第一章 太陽系
一、提丟斯-波得定則
二、一些關(guān)于太陽的知識
三、太陽系八大行星
四、太陽系各大行星的衛(wèi)星
五、太陽系各大行星的星環(huán)
六、太陽系中的生命探索
七、柯伊伯帶
八、奧爾特云
第二章 比鄰星三合星系統(tǒng)
一、「突破攝星」計劃
二、比鄰星三合星系統(tǒng)
三、比鄰星的行星
四、太陽系附近的其他恒星系統(tǒng)
第三章 銀河系
一、銀河系
二、銀心
三、旋臂
四、銀河系到底有多大?
五、小伙伴們
六、隔壁的仙女星系(M31)
七、上級領(lǐng)導(dǎo)-本星系群
八、集團公司-本超星系團
第四章 黑洞
一、思想的起源
二、黑洞的分類
三、“黑洞無毛”定理
四、天體測距與類星體
五、黑洞的結(jié)局
第五章 宇宙
一、宇宙的由來
二、宇宙問你幾個問題
三、宇宙的結(jié)局-三個結(jié)果之爭
因為只想記錄知識,所以用純文字形式,所有內(nèi)容都不放圖片了。只在開頭標題上面放一張著名的“卡爾薩根-暗淡藍點”:
1990年旅行者1號飛過海王星軌道,距離地球64億公里時,美國著名天文學(xué)家卡爾薩根說服了NASA,讓旅行者1號把相機轉(zhuǎn)向地球,于是我們有了海王星視角看地球的這樣一張照片,這也是旅行者1號最后的照片。
看看那個光點,是的,那就是我們的家園,我們的一切。
你所愛的每一個人,你認識的每一個人,你聽說過的每一個人,曾經(jīng)有過的每一個人,都在它上面度過他們的一生。
這里聚集了一切的歡樂和痛苦,數(shù)以千計的自以為是的宗教、意識形態(tài)和經(jīng)濟學(xué)說,所有的獵人與強盜、英雄與懦夫、文明的締造者與毀滅者、國王與農(nóng)夫、年輕的情侶、母親與父親、滿懷希望的孩子、發(fā)明家和探險家、德高望重的教師、腐敗的政客、超級明星、最高領(lǐng)袖、人類歷史上的每一個圣人與罪犯,都住在這里:
一粒懸浮在陽光中的微塵。
第一章 太陽系
天文單位:地球到太陽的距離大約是1.5億km,即一天文單位(1AU)。1.5億km是什么概念?光要走8分20秒,時速350km的高鐵要開50年。
光年與宇宙速度:1光年即光在真空中1年內(nèi)走過的路程(1.y.),將近10萬億km,差不多等于6萬AU。
第一宇宙速度:環(huán)繞地球的速度:7.9km/s;
第二宇宙速度:脫離地球的速度:11.2km/s;
第三宇宙速度:脫離太陽系的速度:16.7km/s;
第四宇宙速度:脫離銀河系的速度:110-120km/s。
一、提丟斯-波得定則:我上小學(xué)的時候,我舅舅給我買了一本關(guān)于太陽系的科普讀物,里面介紹了提丟斯-波得定則,就是這個定則讓我生起了對天文學(xué)的興趣:太陽系的所有行星都是有排列規(guī)律的,這讓我感受到了宇宙的神奇。
1766年,德國物理學(xué)家提丟斯提出了一條關(guān)于太陽系行星距離的定則。其內(nèi)容是:以地球至太陽的平均距離1.5億公里為1天文單位(1AU),取0、3、6、12、24、48......這樣一組數(shù),每個數(shù)字加上4再除以10,就是各個行星到太陽距離與AU比例的近似值。
下表是根據(jù)提丟斯-波得定則與實際測繪對照的八大行星及小行星帶的AU比例數(shù)值表,其中紅色部分的情況是當時的科學(xué)家所不知道的:
?
因為行星的公轉(zhuǎn)軌道都是橢圓的,所以實測值均以距離的平均數(shù)值為基礎(chǔ)計算。
當年已知的六大行星差不多算是完美符合這個定則吧。
奇怪的是在火星和木星之間少了一個天文單位為2.8的行星,于是這兩個科學(xué)家預(yù)言那里將會發(fā)現(xiàn)一顆行星,但大家苦苦尋找了幾年卻無果。
1781年,定則迎來了第一個預(yù)言的成果:英國天文學(xué)家赫歇耳觀測發(fā)現(xiàn)了太陽系的第七大行星:天王星。天王星與太陽的平均距離是19.2天文單位,用定則推算是19.6,算是相當接近。
這下當時的整個科學(xué)界都炸了,神奇的提丟斯-波得定則再一次得到了印證。全世界的天文學(xué)家開始拼命在2.8處找行星。直到1801年,意大利一處天文臺的臺長終于在2.8附近發(fā)現(xiàn)了谷神星,它的距離是2.77天文單位,與2.8極為近似。雖然谷神星有一個問題:它太小了,不能算是一顆大行星。
接下去因為逐步更換新裝備的緣故,大家就開始在2.8附近你一顆我兩顆地發(fā)現(xiàn)了更多更多的星。最終的結(jié)果大家現(xiàn)在都知道了:其實2.8附近有150多萬顆小行星——結(jié)論是有一顆大行星不知什么原因破碎了,形成了一個小行星帶(有其他資料說小行星帶并不是某大行星破碎形成的,而是另有成因)。這是人類智力的一次輝煌展示。
接下去的輝煌成果是海王星的發(fā)現(xiàn),因為這一次與以往都不同:海王星是被算出來的。
事情是這樣的:發(fā)現(xiàn)了天王星以后,經(jīng)過長久觀測,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)天王星的運行速度很奇怪,以數(shù)十年為單位,天王星的運行時快時慢,竟然打破了開普勒定律,搞的天文學(xué)家困擾不已。
經(jīng)過研究,唯一的解釋是天王星附近還有一顆不為人所知的大行星,他的引力擾亂了天王星的行星軌跡和速度。誰能把這顆搗亂星找出來,誰就相當于天文學(xué)界的牛頓了。
于是全世界的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家紛紛組隊搞科研,都希望能拿下這個世紀大爆炸一般的科研成果。小隊里的數(shù)學(xué)家就玩命算行星軌道,天文學(xué)家就拿著他們的計算成果玩命觀測。
經(jīng)過了無數(shù)次失敗,一位代表人類智慧巔峰的數(shù)學(xué)家終于站出來了:1846年8月31日,法國數(shù)學(xué)家烏爾班·勒維耶寫了一封信,詳細描述了這顆假想行星的位置。在這封信到達柏林天文臺的當晚,海王星在信中指定的位置被發(fā)現(xiàn)了!
這些事跡是多么傳奇,人類智慧的巔峰竟然可以達到這樣炫目的高度。以上就是那本科普讀物帶給少年時的我的心靈震撼:它讓我永遠愛上了天文學(xué)。
關(guān)于提丟斯-波得定則,還有一個終極問題:它的成因是什么?目前尚無定論。有科學(xué)家認為,這可能與行星自身的自旋磁場和太陽分層的自旋磁場之間的物理關(guān)系有關(guān)。無論如何,那都要追溯到太陽系形成的時候了。
二、一些關(guān)于太陽的知識:
1、起源與現(xiàn)狀:太陽是在大約45.7億年前在一個坍縮的氫分子云內(nèi)形成,它是一顆光譜為G2V的黃矮星。黃矮星的壽命大致為100億年,目前太陽大約45.7億歲。 在距離它17光年的距離內(nèi)有50顆恒星系。
太陽是太陽系的中心天體,占有太陽系總質(zhì)量的99.86%。它幾乎是熱等離子體與磁場交織著的一個理想球體。
太陽直徑大約是139萬km,相當于地球直徑的109倍;體積大約是地球的130萬倍,質(zhì)量大約是2×103?kg(2000億億億噸,地球的33萬倍)。太陽平均密度為1.409克/立方厘米,約為地球平均密度的0.26倍。從化學(xué)組成來看,現(xiàn)在太陽質(zhì)量的大約四分之三是氫,剩下的幾乎都是氦,采用核聚變的方式向太空釋放光和熱。
2、核能的發(fā)現(xiàn):長久以來,太陽的神秘燃燒現(xiàn)象一直困擾著人類——如果太陽全是煤組成的,那它只能燃燒幾千年,可是太陽已經(jīng)穩(wěn)定地燃燒了50億年:它到底在燒什么?
地球距離太陽1.5億公里,太陽光經(jīng)過這么漫長的距離之后,到達地球的輻射只是太陽總輸出的22億分之一,然后地球生物圈現(xiàn)在利用的太陽能還不到太陽入射功率的千分之一,這其中2/3(約4E13瓦)是光合生物在利用,人類文明總功率只占1/3,也就是太陽光的1/22億×1/1000×1/3就支撐人類發(fā)展出了整個文明。對此,20世紀之前我們只能用一句話來概括:太陽的燃燒,是我們無法想象的燃燒。
對太陽燃燒奧秘的破解,來自人類有史以來最偉大的科學(xué)家:1905年,愛因斯坦提出了著名的質(zhì)能關(guān)系式E=mc2,這個公式告訴我們物質(zhì)的質(zhì)量與能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。由此我們才明白,太陽的燃燒不是物理燃燒而是核燃燒。人類終于發(fā)現(xiàn)了核能的奧秘。
1939年初,德國化學(xué)家O.哈恩和物理化學(xué)家F.斯特拉斯曼發(fā)表了鈾原子核裂變現(xiàn)象的論文,核武器隨后誕生了:1945年8月6日、9日,美國先后在日本的廣島和長崎投下了兩顆原子彈,人類擁有了可以摧毀自身文明的能力。這是橫亙在人類文明前方的一道大考題:只有理性戰(zhàn)勝利益的爭奪,人類才能免于被核武毀滅的命運。
這就是費米悖論-大過濾器理論的其中一個答案:所有星球文明在向星際文明進發(fā)的過程中,都將毀于核戰(zhàn)。
無論如何,核能的發(fā)現(xiàn)都是原始人發(fā)現(xiàn)火的功用之后人類文明的又一次飛躍。
3、太陽的結(jié)局:【紅巨星】-【白矮星】-【黑矮星】。
紅巨星階段:太陽由于引力所造成的塌縮,不僅引發(fā)核聚變,而且塌縮的壓力還是約束核能聚變極好的容器。在太陽內(nèi)部,每秒大約有五億噸左右的氫原子在巨大的壓力下進行著核聚變,其中約有四百萬噸物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。每秒消失四百萬噸物質(zhì)聽上去很恐怖,但是相對于太陽質(zhì)量來說連九牛一毛都算不上:太陽自存在以來,只損失了萬分之一的物質(zhì),這些物質(zhì)的質(zhì)量只相當于100個地球。
在大約50至60億年之后,太陽內(nèi)部的氫元素幾乎會全部消耗盡,它的核心將發(fā)生坍縮,導(dǎo)致溫度上升,這一過程將一直持續(xù)到太陽開始把氦元素聚變成碳元素,那時它將成為一顆紅巨星:它的氦核心為抵抗引力而收縮,同時變熱;緊挨核心的氫包層因溫度上升而加速聚變,結(jié)果產(chǎn)生的熱量持續(xù)增加,傳導(dǎo)到外層,使其向外膨脹。
白矮星階段:當太陽的核心溫度達到1億K時,氦聚變將開始進行并燃燒生成碳。由于此時的氦核心已經(jīng)相當于一個小型“白矮星”(電子簡并態(tài)),熱失控的氦聚變將導(dǎo)致氦閃,太陽將吹出余生最猛烈的太陽風(fēng),釋放出巨大的能量,它的核心將變成一顆體積只有幾千公里直徑的致密球體,體積只相當于地球大小,溫度極高,密度極大,這就是白矮星。
黑矮星階段:太陽變成白矮星后,其能量還會不斷地向空間散發(fā),溫度持續(xù)降低,剛開始還和其他亮星一樣,可以用望遠鏡觀測到,但最終,它將不再發(fā)出可見光,成為了一顆黑矮星,只能通過射電、X射線、伽馬射線等探測到。雖然太陽最終只剩下了殘骸,但是這顆殘骸有可能將成為碳結(jié)晶:一顆如地球般大小的鉆石。
三、太陽系八大行星:
八大行星的大小:地球在類地行星(巖石行星)中是最大的,金星只比地球小一點;火星直徑約是地球的一半,體積為地球的15%,質(zhì)量為地球的11%,表面積相當于地球陸地面積。最小的水星半徑為2439公里,只有地球半徑的38.2%,質(zhì)量是地球的5.58%。
在類木行星(氣態(tài)行星)中,木星最大,是太陽系中最大的行星。它的質(zhì)量為是地球的318倍,而體積則是地球的1316倍;土星的質(zhì)量是地球的95倍;天王星和海王星比土星小,但也比地球大得多。天王星半徑相當于4個地球,體積相當于63個地球,而質(zhì)量相當于地球的14.5倍;海王星比天王星稍小一些,半徑相當于3.88個地球,體積相當于近60個地球,而質(zhì)量相當于地球的17倍。
1、水星是太陽系的八大行星中最小的行星。因為水星很接近太陽,因此觀測上很麻煩,在北半球只有在日出前或日落后短暫的暮曙光內(nèi)可以看見它。據(jù)傳說,大天文學(xué)家哥白尼臨終前曾嘆他一生沒有見過水星。
水星凌日每100年平均發(fā)生13次。水星擋住太陽的面積太小了,不足以使太陽亮度減弱,所以,用肉眼是看不到水星凌日的,只能通過望遠鏡進行投影觀測。
水星的軌道周期是87.9691天,公轉(zhuǎn)速度遠遠超過太陽系的其它行星。水星是表面晝夜溫差最大的行星,大氣層極為稀薄無法有效保存熱量,白天時赤道地區(qū)溫度可達432°C,夜間可降至-172°C。
水星無四季變化,行星中僅有它與太陽軌道共振,每自轉(zhuǎn)三圈的時間與繞太陽公轉(zhuǎn)兩圈的時間幾乎相等,也就是說,水星的一天相當于兩年。是的,你沒看錯,我也沒寫錯——因為水星的自轉(zhuǎn)速度非常慢,而公轉(zhuǎn)速度又非常快,所以太陽連續(xù)兩次出現(xiàn)在水星中天所需的時間會達到176個地球日,這個時間遠長于恒星日。水星每公轉(zhuǎn)一圈就會自轉(zhuǎn)1.5圈,這相當于過了半個太陽日。因此,水星需要公轉(zhuǎn)兩圈才能過完一個太陽日。
水星表面遍布環(huán)形山,與月球和其他衛(wèi)星相似,其地質(zhì)在數(shù)十億年來都處于非活動狀態(tài)。
水星南北極的環(huán)形山是一個很有可能適合成為地球外人類殖民地的地方,因為那里的溫度常年恒定(大約-200℃),科學(xué)家已經(jīng)基本證實水星的極區(qū)存在冰。
2、金星在夜空中的亮度僅次于月球,因此中國古代把它早晨出現(xiàn)于東方時稱作啟明星,晚上出現(xiàn)于西方時稱為長庚星,此外它還有一個統(tǒng)稱名,叫太白。
金星是一顆類地行星,因為其質(zhì)量與地球類似,有時也被人們叫做地球的“姐妹星”。它是太陽系中僅有的一顆沒有磁場的行星。金星的軌道公轉(zhuǎn)周期為224.7天,它的繞軸自轉(zhuǎn)方向與太陽系內(nèi)大多數(shù)行星是相反的。
金星凌日的出現(xiàn)規(guī)律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,以此循環(huán),因此天文學(xué)中往往把相隔時間最短的兩次金星凌日現(xiàn)象分為一組。
八大行星中,地表溫度最高的是金星而不是離太陽最近的水星,這是因為金星大氣導(dǎo)致了強烈的溫室效應(yīng),而水星幾乎沒有大氣層。金星表面溫度高達280℃~540℃。金星大氣有97%是二氧化碳,還有少量的氮、氬及一氧化碳和水蒸氣。主要由二氧化碳組成的金星大氣,好似溫室的保護罩一樣,它只讓太陽光的熱量進來,不讓其熱量跑出去,因此形成金星表面的高溫高壓環(huán)境。
金星表面有時會發(fā)生大風(fēng)暴。金星上降雨時,落下的是硫酸而不是水。金星上有極其頻繁的閃電。
金星地形和地球相類似,也有山脈一樣的地勢和遼闊的平原;金星的表面70%左右是極為古老的玄武巖平原,20%是低洼地,高原大約占了金星表面的10%。金星上最高的山是麥克斯韋火山,高達12000米。金星表面有一個巨大的直徑達120千米的凹坑,其四周陡峭,深達3千米。科學(xué)家猜測金星上40億年前曾經(jīng)存在海洋,但早已蒸發(fā)殆盡。
2020年9月14日,《自然天文學(xué)》雜志上的發(fā)表一項研究,夏威夷和智利的兩臺望遠鏡在金星厚厚的云層中發(fā)現(xiàn)了可能的生命跡象——磷化氫的化學(xué)特征,這是地球上的一種只與生命有關(guān)的有毒氣體。在金星大氣層的新發(fā)現(xiàn)表明,在這顆溫室行星滿載硫酸的云層中,可能正生活著微生物。該研究的作者和一些外部專家表示,這遠不能作為第一個在其他星球上存在生命的鐵證。相對的,他們稱它為“一種對(生命存在的)可能性的暗示”——雖然他們都同意這一發(fā)現(xiàn)并不滿足已故的卡爾·薩根所提出的“特殊結(jié)論需要顯著證據(jù)支撐”的嚴格要求。
3、地球平均半徑6371km,赤道周長40075km;質(zhì)量約60萬億億噸。
地月距離:38萬公里。月球正以每年3.8厘米的速度離開地球。
恐龍滅絕:6600萬年前的白堊紀,一顆直徑至少10公里的巨大小行星,呼嘯著沖破地球大氣層,撞擊在墨西哥的尤卡坦半島上,整個地球為之震動,烈焰和沖擊波摧毀了數(shù)千公里內(nèi)的一切,沖入大氣層的煙塵則讓整個地球進入了核冬天,動植物紛紛死亡,統(tǒng)治地球達1.7億年的恐龍也就此滅絕。
當一顆巨大的隕石撞擊地球時,由于撞擊的高壓高溫,會形成沖擊石英、重力異常、玻璃隕石等地質(zhì)證據(jù),尤卡坦半島的希克蘇魯伯隕石坑具備了所有這一切。
地球的結(jié)局:50億年后太陽膨脹成紅巨星的那場浩大演出將使得地球的命運歸于何處,目前還無法確定。當太陽成為紅巨星時,其半徑大約會是現(xiàn)在的200倍,表面可能將膨脹至地球現(xiàn)在的軌道——1AU(1.5億km)。然而,當太陽成為漸近巨星分支的恒星時,由于恒星風(fēng)的作用,它大約已經(jīng)流失30%的質(zhì)量,所以地球的軌道會向外移動。
如果只是這樣,地球或許可以幸免被膨脹的太陽吞噬的命運,但新的研究認為地球可能會因為潮汐的相互作用而被太陽吞噬掉。但即使地球能逃脫被太陽焚毀的命運,地球上的水仍然都會沸騰,大部分的氣體都會逃逸入太空。
4、火星是太陽系中的類地行星之一,直徑約為地球的一半,自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期與地球相當,表面重力約為地球的38%,形成的大氣95%是二氧化碳,還有很少的氧氣和水汽。據(jù)科學(xué)家們的最新發(fā)現(xiàn),火星上有一個直徑20公里的冰下湖,存在大量液態(tài)水,在古老湖床的巖石里發(fā)現(xiàn)了有機物質(zhì),這代表著有過生命的痕跡。更重要的是,它距離地球最近,使人類移居的可能性大大提高。目前NASA計劃在2037年之前將派人登陸火星。
愛好科幻的朋友應(yīng)該都看過馬特·達蒙主演的好萊塢科幻電影《火星救援》了,這里推薦一本硬科幻網(wǎng)文小說:天瑞說符的《死在火星上》。雖說這書情節(jié)比較簡單,但總體而言還是寫得挺不錯的。
5、木星的主要成分是氫,它可能有巖石核心和重元素,但沒有可以明確界定的固體表面。大氣層依緯度成不同的區(qū)與帶,在彼此的交界處有湍流和風(fēng)暴作用著。最顯著的例子就是大紅斑,大紅斑實際上是一個巨大的風(fēng)暴,至少從17世紀起就一直存在于木星表面。一百年前,大紅斑的觀測數(shù)據(jù)大概是直徑四萬km,現(xiàn)在只有一萬多km了,還能容納下兩到三個地球。它在木星標準云層上方大約8km的位置漂浮。土星的風(fēng)速可達320km/h。
地球生命的保護神:木星是顆巨行星,質(zhì)量是太陽的千分之一,但卻是太陽系其他七大行星質(zhì)量總和的2.5倍,因為木星的大質(zhì)量擋住了很多隕星進入類地行星圈,因此可以說,木星是地球生命的保護神。比如發(fā)生在1994年7月、歷時6天的彗木大碰撞:直徑約5公里的蘇梅克·列維九號彗星(SL9)被木星潮汐力撕成至少21塊碎片,這些碎片撞擊木星產(chǎn)生的能量是20億顆廣島原子彈的總和。
6、土星的主要成分是氫,內(nèi)部的核心包括巖石和冰,外圍由數(shù)層金屬氫和氣體包覆著。觀測到土星的最高風(fēng)速可達1800km/h。土星密度很低,如果把土星放到一個足夠盛下它的水池里,會發(fā)現(xiàn)它可以浮在水面上。土星上其他各處的溫度是-185 °C,而極地漩渦處的溫度則高達-122 °C。
7、天王星躺著自轉(zhuǎn)。天王星大氣的主要成分是氫、氦、甲烷和氘。據(jù)推測,其內(nèi)部可能含有豐富的重元素。地幔由甲烷和氨的冰組成,可能含有水。內(nèi)核由冰和巖石組成。天王星是太陽系內(nèi)大氣層最冷的行星,最低溫度為49K(-224℃)。公轉(zhuǎn)周期84年。
8、海王星公轉(zhuǎn)周期164.8年。海王星大氣層的化學(xué)組成以氫和氦為主。風(fēng)暴巨大是類木行星和冰巨星的特征,太陽系外圍四個大行星都有這種特征。其中風(fēng)速最快的是海王星,觀測到的最高風(fēng)速是2100km/h。
9、第九行星:2015年左右,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了柯伊伯帶包括2015 BP519在內(nèi)的六個小型天體形成的神秘集群,他們的軌道跟太陽系其它成員不大相同。這些天體的軌道平面都呈現(xiàn)出類似的傾斜,若沒有外力作用,這幾乎不可能實現(xiàn)。于是他們提出:在柯伊伯帶的某個地方可能存在著某顆大型行星,它扭曲了附近天體的軌道。
按照提丟斯-波得定則計算,第九大行星應(yīng)該在距離太陽77.2AU的位置,但是由于第八大行星海王星已經(jīng)偏離提丟斯-波得定則的數(shù)值較多(38.8-30.01),行星的公轉(zhuǎn)軌道都是橢圓,且因為類木行星彼此受到引力干擾幅度較大以至于運行速度忽快忽慢,因此提丟斯-波得定則給出的數(shù)據(jù)在尋找第九大行星這事上已基本喪失了實用性。
現(xiàn)在很多天文學(xué)家正在瘋狂地尋找著第九行星,也許哪天就公布成果了。當然也有一堆科學(xué)家認為那柯伊伯帶的六小天體是因為其他原因而軌道異變的,所以太陽系也可能沒有第九行星。
四、太陽系各大行星的衛(wèi)星:
1、水星和金星沒有。地球一個。火星有兩個迷你小衛(wèi)星,分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二,這兩顆都是形狀不規(guī)則(非球類)的天體。天文學(xué)家認為,火衛(wèi)一的內(nèi)部可能是個巨大的冰庫。
2、木星是太陽系中擁有最多衛(wèi)星的行星,現(xiàn)已知衛(wèi)星的數(shù)量已經(jīng)達到79顆之多(你看天空中有79個月亮……)。木星最大的四個衛(wèi)星都是由伽利略發(fā)現(xiàn)的,所以統(tǒng)稱為伽利略衛(wèi)星。
木衛(wèi)一:擁有400座活火山。
木衛(wèi)三是太陽系中體積最大的衛(wèi)星,其直徑大于水星,質(zhì)量約為水星的一半。同時,木衛(wèi)三主要由硅酸鹽巖石和冰體構(gòu)成,星體分層明顯,擁有一個富鐵的、流動性的內(nèi)核。人們推測在木衛(wèi)三表面之下200公里處存在一個被夾在兩層冰體之間的咸水海洋。木衛(wèi)三是太陽系中已知的唯一一顆擁有磁圈的衛(wèi)星,其磁圈可能是由富鐵的流動內(nèi)核的對流運動所產(chǎn)生的。
3、土星擁有62顆已確定軌道的天然衛(wèi)星;其中土星的第三大衛(wèi)星:土衛(wèi)八的表面一半黑一半白,這些黑色物質(zhì)是什么,怎么會形成這些黑色表面,目前還不得而知。
4、天王星擁有5顆主群衛(wèi)星;海王星已發(fā)現(xiàn)14顆天然衛(wèi)星。
5、冥王星有5顆衛(wèi)星。其中有一顆超大的衛(wèi)星,即卡戎,其直徑超過冥王星直徑的一半。兩者互相繞轉(zhuǎn),因此共同質(zhì)心在冥王星外面。科學(xué)家認為它們是一個雙星系統(tǒng)。由于冥王星和卡戎的質(zhì)量差距不大,而且距離較近,兩者互相被潮汐之力鎖定,相互永遠面對同一面。另外它們繞轉(zhuǎn)的方向幾乎其他八大行星公轉(zhuǎn)的方向垂直。
五、太陽系各大行星的星環(huán):四大類木行星都有星環(huán)。
1、土星環(huán)是太陽系行星的行星環(huán)中最突出與明顯的一個,環(huán)中有不計其數(shù)的小顆粒,其大小從微米到米都有,軌道成叢集的繞著土星運轉(zhuǎn)。土星環(huán)里水和冰粒子占了99.9%,其范圍是從7萬km延伸到1600萬km左右。
土星的環(huán)是由眾多小環(huán)和環(huán)之間的巨大空隙構(gòu)成的,環(huán)有幾千道,比唱片還多的多,密密麻麻的,主要分為外側(cè)的A環(huán)和內(nèi)側(cè)的B環(huán),中間的卡西尼環(huán)縫有4800km寬,可以放下一個月球。
科學(xué)家認為土星環(huán)可能只有少于1000萬年的歷史,當時一顆多冰彗星被“吸入”土星軌道并被巨大的引力場撕成碎片,這些碎片最終形成了星環(huán)。
2、木星的行星光環(huán)僅為4環(huán);
3、天王星有13個星環(huán);
4、海王星有5個星環(huán)。
◎順便向大家報告一下,地球的衛(wèi)星和太空垃圾也快成環(huán)了。
六、太陽系中的生命探索:
1、木衛(wèi)二(歐羅巴):木衛(wèi)二直徑3138km,表面覆蓋冰殼。目前已觀測到冰層下有全球性海洋,這說明木衛(wèi)二很大概率擁有海洋生命。
木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三3顆衛(wèi)星處于拉普拉斯共振狀態(tài),這也是太陽系中唯一的三體共振現(xiàn)象。木衛(wèi)三每繞母星一圈(7.2個地球日),木衛(wèi)二就繞行兩圈(3.6個地球日),而木衛(wèi)一則繞行四圈(1.8個地球日)。它們之間的引力相互拉扯,將公轉(zhuǎn)軌道變成了具有較大偏心率的橢圓形。在每一次繞行木星的過程中,它們先是距離母星越來越近,然后又越來越遠。結(jié)果就是每顆衛(wèi)星都被時而拉伸、時而擠壓,就像一個被不斷搓圓按扁的面團一樣,反復(fù)屈伸導(dǎo)致的摩擦產(chǎn)生了熱量。
木衛(wèi)一在這個過程中地面的起伏幅度高達100米,就像是在不停的顫抖。在地球上潮汐最強的地方,高低潮的落差只有18米,然而這還只是水并不是堅實的地殼。潮汐加熱效應(yīng)隨著與母星距離的縮小而顯著放大,最近的木衛(wèi)一溫度高到足以使其內(nèi)部物質(zhì)融化而存在一個液體核;較遠的木衛(wèi)二受熱雖然沒有那么強烈,但仍能夠驅(qū)動海底火山活動。理論計算表明木衛(wèi)二的內(nèi)部溫度使得接近巖石層的冰保持融化狀態(tài),從而擁有一個全球性的海洋。
通過伽利略號的觀察測量結(jié)果和理論分析表明,木衛(wèi)二的冰殼厚度約為15~25公里,液態(tài)海洋深度約為60~150公里。木衛(wèi)二的羽流噴射高度達160千米,科學(xué)家在噴出的羽流物質(zhì)中檢測到了水蒸氣。
2、土衛(wèi)二 (恩克拉多斯):一顆被冰包圍的衛(wèi)星。唯一能夠促使土衛(wèi)二散發(fā)熱量的方式就是來自土星的潮汐力,土衛(wèi)二散發(fā)熱量就說明液態(tài)海洋的確存在。卡西尼飛船的最新發(fā)現(xiàn)告訴我們,太陽系中又出現(xiàn)了一個可能孕育生命的地方,這意味著利于生命形成的環(huán)境能夠存活于圍繞氣態(tài)巨行星運行的被冰覆蓋的衛(wèi)星。
土衛(wèi)二與木衛(wèi)二都具備生命所需的所有元素。這兩個衛(wèi)星非常像:外面被厚厚的冰層包裹,冰層下隱藏著流動的海洋。這兩個衛(wèi)星的冰裂中都有噴射羽流的存在——這意味著科學(xué)家們不需要鉆開冰層,只需分析噴射出的羽流成分,就能對冰下的神秘深海有所了解。
土星探測器卡西尼號飛船2015年10月飛經(jīng)土衛(wèi)二時對噴射羽流進行了采樣,發(fā)現(xiàn)了氫氣和二氧化碳,科學(xué)家們對此指出:這是冰下溫暖海洋和海底巖層之間的水熱反應(yīng)所致,這種水熱反應(yīng)可以為深海微生物提供能源。
3、土衛(wèi)六(泰坦):是土星最大的衛(wèi)星,也是太陽系第二大的衛(wèi)星。與其他那些荒蕪、死寂的衛(wèi)星不同,土衛(wèi)六有厚厚的大氣層,它有風(fēng)和雨,有高原,有山,甚至它還有海洋!根據(jù)惠更斯號探測器傳回的數(shù)據(jù),土衛(wèi)六的大氣層以氮氣為主,目前除地球外還沒有發(fā)現(xiàn)第二顆具備此特征的天體。土衛(wèi)六也像地球一樣繞軸自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生季節(jié)變化,但是它的季節(jié)循環(huán)大約要持續(xù)7年。它距離太陽14.5億公里,比地球到太陽的距離遠10倍,繞太陽公轉(zhuǎn)需要29年,所以溫度很低,就連像甲烷、乙烷這些在地球上的氣體也變成了液態(tài),匯聚成海洋。它的海洋結(jié)構(gòu)很奇特,上層是油狀的海洋,存在很多液態(tài)烴類有機物,下層是液態(tài)水的海洋。因此土衛(wèi)六是一個擁有雙重海洋的星球。原則上說,它上面可能存在我們熟知的生命,也可能有我們不知曉的生命。
對土衛(wèi)六特別感興趣的可以去看一下天瑞說符寫的科幻網(wǎng)文《泰坦無人聲》。
七、柯伊伯帶:海王星距離太陽約30AU,他的外圍直到距離太陽約55AU這個范疇是柯伊伯帶。如今已有約1000個柯伊伯帶天體被發(fā)現(xiàn),直徑從數(shù)千米到上千公里不等。
1、冥王星:1930年2月18日,克萊德·湯博根據(jù)美國天文學(xué)家洛韋爾的計算發(fā)現(xiàn)柯伊伯帶中已知的最大天體:冥王星。冥王星主要由巖石和冰組成,質(zhì)量相對較小,僅有月球質(zhì)量的1/6、月球體積的1/3。冥王星的軌道離心率及傾角皆較高,近日點為29.7AU,遠日點為49.3AU。冥王星以特殊的橢圓形軌道繞行太陽,公轉(zhuǎn)周期長達248地球年,冥王星因此周期性進入海王星軌道內(nèi)側(cè)。海王星與冥王星因相互的軌道共振而不會碰撞。在冥王星距太陽的平均距離上光需要5.5小時到達冥王星,因此它的地表極冷,約在攝氏零下238度至218度之間。它有超過1600公里厚的大氣層。
2、鬩(xì)神星:2005年柯伊伯帶中的鬩神星被發(fā)現(xiàn),它比冥王星質(zhì)量多出27%,但體積略小。此發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了冥王星被開除出大行星序列,重新定義為矮行星。
八、奧爾特云是一個假設(shè)包圍著太陽系的球體云團,距離太陽約1光年。天文學(xué)家估算奧爾特彗星云里可能有1000億顆彗星,我們熟知的76年來一次的哈雷彗星應(yīng)該就是來自于那里。天文學(xué)家普遍認為奧爾特云是50億年前形成太陽及其行星的星云之殘余物質(zhì)。出了奧爾特云,才算是真正離開了太陽系。
第二章 比鄰星三合星系統(tǒng)
現(xiàn)在,我們離開奧爾特云,去距離太陽最近的恒星:比鄰星看看吧,那里可是三體的現(xiàn)實模板哦。
那我們怎么去呢?首先我們要搞清楚,4.2光年究竟有多遠?換算成公里數(shù)的話,大約40萬億公里吧。你還別嫌遠,在宇宙尺度里這么點距離就相當于你去對門的鄰居家走過的那個過道而已。
好,現(xiàn)在讓我們登上飛船去拜訪住在對門的鄰居。那目前人造飛行器的最快速度是多少呢?
目前為止,飛得最快的人造飛行器是美國NASA公司在2018年射的帕克太陽探測器,其最快速度已經(jīng)達到393044公里/小時,大約相當于109公里/秒。
它的飛行速度打破太陽神2號在1976年創(chuàng)下的最接近太陽的飛行紀錄,同時也打破了目前人類世界最快的飛行紀錄,因為距離太陽越近,所受的太陽引力作用越強,軌道速度必然越快。
在去年2018年11月的時候,帕克太陽探測器第一次飛到近日點,當時距離太陽大約2480萬公里,對應(yīng)的軌道速度為95公里/秒,這個速度是什么概念呢?一千公里大概只需要10秒鐘左右,更直觀點說就是從上海到北京,大概只需要6秒鐘的時間。
北京到上海,6秒,夠快了吧?那么我們乘坐這樣的航天飛行器飛到比鄰星要多久呢?答案是超過1.3萬年。因此在科技沒有本質(zhì)性突破之前,人類想要通過常規(guī)的載人飛行器飛過去,那是不太現(xiàn)實的。但是不要緊,我們沒有光速級別的飛行器,但是我們有腦洞啊。
一、【突破攝星】計劃:前進,不擇手段地前進!只送大腦!
發(fā)射光帆的星際旅行在維德的口號加持下顯得那么驚心動魄。
就地球文明已掌握的科技來說,如果談到光年級別的星際旅行,那對航天器的動力只有一個選擇——光帆。現(xiàn)實版的NASA「突破攝星」計劃不知道有沒有受到《三體》的啟發(fā),但是這創(chuàng)意確實與大劉的想法不謀而合,其實這只是因為目前階段地球的科技實在太落后。
正如迎面吹來的風(fēng)可以對帆施加壓力從而推動船只,光束也可以驅(qū)動物體運動。把航天器制造得足夠輕,上面綁一塊帆,用強大的光源對著它照射,在幾乎沒有任何阻力的太空,就能將它加速到相當大的速度。
太陽帆就是為了利用太陽光而設(shè)計的,17 世紀德國天文學(xué)家開普勒在給伽利略的信中最先提到過這一想法。但是,要想將物體加速到接近光速,太陽光還是太弱了,我們需要用能量比它強數(shù)百萬倍的激光。
突破攝星計劃由美國硅谷億萬富翁尤里·米爾納資助,2016 年 4 月宣布,具體為:
在圍繞地球的軌道上部署數(shù)百艘小型宇宙飛船,每艘都配備有一個光帆以及記錄、傳輸信息所需的最少硬件,在地面則布置一個巨大的激光陣列。激光束將聚焦于航天器的光帆上,將它們加速到光速的五分之一(6 萬km/s)——這個速度是傳統(tǒng)航天器的數(shù)千倍。20 年后,這些飛船將到達比鄰星,屆時向我們發(fā)回有關(guān)該恒星系統(tǒng)中可能適宜居住的行星的圖像。
《三體》中,大劉提出了比激光更激進的驅(qū)動方式:在太空中按順序引爆預(yù)先放置好的核彈來驅(qū)動光帆。
據(jù)悉,突破攝星計劃已經(jīng)無疾而終了——以人類目前的科技,是不可能脫離太陽系、去往比鄰星的。
關(guān)注地球-比鄰星旅程的朋友可以看一下彩虹之門的《地球紀元》里的第三個故事,長達九百年的孤寂旅程在作者的筆下被描寫的回腸蕩氣。
二、比鄰星三合星系統(tǒng):比鄰星和半人馬座α(南門二)A星和B星共同組成了一個三合星系統(tǒng),其中南門二A和B分別為太陽質(zhì)量的1.57倍和1.1倍。比鄰星距離我們最近,只有4.22光年。比鄰星是一顆紅矮星,它的質(zhì)量只有太陽的1/8左右,直徑約20萬km,只有太陽的1/7左右,體積約為太陽的1/320。由于紅矮星自身質(zhì)量太小,以至于從分層上來看紅矮星甚至都沒有外殼部分,
比鄰星質(zhì)量較小所以引力也比較小,因此表面溫度也不高,大概只有2750攝氏度左右,這也使得這個恒星光度比較低,看上去比較暗淡, 視星等只有11等,而人眼通常只能看到6等星,比鄰星的光度遠遠低于這個幅度,所以是無法不用望遠鏡等天文器材而被人眼直接看到的。這意味著它內(nèi)部核聚變能量的釋放程度,要遠超太陽這樣的黃矮星。
天文學(xué)家分析認為這顆恒星形成的時間與太陽相似,年齡幾乎與太陽相等(約49億年),不過預(yù)估它的壽命將會比太陽長得多,因為多數(shù)紅矮星的主序星階段時間可以長達數(shù)千億年,相對比太陽大約能穩(wěn)定燒90億年,目前已燒了45億年,而目前宇宙的壽命也才137億年。
科學(xué)家們認為比鄰星原來并不屬于南門二三合星系統(tǒng)。通過其軌道運行分析來看,它應(yīng)該是剛運行到南門二雙星附近并被捕獲的,也就是說它是剛剛開始圍繞雙星進行第1周的運行,而且它距離南門二雙星較遠,不會給它的行星造成《三體》中描繪的亂紀元。
三、比鄰星的行星:已知比鄰星有兩顆行星圍繞運行,其中比鄰星B位于比鄰星的宜居帶中。因為比鄰星的溫度太低,所以它的宜居帶很小且必須離它很近。
1、比鄰星B:由于比鄰星B距離比鄰星僅有0.05個天文單位,公轉(zhuǎn)周期11.2天,所以它一定是被母星潮汐鎖定的,也就是它永遠只有一面向著自己的母星。
宇宙眾多恒星當中,紅矮星占了大多數(shù),約75%。由于紅矮星的普遍質(zhì)量僅為太陽的0.075-0.6倍,以往人們認為紅矮星總是處于超級黑子和巨型耀斑輪番爆發(fā)的不穩(wěn)定狀態(tài),所以認為它們附近不大可能產(chǎn)生生命。然而最近科學(xué)家們通過觀測發(fā)現(xiàn),紅矮星在經(jīng)過頭十幾億年的年輕爆發(fā)期后,會在一個長的不可思議的中年歲月里非常穩(wěn)定地燃燒。所以,人們把尋找宜居行星的目光重新投向了紅矮星系。
由于紅矮星系數(shù)量最多、最有可能產(chǎn)生生命,因此研究這個問題具有較大的科學(xué)意義。
根據(jù)地球生命經(jīng)驗,生命需要合適的溫度、水、大氣,這是最基本的條件。因此我們就先假設(shè)紅矮星系宜居帶里的行星具備這些條件,在此基礎(chǔ)上分析一下行星上的基本狀況:
◎溫度:被母星潮汐鎖定的行星,背陽面永遠是零下幾百度的極寒黑夜,朝陽面永遠是幾百度高溫的白天,但是在行星的寒熱交界處,由于大氣的流動,會出現(xiàn)一片面積較大的溫度適宜帶。
◎水:假定星球的朝陽面有一片海洋。以往科學(xué)家們認為潮汐鎖定的行星,水會被帶到背陽面以冰川的形式儲存起來,可是最近建模研究表明大氣活動會讓明暗兩面的溫度都不會過于極端。豐沛的降雨和雷電覆蓋了大部分海洋表面,而在海洋底部,潮汐熱力使得海底布滿了翻騰著煙柱的火山口。
海洋是宇宙中所有生物的搖籃,但海洋又是文明的障礙。海洋動物很難進化出文明。因為水里沒有火,難以利用工具做功,因此生命進一步進化需要上岸。
◎大氣:如果這種行星上有大氣層,那么大氣層由于太陽風(fēng),會一面薄一面厚。交界的宜居帶常年處于大氣鋒面,強烈的對流形成永恒的風(fēng)暴。大氣循環(huán)使得表面每天都是超過17級的大風(fēng),會形成以正面背面為風(fēng)眼的兩個超級臺風(fēng)。交界處及其周圍一切地形都會被快速的風(fēng)蝕。劇烈的摩擦產(chǎn)生大量電荷,空氣被電離,閃電劃過幾百公里。
紅矮星對于支持生命存在還有其它不利因素。它們是一種情緒多變的恒星,常常會往太空噴射物質(zhì)。這些噴射會提高宜居帶行星的表面溫度,也可能會吹走大氣。地球歷史上就發(fā)生過這種情況,地球形成之初的“原始大氣”其實全部都被太陽風(fēng)吹散了,現(xiàn)在的大氣是從巖石中釋放出來的氣體慢慢形成的。在潮汐鎖定的行星上,猛烈的太陽風(fēng)可能會吹散第二代大氣。
這樣的環(huán)境相比地球來說,對生命還是過于嚴苛了。所以這種環(huán)境里的文明如果能夠存活下來并且發(fā)展壯大,其堅韌程度將遠超地球文明。最終永恒寫的科幻小說《深空之流浪艦隊》里描寫過生存在紅矮星系的文明。
2019年5月,天文學(xué)家在僅有數(shù)十個小時的觀測記錄中,就發(fā)現(xiàn)了比鄰星一次長達7秒的耀斑爆發(fā),強度達到了太陽的100倍左右,直接讓比鄰星這顆紅矮星的亮度在短時間內(nèi)暴增了14000多倍。比鄰星b距離比鄰星只有750萬公里,只相當于地球到太陽距離的20分之一,所以當耀斑爆發(fā)產(chǎn)生的“毫米級輻射波”到達比鄰星b后,強大的輻射會馬上籠罩這顆位于宜居帶內(nèi)的星球。
因此,在如此劇烈的耀斑頻繁爆發(fā)之下,比鄰星b上面是不可能有任何生命存活的。
2、比鄰星的第2顆行星是2020年4月份發(fā)現(xiàn)的。它與比鄰星的距離較遠,但是質(zhì)量較大,大約相當于我們地球質(zhì)量的6倍左右,圍繞比鄰星運行一周需要200多天。由于比鄰星溫度太低,所以這顆行星上一定非常寒冷。
關(guān)于太陽系的這個三體近鄰,我們知道的真實情況還是太少了,所以只能寫這么一點點內(nèi)容。大劉的三體只是基于比鄰星系三恒星纏繞這個概念而想象出的景象,與這個三合星系統(tǒng)的真實情況相差太遠,連參考價值都沒有。
四、太陽系附近的其他恒星系統(tǒng):
除上述距離太陽最近的比鄰星三合星系統(tǒng)外,距離太陽較近的恒星系統(tǒng)還有:
2、巴納德星是距離太陽系第二近的恒星,他也是一顆紅矮星,距離我們約5.86光年,這是一顆單一恒星系統(tǒng),跟我們的太陽系差不多,但它的質(zhì)量要小得多。
3、伍爾夫359星是距離我們第三近的恒星,距離我們約7.7光年。
4、勃蘭得2147星排第四,距離我們約8.2光年。
5、鯨魚座uv星是一顆耀星,它的光度會發(fā)生突然的改變,有一次在20秒之內(nèi)就增強了75倍。它的旁邊還有一顆紅矮星環(huán)繞運行。這個恒星系統(tǒng)距離我們約8.4光年。
6、天狼星排第六位,距離我們約8.9光年。它的光度是太陽的23倍,又因為距離我們很近,所以它是全天恒星中最亮的一顆。已知天狼星是一個雙星系統(tǒng),還有一個白矮星在圍繞著它運行。
7、羅斯154星:距離我們約9.5光年。
8、羅斯248星:距離我們約10.4光年。
9、波江座ε星:距離我們約10.8光年。
10、羅斯128星:距離我們約10.9光年。
由上面的排列可見,距離我們十光年以內(nèi)的恒星系統(tǒng)大約有七個,但是恒星的數(shù)量則有十多個,因為有幾個多星系統(tǒng)。而在距離我們100光年之內(nèi),恒星系統(tǒng)的數(shù)量則有數(shù)百上千個,比較有名的星體大角星、天倉五、天苑四、牛郎星、織女星、南河三、北落師門等等距離太陽系都不是很遠,均在100光年之內(nèi)。
第三章 銀河系
不識廬山真面目,只緣身在此山中:我們已經(jīng)可以拍攝兩百多萬光年外的仙女星系非常清晰的照片,但卻無法看清銀河系的全貌。
一、銀河系是一個巨型棒旋星系(漩渦星系的一種),呈橢圓盤形,具有巨大的盤面結(jié)構(gòu)。銀河系的年齡大概在125億歲左右。最新的結(jié)果認為銀河系質(zhì)量大約是太陽的2100億倍,包含1200億顆恒星。
二、銀心在人馬座方向。銀心直徑約為兩萬光年,厚1萬光年,在中心區(qū)域存在著一個巨大的黑洞(人馬座A*),質(zhì)量相當于430萬個太陽。那里的恒星密度高達每立方光年28.9萬顆恒星,比我們太陽系附近的恒星密度高了7200萬倍。銀河系中央?yún)^(qū)域多數(shù)為老年恒星(以白矮星為主),外圍區(qū)域多數(shù)為新生和年輕的恒星。在那里每天發(fā)生著整個銀河系最狂暴的天文現(xiàn)象。
三、旋臂最新研究表明銀河系擁有四條清晰明確且相當對稱的旋臂,旋臂相距4500光年。太陽系目前不在四條主旋臂上,而非常接近于一條本地臂。這條本地臂位于英仙臂和人馬-船底臂之間,長度約為2萬光年,至銀心的距離大約是2.64萬光年。太陽帶著他的小弟們以220km/s的速度繞著銀心逆時針旋轉(zhuǎn),太陽繞銀心運轉(zhuǎn)一周約2.5億年。太陽已經(jīng)繞行銀河20~25次了。恐龍滅絕于懸臂之外,人類誕生于懸臂之中。
四、銀河系到底有多大?恒星盤直徑約12萬光年,恒星盤之外是氣體盤,氣體盤之外還有廣大范圍的暗物質(zhì)光暈。因此銀河系的最大范圍是止于暗物質(zhì)光暈邊緣。
2020年03月25日,英國科學(xué)家,達勒姆大學(xué)天體物理學(xué)家艾麗絲·迪森及其同事利用銀河系附近星系,找到了銀河系的邊界。他們的最新研究顯示,銀河系的精確直徑為190萬光年,誤差不超過40萬光年。
五、小伙伴們:銀河系隸屬于本星系群,最近的河外星系是距離銀河系4.2萬光年的大犬座矮星系。銀河系有兩個伴星系:大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。周圍幾十萬光年的區(qū)域分布著十幾個衛(wèi)星星系,銀河系通過緩慢地吞噬周邊的矮星系使自身不斷壯大。
六、隔壁的仙女星系(M31):直徑22萬光年,距離地球254萬光年。當前的觀測認為仙女星系正以300km/s的速度朝向銀河系運動,在30億~40億年后可能會撞上銀河系。但即使真的發(fā)生碰撞,太陽以及其他的恒星也不會互相碰撞,但是這兩個星系可能會花上數(shù)十億年的時間合并成橢圓星系。
七、上級領(lǐng)導(dǎo)-本星系群的成員有仙女星系、銀河系、三角座星系,還有大約50個小星系,在太空中占據(jù)約1000萬光年直徑的區(qū)域。
八、集團公司-本超星系團是本星系群的上級單位,又叫室女座超星系團。我們本星系群才含有50余個星系,本超星系團就包含了至少100個星系。它像一塊薄餅,占據(jù)了1.1億光年一片天區(qū),是在可觀測宇宙中數(shù)以百萬計的超星系團中的一個。
室女座超星系團是拉尼亞凱亞超星系團的一部分,它也是星系細絲雙魚-鯨魚座超星系團復(fù)合體的一部分。該星系團的中心區(qū)域距離地球約有6000萬光年,位于室女座。我們的本星系群就在這個本超星系團的稍邊緣位置,圍繞著本超星系團質(zhì)心公轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)一圈約需要1000億年。
第四章 黑洞
一、思想的起源:最早關(guān)于黑洞的想法是這樣的:我們都知道任何有質(zhì)量的物質(zhì)都有引力,物質(zhì)的質(zhì)量越大、引力越大。當年牛頓看到蘋果從樹上掉下來,他就思考:為什么蘋果是掉到地上,而不是往天上飛走了?如果是凡夫俗子的我們來想這個問題,那還不簡單:因為地球有吸引力唄。或者還有人會認為想這種問題的人腦子肯定有病。所以說我們都成不了牛頓。人家牛大師順著這個思路想下去,就推導(dǎo)出了著名的牛頓三定律。
可是牛大師這一出手,后面的科學(xué)家就沒機會再一次“發(fā)明”這么牛的三定律了。這幫人不甘心:都已經(jīng)站在牛大師的肩膀上了,我們也要出點學(xué)術(shù)成果啊。那就只能逼著自己再死命地往下想:因為地球的吸引力,蘋果掉落到地面;往天上扔一塊石頭,如果達不到第一宇宙速度也會掉下來,那是否存在一個質(zhì)量極端大的星球,以至于它的引力大到連速度最快的光都逃不出去呢?
科學(xué)家們沿著這個思路想下去,就想出了類似黑洞這樣的可怕存在:宇宙中存在著一種引力大到連光都逃不出去的、超大、超重的大黑星。
18世紀末,英國物理學(xué)家約翰·米歇爾和法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯從理論上預(yù)言了這種大黑星的存在。
兩百年后,直至20世紀末,天鵝座X-1被確認為人類發(fā)現(xiàn)的第一個黑洞,他們的預(yù)言才真正實現(xiàn)。這個提前了兩百年的輝煌預(yù)言真是人類智慧的巔峰展示。
當然他們那時只是從理論上對黑洞的存在進行了預(yù)言,估計他們也不認為人類終有一天能在宇宙中真的觀測到黑洞,因為很顯然,這種大黑星雖然非常大,但是它的引力大到連光都逃不出去,那人類怎么能看見它?
并且這種大黑星不但要超大,而且要超級重(不然引力仍然不夠),普通密度的恒星怎么可能支持那么大的體積?那種質(zhì)量之下肯定會發(fā)生坍縮。
而且恒星必須核聚變發(fā)光發(fā)熱,可是大黑星燃燒著卻發(fā)不出光來,這到底是什么情況?
理論上存在,可是現(xiàn)實中缺乏觀測到黑洞的必要條件,感覺這兩個黑洞的預(yù)言者好可憐,他們肯定每每想起這種超出觀測甚至概念之外的大黑星就感到無比抓狂。
后來我們知道了,因為黑洞連光都只能進不能出,所以它本身確實是不可見的,而且人家也不核聚變,因為已經(jīng)聚變完一次,該燒的都燒完了,剩下的基本粒子都被擠成最簡并狀態(tài)了。但是沒關(guān)系,人家質(zhì)量大、引力大,能吸啊。
黑洞附近的物質(zhì)進入黑洞時被巨大的引力撕裂,形成極高溫和巨量輻射,因此黑洞周邊有極為明亮的吸積盤存在。那地方能亮到什么程度呢?非常非常可怕的程度,不管只看它一眼的是鈦合金眼還是任何其他眼,絕對都會瞬間瞎掉。
所以黑洞即不黑,也不是一個洞,它是一個基本粒子以最緊密狀態(tài)結(jié)合在一起形成的球體,它是一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小、熱量無限大的奇點。在黑洞內(nèi)部,我們正常世界中原子內(nèi)的原子核(質(zhì)子、中子)和電子全部被黑洞強大的引力壓碎,形成的基本粒子緊緊挨在一起,那是毫無空隙的基本粒子最緊密狀態(tài)。
二、黑洞的分類:按照質(zhì)量,黑洞理論上可以分為三類:
1、宇宙大爆炸初期形成的微型黑洞:普遍意義上的微型黑洞指的是量子層級的微小黑洞,它們的質(zhì)量不超過幾公斤。這種級別的黑洞現(xiàn)今是否仍然存在,當前的科學(xué)家還無法確定,而民科們甚至擔心大型粒子對撞機搞不好會撞出微型黑洞,把地球給吞噬了。
所以說如果地球附近真的飄過來一個微型黑洞,你猜會發(fā)生什么?
計算得知,如果地球坍縮成一個黑洞,它的史瓦西半徑是8.86毫米,一般來說這樣的尺寸會比微型黑洞大幾個數(shù)量級。只要質(zhì)量比你大就不用怕,誰吸誰還不一定呢。因為密度相差太大,所以我認為微型黑洞最好把地球當成空氣一樣穿過去,去繼續(xù)它流浪宇宙的行程就好了。走好不送。
有科學(xué)家認為:“每年可能有數(shù)百萬個由暗物質(zhì)構(gòu)成的幾公斤重的微型黑洞穿過地球”。好吧,我承認這個觀點很有想象力。
還記得可能比《三體》更加經(jīng)典的科幻大作《海波利安》中的“天之大誤”嗎?
2、恒星級黑洞:比太陽質(zhì)量大8倍以上的恒星死亡后必將形成黑洞。其他質(zhì)量不夠的恒星死亡則會成為中子星、白矮星。
網(wǎng)上有一個非常著名的視頻,只要一問宇宙有多大,或者宇宙中有什么讓人恐慌的星體之類的問題,就有人貼那個鏈接,什么大角星、北河三,一個比一個大,最大的那個太陽系都快裝不下了。其實那些都是恒星燃燒末期形成的紅巨星,它的外圍膨脹的厲害,所以看上去很大,其實那些星密度超低的,而且維持不了多久就坍縮成黑洞了。太陽的結(jié)局也是這樣,50億年以后膨脹吞噬掉地球,最終坍縮成一顆白矮星(因為質(zhì)量太小變不成黑洞,所以只能變成一個白胡子的矮老頭了)。
3、一般位于星系核心的巨型黑洞:比如銀河系中心的那個大家伙-人馬座A*,它的質(zhì)量相當于430萬個太陽,直徑4400萬km(太陽的直徑為150萬km,是地球直徑的109倍),史瓦希半徑1270萬km。
這種超大型黑洞就是宇宙中最恐怖的天體,我們平時害怕的核彈之類的東西在它面前連一根毛線都算不上。我不知道該怎樣形容這種恐怖,總之它們非常非常恐怖。還好霍金告訴我們黑洞有朝一日也是會被蒸發(fā)掉的,這個好消息讓我大大滴喘了一口氣。
三、“黑洞無毛”定理:1972年,美國普林斯頓大學(xué)青年研究生貝肯斯坦提出:星體坍縮成黑洞后,只剩下質(zhì)量、角動量、電荷三個基本守恒量繼續(xù)起作用,其他一切因素("毛發(fā)")都在進入黑洞后消失了。這一定理后來由霍金等四人嚴格證明。
從該定理的角度出發(fā),我們可以認為黑洞是這個宇宙中最簡單的事物,僅僅需要三個指標就可以完全描述。
四、天體測距與類星體:
之所以把這兩個概念放在一起講,是因為人類觀測到類星體之后最大的疑惑:類星體的亮度與所在區(qū)域的大小完全超出了人類最極限的認知,天文學(xué)家們僅僅嘗試著想象一下,馬上就會覺得腦漿沸騰。要想了解這個知識點,我們有必要先知道天體測距的基礎(chǔ)知識,這樣我們才能明白天文學(xué)家判斷出類星體所在的區(qū)域非常狹小是有科學(xué)依據(jù)的。
(一)天體測距:長久以來,人類面對滿天星光,一個重大的問題就是想要知道它們離我們究竟有多遠。為了盡量準確地取得每個天體的“距離”這一基本數(shù)據(jù),天文學(xué)家想出了很多種巧妙的辦法。這些方法利用的原理各不相同,因此具有不同的適用條件。有些更適合較近距離天體的測量,有些則適合中等距離和遙遠距離天體的測算。下面介紹幾種最常見的天體距離測量方式。
1、無線光波測量法:適用于近到可以反射無線電波的天體。通過我們發(fā)送出的無線電波,碰到目標后會反射回來,被我們再次接收到。計算電波從發(fā)射到被目標反射回來所用的時間,將其除以2(往返時間變成單程時間),再乘以光速,就能知道目標天體的距離了。
2、三角測量法:適用于最遠不超過100光年的天體。把被測的那個天體置于一個特大三角形的頂點,地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道直徑的兩端是這個三角形的另外二個頂點,通過測量地球到那個天體的視角,再用到已知的地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的直徑,依靠三角公式就能推算出那個天體到我們的距離了。
3、移動星團法:適用于銀河系內(nèi)的天體。用運動學(xué)的方法來測量距離,運動學(xué)的方法在天文學(xué)中也叫移動星團法,根據(jù)它們的運動速度來確定距離。不過在用運動學(xué)方法時還必須假定移動星團中所有的恒星是以相等和平行的速度在銀河系中移動的。在銀河系之外的天體,運動學(xué)的方法也不能測定它們與地球之間的距離。
4、造父視差法(標準燭光法):適用于銀河系外的星系中有顆造父變星的星系。光度和亮度的含義是不一樣的,亮度是指我們所看到的發(fā)光體有多亮,這是我們在地球上可直接測量的。光度是指發(fā)光物體本身的發(fā)光亮度,設(shè)法知道它就能得到距離。科學(xué)家以天文學(xué)中已經(jīng)知道光度的天體為標準,通過將該已知亮度與天體的觀測亮度進行比較,可以使用反平方律計算到物體的距離,這些已知亮度的天體就是標準燭光。物理學(xué)中有一個關(guān)于光度、亮度和距離關(guān)系的公式:S∝L0/r2。測量出天體的光度L0和亮度S,然后利用這個公式就知道天體的距離r。在天體對應(yīng)標準燭光的甄選中,造父變星是最重要的指標。天文學(xué)家勒維特發(fā)現(xiàn)“造父變星”,它們的光變周期與光度之間存在著確定的關(guān)系,于是可以通過測量它的光變周期來定出廣度,再求出距離。
5、哈勃定律方法:適用于尺度達100億光年數(shù)量級的星系。1929年哈勃(Edwin Hubble)對河外星系的視向速度與距離的關(guān)系進行了研究。當時只有46個河外星系的視向速度可以利用,而其中僅有24個有推算出的距離,哈勃得出了視向速度與距離之間大致的線性正比關(guān)系。現(xiàn)代精確觀測已證實這種線性正比關(guān)系:V = H0×d。其中v為退行速度,d為星系距離,H0=100h0km.s-1Mpc(h0的值為0<h0<1)為比例常數(shù),稱為哈勃常數(shù)。這就是著名的哈勃定律。利用哈勃定律,可以先測得紅移Δν/ν,通過多普勒效應(yīng)Δν/ν=V/C求出V,再求出d。
(二)類星體:上世紀60年代,天文學(xué)家觀測到非常遙遠的天體,距離地球可達到100億光年以上,但卻非常明亮,被命名為類星體。根據(jù)上述天體測距方法,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)類星體比普通的星系小很多,但是釋放的能量卻是星系的千倍以上。最讓人震驚的是能夠放射出比正常星系亮幾千倍甚至幾百萬上億倍亮度的類星體,其大小卻比普通星系動輒幾十萬光年的區(qū)域小得太多,甚至不超過一光年。當時的科學(xué)家對此非常迷惑,這完全顛覆了天文學(xué)的常識。
讓我們也想象一下類星體,也腦漿沸騰一把吧:想想看,大小不超過1光年的一個狹小區(qū)域里的星星放射出的光的亮度,達到了幾十萬光年區(qū)域的正常星系光亮的上億倍!無論怎樣形容這樣的極端情況也無法讓我們的心情平息下來,這是堪比宇宙大爆炸的神跡。
經(jīng)過天文學(xué)家們?yōu)榻忾_這個絕大疑惑而付出的不懈努力,現(xiàn)在我們終于明白了——類星體之所以那么小又那么亮,是因為它的中心都是超巨型黑洞。
2015年03月03日,中國天文學(xué)家為主的科研團隊發(fā)現(xiàn)的一顆距離地球128億光年、430萬億倍太陽光度、中心黑洞質(zhì)量約為120億個太陽質(zhì)量的超亮類星體。這是人類目前已觀測到的遙遠宇宙中發(fā)光最亮、中心黑洞質(zhì)量最大的類星體。
2020年諾貝爾物理學(xué)獎頒獎時,瑞典皇家科學(xué)院的秘書長宣布獲獎時說了一句點評:這次的諾貝爾獎頒發(fā)給宇宙最暗處的秘密。
秘書長沒說錯,黑洞的確是宇宙最暗處,但這只是黑洞的其中一個情況;另一個情況是:黑洞周圍是全宇宙最亮的區(qū)域——類星體,毫無疑問,你就是全宇宙最亮的崽。
五、黑洞的結(jié)局:根據(jù)霍金輻射理論,黑洞通過霍金輻射慢慢失去質(zhì)量,最終將在遙遠的時間后爆炸。但霍金的這一重要理論并未被廣大科學(xué)家認定為一定會成立。
第五章 宇宙
一、宇宙的由來:1946年美國物理學(xué)家伽莫夫正式提出大爆炸理論,認為宇宙由大約140億年前發(fā)生的一次大爆炸形成。這一理論目前已成為科學(xué)界的共識。當然各種宗教都會提出反對意見,他們都號稱宇宙是他們家的創(chuàng)世神創(chuàng)造出來的。對此科學(xué)家紛紛表示:發(fā)表意見的這些宗教人士連宇宙在膨脹都不承認,所以說不是我們科學(xué)家狂妄:在座的各位都是點點點。
宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性的微波輻射。所謂各向同性,就是指這個輻射在宇宙的各個方向上性質(zhì)完全一致,因此它的溫度其實就是宇宙大爆炸經(jīng)過138億年以后的余溫。
二十世紀六十年代初,美國科學(xué)家彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改進衛(wèi)星通訊,建立了高靈敏度的號角式接收天線系統(tǒng)。1964年,他們用它測量銀暈氣體射電強度。為了降低噪音,他們甚至清除了天線上的鳥糞,但依然有消除不掉的背景噪聲。他們認為,這些來自宇宙的波長為7.35厘米的微波噪聲相當于3.5K。1965年,他們又訂正為3K,并將這一發(fā)現(xiàn)公諸于世,為此獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎。
宇宙微波背景很好地解釋了宇宙早期發(fā)展所遺留下來的輻射,它的發(fā)現(xiàn)被認為是一個檢測大爆炸宇宙模型的里程碑。
在大爆炸發(fā)生后非常短的時間內(nèi),宇宙經(jīng)歷了暴脹階段,該階段宇宙空間的形成速度遠遠大于光速,隨后宇宙放緩空間拓展速度并一直膨脹至今。該結(jié)論由哈勃觀測到的普遍紅移現(xiàn)象和以他名字命名的定律支持。簡單地說,就是哈勃發(fā)現(xiàn)距離地球越遠的星系,其遠離地球的速度越快。這個現(xiàn)象有力地證明了宇宙的膨脹。
如果承認了宇宙在膨脹,那反推一下就會知道最早宇宙必然源于一個奇點。所以說宗教界人士如果承認了宇宙在膨脹就無法推翻大爆炸理論,那他們只能解釋說宇宙大爆炸是他們的創(chuàng)世神干的了。
二、宇宙問你幾個問題:
1、宇宙的年齡及物質(zhì)構(gòu)成:2003年,美國發(fā)射的威爾金森微波各向異性探測器對宇宙微波背景在不同方向上漲落的測量表明,宇宙的年齡是137±1億年;在宇宙的組成成分中,4%是一般物質(zhì),23%是暗物質(zhì),73%是暗能量。
2、為什么宇宙的年齡只有137億年,而可視宇宙的直徑卻有930億光年?首先是因為宇宙大爆炸后經(jīng)歷過一個暴漲階段,那個階段空間退行的速度遠遠大于光速;其次是因為現(xiàn)在宇宙膨脹的速度仍然大于光速。
3、為什么天空看上去是黑的?仔細研究這個問題就會得出一個結(jié)論:只有當宇宙膨脹的速度大于光速,也就是比較遠的地方的光速比空間膨脹的速度慢,才能造成這種現(xiàn)象。那里的星光永遠不可能到達我們的視界,否則宇宙就應(yīng)該是亮的。在宇宙中,任何物質(zhì)的運動速度都不能超過光速,但這不包括空間本身。也許,超光速旅行的辦法就蘊藏在其中,等著未來的人類去發(fā)現(xiàn)。
4、宇宙中有多少恒星:這只能在半徑465億光年的可視宇宙范疇內(nèi)簡單估算一下。因為在此范圍之外,由于宇宙空間的退行速度超過了光速,因此那里發(fā)出的一切信息永遠無法被我們接收到,因此可視宇宙之外是什么情況我們并不清楚。
可視宇宙之內(nèi)大約包含了1000億個大大小小的星系,銀河系屬于最普通的一類,它估計有1200億顆恒星,因此簡單估算可視宇宙內(nèi)的恒星數(shù)量為1200億顆/星系×1000億個星系=120萬億億顆恒星,這個數(shù)量與地球上沙子的數(shù)量預(yù)估屬于一個數(shù)量級。
5、可視宇宙與宇宙的實際大小:最新的一個科研成果是,如果把直徑930億光年的可視宇宙比做一個足球,那整個宇宙可能相當于一個地球。
6、宇宙之外是什么:基本上一提到宇宙相關(guān)概念,所有的小白都最關(guān)心這個問題。
關(guān)于這個問題的答案,其中一種回答用最簡單的說法就一個字——無。就是宇宙之外什么都沒有,既沒有時間,也沒有空間。這樣的概念我們這些三維蟲子的頭腦里構(gòu)想不出來,那是因為我們所有的想象力都基于這個宇宙之內(nèi)的事物,我們無法想象超出這個宇宙范疇之外的概念。
關(guān)于無法想象,也許我寫的這個回答會對你有點啟發(fā)——宇宙中是否存在超過一億年的超級文明?
還有另一種比較容易理解的說法:宇宙沒有外面,因為它是有限無界的。有限無界是什么意思?比如你沿著地球一直走,雖然它不是無窮大的,卻可以讓你永遠走不到盡頭,這就是二維層面的有限無界概念。只要把這個概念從二維的地球平面轉(zhuǎn)化為三維的宇宙空間,你就能理解“雖然宇宙不是無窮大的,但它卻沒有外面”了。
還有些科學(xué)家提出了平行宇宙、超膜宇宙等等理論,當然現(xiàn)階段這些概念都還太簡略,不能構(gòu)成系統(tǒng)體系的科學(xué)理論,目前只能稱之為猜想:既無法證實,也無法證偽。
總之,關(guān)于宇宙的很多問題,因為人類的科技還非常落后,所以猜想占多數(shù)。這有點類似于古代人認識地球、認識太陽系的過程:太多未知等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。讓我們對天文學(xué)的未來發(fā)展充滿期待。
三、宇宙的結(jié)局-三個結(jié)果之爭:
如果說宇宙是由一個奇點于137億年前發(fā)生大爆炸后膨脹形成的,那么按照事物發(fā)展的邏輯推導(dǎo)下去,宇宙只有三種可能的結(jié)局:
1、開放宇宙:宇宙的膨脹將永遠持續(xù)下去,最終膨脹成無限大,所有恒星都將失去能量直至死亡,所有物質(zhì)都將被拆解成最小單位并互相遠離,隨機分布在宇宙中,熱寂發(fā)生,宇宙溫度降低到絕對零度,宇宙大凍結(jié)。
2、扁平宇宙:宇宙的膨脹將停止,成為一個空間曲率完全平坦的穩(wěn)定態(tài),最終所有物質(zhì)全部解體成為分布完全均勻的一片荒漠。
3、閉合宇宙:在無限遙遠的未來某一天,迫使宇宙收縮的力大過了宇宙膨脹的動力——也許是宇宙所有基本粒子之間的引力大于了宇宙大爆炸產(chǎn)生的斥力,也許是宇宙平均質(zhì)能密度(即宇宙所有物質(zhì)的質(zhì)量和能量的平均密度)超過了某個闕值,總之在那個時刻,宇宙的膨脹動力被反轉(zhuǎn),空間由膨脹轉(zhuǎn)為塌縮,也許會發(fā)生大撕裂,也許最終會重新收縮成為一個新的奇點。
由目前人類觀測的數(shù)據(jù),科學(xué)家們傾向于認為這個闕值是精確完美的,所以宇宙的結(jié)局很可能是扁平宇宙,最終萬物歸于熱寂。
要在以上三個結(jié)局中選出正確答案,我們先要解答這個問題:宇宙究竟是在加速膨脹、勻速膨脹、還是減速膨脹?
要搞清楚這個問題,我們需要觀測數(shù)據(jù)。而觀測數(shù)據(jù)的取得需要天量的資金投入——沒有回報、無法產(chǎn)生經(jīng)濟效益的天量資金投入。因此,關(guān)于這個問題我們目前只有猜想,沒有答案。
當然,上述三個結(jié)局的前提都是本時空宇宙的惟一性。如果加入平行宇宙、超膜宇宙等其他猜想,那可能還會出現(xiàn)“被其他宇宙融合吞噬;被負宇宙擒獲,正負宇宙同時歸零”等另外的狗血結(jié)局。這些引進其他宇宙的猜想都過于玄幻,在此不做探討。
無論如何,科學(xué)家們并未否定宇宙的閉合結(jié)局這一可能性。我認為由于閉合宇宙模型可以從邏輯上完美解釋類似問題——都說宇宙是從大爆炸開始的,那大爆炸之前的宇宙是從哪里來的,不是說物質(zhì)不可能從無到有嗎? 因此這種理論有它值得被我們仔細研究的重大意義。
閉合宇宙的演化進程:宇宙經(jīng)過極其漫長的膨脹階段,終于來到了反轉(zhuǎn)時刻。在那一刻,膨脹終于停止,空間開始塌縮,所有已經(jīng)遠遠分離的物質(zhì)和能量相互靠近、融合、吞噬,并且隨著空間塌縮的加速,所有物質(zhì)和能量必將匯集形成宇宙中惟一的黑洞。
與大爆炸后的暴脹階段對應(yīng),在最后的時刻,爆縮階段開始了,內(nèi)部已經(jīng)以基本粒子最簡并狀態(tài)緊緊擠壓在一起的宇宙惟一黑洞遭受到空間爆縮引起的大擠壓,從宇宙惟一黑洞轉(zhuǎn)化為奇點,并在下一刻開始大爆炸——新宇宙誕生了。
以上就是閉合宇宙的結(jié)局:所有空間內(nèi)的一切物質(zhì)和能量最終全部歸于唯一的一個黑洞,而這個包含了宇宙中一切物質(zhì)與能量的黑洞受到空間爆縮的大擠壓后會爆發(fā)一次創(chuàng)世大爆炸。因此在下一個宇宙,我們管這個黑洞叫奇點,因為它就是下一個宇宙大爆炸的那個原點。
令人無比驚喜的是——由于時間與空間一樣都是宇宙時空的獨有屬性,因此閉合宇宙的演化進程中,空間由膨脹轉(zhuǎn)為塌縮可能會伴隨著時間由順行轉(zhuǎn)為逆行。劉慈欣在1999年發(fā)表的短篇科幻小說《宇宙坍縮》中描述了這個猜想。
在閉合宇宙模型中,我們最終將與這個宇宙內(nèi)的一切物質(zhì)、能量一道,以基本粒子最簡并的形態(tài)緊緊地擠在一起,在等待億萬億億年之后宇宙重啟,我們一起去新宇宙。
關(guān)于宇宙閉合的可能性,關(guān)于時間退行現(xiàn)象,關(guān)于宇宙中一切物質(zhì)與能量的歸宿,這些猜想到底有多少實現(xiàn)的可能性,目前還無法預(yù)估,因為關(guān)聯(lián)知識我們知曉的還是太少。也許這是一件好事——難以想象一個已經(jīng)通曉了宇宙所有奧秘的文明是多么寂寞,而我們將永遠抱有對新知識的期待。