旅行。宇宙从大爆炸初期的混沌状态,物质不断转化,形成星系、星系团,太阳系逐渐形成当前的格局,恒星的演变,黑洞、超新星、星云,头脑中如放电影一般想象着整个过程的雄伟壮观。

预见

正如现代宇宙航行学奠基人康斯坦丁•齐奥尔科夫斯基所说,“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里”。科学家在深入研究和知识积累的基础上,对宇宙的未来做出了预测,也给未来的研究制定了一定的方向。最引人遐想的莫过于地外生命和太空移民的话题。

MRO拍摄的加尔尼陨石坑,位于火星赤道地区。

人类是宇宙中孤独的生物么?在太空深处,是否存在其他生命、其他文明?人类对此充满好奇、同时也伴着焦虑。天才作家阿西莫夫“一直相信科学是治愈时代焦虑的良方妙药”。他在科幻作品中对人类未来、机器人和星际殖民做了大胆设想。

1961年,弗兰克•德雷克提出了“德雷克公式”,计算出在银河系大约存在一万个可能的地外文明。不论结果是否可信,它反应了人们对地外生命探索的热情。《宇宙之美》的两位科学家作者对地外文明探索做出了预测。未来技术成熟、时机适合时,人类必然会在太空中寻找“可能的伙伴”。

人类会登上火星么?许多科幻作品围绕着火星展开。火星也是科幻爱好者讨论的焦点。人类是否会移居到其他星球?这些都是有趣的话题。

哈勃空间望远镜拍摄的大犬座NGC 2207和IC 2163相撞。两大星系将合并演化成超巨椭圆星系。

在更加遥远的未来,两位作者畅想了太阳转变为红巨星、地球成为荒漠不再适宜人类居住、彗星被潮汐力撕成碎片、本星系团的银河系和仙女座大星云碰撞合并的场景,并设想了未来宇宙大坍缩、黑洞都被蒸发掉、宇宙成为一片虚无的最终命运。这些对我们来说无限遥远的未来设想非常大胆,给天文爱好者提供了新思路。


《宇宙之美》中讲述了宇宙的过去、现在和未来。在时空的长河中,做一次优雅回眸,似乎望见宇宙从最遥远的来处缓步走来;再做一次极目眺望,感知宇宙绝尘而去的神秘背影。我们敬畏宇宙,也热爱宇宙,它是我们探索不完的家园。

2018.02.25雾凇

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