许你一场星际之旅,漫步到宇宙尽头 | 荐书

中科院物理所 2018-10-20 08:51:58

星星们高挂空中,千万年一动不动,

彼此在遥遥相望,满怀着爱的伤痛。

它们说着一种语言,美丽悦耳,含义无穷,

世界上的语言学家谁也没法将它听懂。

可我学过这种语言,并且牢记在了心中,

供我学习用的语法,就是我爱人的面容。

——《星星们高挂空中》[德]海涅

浩瀚空间,宛如无边大海,欲渡而不可得。

你是否好奇,我们所处的宇宙从何而来,宇宙又由什么构成?

你是否也曾想遇见地球以外的生命?

你可能会发现,我们做梦都想不到的奇迹,就在这宇宙之中。

我以为我们会这样到世界末日,却不知我们已漫步到宇宙尽头。


你是否已是个中毒的幻想作品爱好者,从《三体》到《火星救援》,从《银河帝国》再到《星际穿越》,广为人知的作品里,主角们时刻可以发动星舰,穿越时空,拯救另一星球的人民于水火。

事实是否真的如此?让我来慢慢告诉你。


太空时代


媒体往往用大航海时代来类比太空时代。在哥伦布的时代,航海英雄们在还不确定地球大小的情况下就已经扬帆出海。哥伦布至死都以为自己发现的新大陆是印度。在太空旅行领域则正好相反。在过去的五十年里,天文学取得了巨大的进展。人类建造了巨大的望远镜,可以看到宇宙诞生后38万年处发出的光;可以精确测量宇宙中的暗物质分布;甚至可以测定驱动宇宙膨胀的暗能量密度。


1961年4月12日,苏联东方1号飞船发射升空,抵达300公里高的轨道,并绕地球一周,这是人类第一次飞出大气层,进入太空。此时距离人类第一次发明的那个比空气重且能飞离地面的机械,才过去了58年。


8年后,美国的阿波罗11号飞船将地球人送到了38万公里之外的星球——月球。再一个8年后,人类发射了两艘旅行者号飞船,这是人类历史上最快的探测器。如今,旅行者1号已经飞离了太阳风的疆域,进入了恒星际空间中。


正如开篇的诗句说道:星星们高挂空中,千万年一动不动,彼此在遥遥相望,满怀着爱的伤痛。爱因斯坦说:“宇宙中最不能理解的事情是,宇宙是可以被理解的。”霍金说:“我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的,因此当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。”


宇宙应该怎样去理解?宇宙的过去是什么?

在这个太空时代,请让我们重新去解读存在在这个宇宙中的星星们的美丽与哀愁。


渺小如尘


宇宙不是自古以来就有,而是从一场沛莫能当的大爆炸中产生的。重子物质,也就是构成我们所能看见的世界的物质,只是宇宙实体中很小的一部分。暗物质和暗能量构成的黑暗的世界才是宇宙最主要的组成。


对于宇宙而言,地球是一个很小的舞台,我们的世界,从诞生以来就一直围绕着一个巨大的火球年复一年地转动,永不止息。在浩瀚的宇宙背景下,我们如一粒尘埃,悬浮在一束阳光之中。


宇宙的视界之外是什么,生命又是如何起源的?

我相信,你很好奇。


热播剧《人民的名义》中有一个片段让人过目不忘,便是对爱好天文学的孙连成区长的旁白:孙连城仕途不顺,心灰意冷,喜欢上天文学之后,方知宇宙之浩渺,时空之无限……人类算什么,李达康、高育良、沙瑞金又算什么,不过都是蚂蚁、尘埃罢了。


星际航行


虽然人类在太空事业上取得了不凡成绩,但人类星际航行的能力却并没有提升太多。相反的,因为航天科学研发经费在苏美争霸后缩减,连载人登月也渐渐成为了昨日传奇。


为什么星际航行如此之难?首先是因为宇宙太过广袤。在大航海年代,航海家们跨过浩瀚的大西洋,前往美洲,其实英雄们的旅途并没有超过他们所生活的大陆的宽度。太空飞船面对的却是更加空旷的空间。地球和火星的距离,即使在两星球最靠近时也是地球直径的4000倍以上。而离太阳最近的恒星系比邻星的距离,还要比这大上十几万倍。糟糕的是,人类的飞船速度无法无限加速。基础物理理论告诉我们,光速——每秒30万公里——是宇宙间的速度上限。而根据人类目前的物理理论储备,人类在可见未来所能拥有的最高速星舰,速度不大会超过0.1倍的光速(如果核聚变技术完美应用于星舰)。这艘想象中的最快星舰,飞往比邻星仍然需要数十年,而飞往Kepler-452b这颗不久前发现,被称作“最像地球的地外行星”则需要一万多年。

宇宙就是这样嘲笑着人类易朽的肉身。


如何克服这一终极难题?相对论专家基普.索恩教授设计用虫洞作为跨越时空的工具,并和克里斯多夫.诺兰一道将这个设想搬上了银幕。在科幻小说,《童年的终结》中,人类则是通过进化成为了不朽的新存在。读者们请不要嘲笑我从科幻小说中寻找问题的答案,今天蓬勃发展的人工智能技术,也许真的能在某一天使人类的思维脱离肉身而不朽。


漫步到宇宙尽头


有一本书:用智慧且赋予哲理的文字带领我们置身宇宙,从太阳系的征途开始,跨过璀璨的银河,在黑暗的世界中探寻宙的诞生,漫游在太阳系深处,探寻着地外生命,聆听来自遥远世界的引力波。

                           

有一本书:以我们这个世界的想法与情感,用14站非同一般的星际旅程,带领人类漫步宇宙,带你了解宇宙起源,眺望星际旅行,思考繁星故事,了解物质演化。



这是一次奇幻的星际之旅,以简单平实的语言,为你开启天文科普兴趣入门密匙,为非专业领域人士普及宇宙世界的常见兴趣点,不论男女老幼,阅读起来更易理解和想象,逻辑清晰,引人入胜。


这是一本宇宙漫游手册,既包含经典问题的重新叙述,也解读了许多新近热点天文问题。从宇宙疆域的发现到太阳系的探索历史,用14站的旅途,带你踏入解读《三体》、《星际穿越》、《星际穿越》等等耳熟能详的科幻经典的全新境界。

  

作者:李然

英国皇家学会牛顿访问学者

中国科学院国家天文台星云人才计划研究员

北京大学天文系博士

2015全国优秀科普图书\第十一届问津图书奖《星际穿越》联合译者

知乎天文领域优秀回答者

知乎“盐CLUB”荣誉会员(ID:狐狸先生)

中国科学院青年创新促进会成员


编辑:yangfz


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