科學也可以如此靠近

地球總重60萬億億噸,卻還能漂浮在太空中,為何不向下墜落?

1月
11
2021

2021年1月11日09時

憶一文史

優質創作者

混沌初分盤古先,太極兩儀四象懸。——《封神演義》

古代神話傳說中,盤古分開了處於混沌的天地,他身體的各個部分幻化成了日月江河、風雨雷電等。後
“華胥生男子為伏羲,生女子為女媧”的傳說流傳,人類也開啟了自己的文明史,繁衍生息至今。

神話傳說包含了古代先民對自然的敬畏之心和一種對萬物根源的逐本溯源的心願,真正追溯起廣闊無垠宇宙的起源,則要從約150億年前宇宙大爆炸說起。時間、空間和物質似乎都是起源於一次爆炸性事件,在那之後,宇宙就一直以動態的膨脹趨勢存在,並且也逐步冷卻。最開始的時候,宇宙是一個充滿輻射的“煉獄”,溫度極高,完全不具備最基礎簡單的原子存活的條件。

逐年累月後,宇宙的溫度經過持續地降低後,初始的原子核慢慢孕育而生。而後,又過了對於宇宙來說僅僅是滄海一粟的幾百萬年之後,宇宙冷卻到了足以形成原子、分子的階段。

在這之後的數十億年的複雜發展,物質凝聚形成了恒星和星系後,行星的環境日趨穩定,一系列複雜的生物化學複合體以我們尚未能了解的方式被孕育出來。時至今日我們在地球所能看到的,就是在繁星滿天組成一條被我們稱作
“銀河”的玉帶,橫跨黑暗的天空。

從現代科學的角度來看,古代的各種創世故事充滿了浪漫主義氣息,與科學理論毫不相關,也不屬於任何關於宇宙結構的新認知,只是寄托了人類美好的想象和消除了對於大環境的畏懼感。古代的創世神話故事營造出一種天人合一的氛圍,但現代科學的要求和目標都十分嚴苛,需要達到的目標遠不限於此,我們必須更加深刻更加客觀去探索宇宙的信息,正確預測並且能夠論證出宇宙的狀態,還要將隱藏的那些看似不相關的事實連貫統一融合在一起。

我們在宇宙的各方面探索上成就斐然。除了宏觀上利用各種人造衛星等航空航天設備和宇宙望遠鏡來探索宇宙之謎,還能運用掌握的知識和一些原子對撞機、顯微鏡等設備來擴展對整個宇宙微觀環境的認識,宏觀微觀角度全方位把握。除了外太空的奇妙未知世界中恒星、星系以及宏大的宇宙結構,對於微觀世界深處的錯綜複雜我們也頗有所獲。

最基本的引起科學史上軒然大波的布朗運動便是如此,我們將花粉顆粒倒入一滴水中,放在顯微鏡下觀測,看到這些顆粒毫無規律的運動,得到了水分子在不停撞擊花粉顆粒,改變他們運動方向的事實。如今的量子力學發展勢頭十分迅猛,量子力學完全區別於常規物體的視覺呈現,有著任何日常物體無法複刻的怪異行徑。

處於自然狀態下的物體的運動狀態都是自然界裏各種各樣的力角逐之後的結果。17世紀,牛頓不光總結出了物體運動的三大定律,還研究了引力及其對行星軌道的作用、開普勒的行星運動定律等等。
《自然哲學之數學原理》中牛頓證實了星球之間存在相互作用的引力,使我們所在的太陽系內的行星都在自己的特定軌道上穩定運轉。這同樣也是地球明明總重
60萬億億噸,卻還能漂浮在太空中不下墜的原因了。

早在20世紀早期,天文學家們一度認為空間是絕對固定的,受技術水平的限制,他們得到了恒星、行星和其他所有天體都只是沿著各自的軌道運轉的結論並且深信不疑。直到美國天文學家埃德溫·哈勃出現才真正意義上證實了宇宙是動態狀態這一事實,他通過對遙遠星系中恒星光線顏色的觀測,獲得重大發現——
宇宙是膨脹的,宇宙處於動態和變化中。

這一點不僅僅是是20世紀科學界的最大發現,也同樣證實了愛因斯坦廣義相對論對中對宇宙不可能靜止不動的觀點。膨脹的宇宙並不存在某個起點,宇宙並非初始於某個固定的空間,它是包含了所有膨脹空間的存在。空間是更高次元的,可以讓存在於其中的物質產生凹痕和彎曲的。宇宙彎曲的空間類似於
四維球體中的三維表面,十分抽象,是肉眼無法直接識別的。

我們審視來自星空不同方向上的輻射強度值時,還發現了一些關於宇宙在每個方向上都在以幾乎相同的速度膨脹的事實,誤差不高於千分之一。如果一個人可以從某個所謂的“宇宙展覽館”中隨機挑選可能出現的宇宙,那麼能選出來的宇宙種類肯定不計其數,而且和當前的宇宙也各不相同。有些宇宙可能在某些方向上的膨脹速度比較快,有的宇宙或許在高速旋轉,甚至有的宇宙在某些方向上收縮、在其他方向上膨脹。然而,我們的宇宙是如此特別,它似乎處於一種不可思議的有序狀態,在這種狀態下,它的膨脹速度在各個方向上都保持著驚人的一致性。

智慧生命的進化要求所在的區域擁有許多非同尋常的特性,宇宙可能是在最小引力熵的狀態下誕生的,但這還不大可能用於解釋當前可見宇宙的結構。目前我們對宇宙的認知還十分有限,也暫時無法驗證宇宙的整個初始狀態。但也許有一天,我們就具備了揭示可見宇宙鄰居起源能力,只是永遠無法得知整個宇宙的起源,宇宙最深的秘密終將永遠埋藏在宇宙的最深處。

人類在近幾十年積累了龐大的知識量,此等進步可謂壯舉,但我們仍然也必須將其中最重要的部分傳播下去,打開前所未有的前景。所見者美也,所明者甚美也,世間所未名者,美之大成也。地球是已經探知到的唯一存在生命的星球,願集美之大成的您永遠興榮繁盛。

參考文獻:

《封神演義》

《春秋世普》


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