zhixs10）
今天我想和你們聊聊宇宙。
要想深入地瞭解宇宙，對物理和天文的門檻很高，許多知識會生澀難懂，如奇點、熵增、相對論和紅移等，但不妨礙普通人的基本科普。
給我挺大感觸的是，當下人包括我身邊的親戚朋友，對宇宙的理解僅停留在每年的中秋節，抬頭仰望著月亮和星星，就能腦補出心中的宇宙。
在生活的壓力下，人們無暇顧及星辰大海，因為不能帶來實際效益，苟且於眼前，不時看看詩和遠方，僅此而已。
谷歌創始人拉里佩奇就坦言， 美國宇航局是谷歌最強的競爭對手。即使谷歌極力描繪前景和夢想，給工程師開高工資、期權和股權，但是美國宇航局的夢想更為誘人，是面向整個宇宙，把最優秀的人才都吸引走了。
我不會將夢想寄託在宇宙上，但可以讓你瞭解宇宙的一些真相。（以下圖文較長，我儘量講得通俗易懂）
1、仰望星空，我們能看到宇宙的浩瀚歷史
我們知道，光的速度是30萬公里/秒，它一年走過的距離被稱為光年。以當前人類最快的飛行器，也要行駛大約16000年，才抵得上一光年的距離。
當月亮圍著地球轉、地球圍著太陽轉時，其實太陽也在公轉，它率領著整個太陽系，繞著銀河系的中心轉，轉一圈需要2.5億年。
銀河系
銀河系大約有1000億個恆星，絕對的大哥級別，而太陽系只是渺小的其中一個小弟。
銀河系的直徑有10萬光年，如果在銀河系的另一端有生物在用望遠鏡看地球，那麼能看到10萬年前的地球景象，那時居住著尼安德特人。
若要探索宇宙更遙遠的地方，人類需要藉助各種望遠鏡，如定居太空的哈勃望遠鏡：
哈勃望遠鏡曾將它的鏡頭對準夜空裡的一個小角落，並將這個視角保持了4個月，盡其所能觀測那裡的所有光亮：
下面是哈勃所拍攝到的：
這張圖裡每一個亮點都代表一個星系，大約有1000多個。
這些星系距離地球至少130億光年。換言之，我們橫跨了130億年的宇宙歷史，追溯至宇宙誕生的8億年後，進行了一場「時空倒流」。
哈勃觀測的這片區域，星系數量在整個宇宙其實微乎其微。科學家曾估算，人類能觀察到的星系大概有1000億個，每個星系都有大約一萬億個像太陽的恆星，更有數之不盡的行星。
草帽星系，距離地球2930萬光年
因為距離太遠，即使有些星系已經被毀滅了，我們也觀察不到。因此曾有人舉出一個荒誕的猜測：是否存在宇宙已經毀滅了，但我們還沒看到的可能？
即使是離地球最近的一顆恆星：比鄰星，距離也達到4.24光年。雖然科學家在那裡發現了一顆宜居的行星，我們坐飛船過去仍然要7萬年。
比鄰星
因為宇宙浩瀚無邊，所以我們看到的一切事物，都屬於過去：
我們看到的只是1.3秒前的月亮，8分鐘前的太陽，100年前的北斗七星和250萬年前的仙女座。
在這個世上，只有兩樣東西能讓我們的心靈感到深深的震撼，一是我們頭上燦爛的星空，二是內心崇高的道德法則。
2、人類在宇宙太孤獨了
人類從誕生到進化，這個過程艱難而漫長。
《鋼煉》裡說到人的組成：「水35升、碳20公斤、氨水4升、石灰1.5公斤、磷800克、鹽250克、硝石100克、硫磺80克、氟7.5克、矽3克、鐵5克、還有適量的十五種元素，以一個標準的成年人來計算的話，這就是人體的構成物質。」
我們將人體的靈魂意識都排除在外，僅討論組成人體所需的物質元素，如碳氮氧氟，就要經過恆星無數次的燃燒鍛造形成。
如果把宇宙的歷史看成年曆，那麼從1月1號開始計算，人類處於以下的程序：
1月1日：宇宙大爆炸，氫是最基礎的元素。
1月10號：氫因引力坍縮而被點燃，形成第一批恆星。
1月13號：恆星開始劇變，形成第一批小星系，碳氮氧矽鐵等元素越來越多。
3月15號：銀河系誕生
8月31號：太陽誕生
9月21號：地球生命開始誕生
11月9號：生命開始呼吸、移動
12月17號：海洋生物開始登陸陸地
12月28號：第一朵花開始綻放
12月30號早上6點24分：小行星撞擊地球
12月31號最後一小時：人類出現
12月31號23點59分46秒：人類所有記載的歷史，只有14秒。
儘管人類的科技日新月異，也僅僅登陸過月球，造訪過金星火星土衛六而已。
從月球上看地球，能看到完整的形狀：
月球看地球
在土星附近看地球，已經成為一個小光點了：
土星看地球
在海王星附近看地球，你不認真看，都發現不了地球的蹤影：
海王星看地球
孤零零的人類，為了尋找地外文明，從未停止過探索的熱情。
NASA在1972年發射了先驅者10號，它成功越過小行星帶，近距離觀測木星的飛行器，但由於電力不足，已失去了聯絡。
先驅者10號
目前飛得最遠的是旅行者一號，在1977年9月5日發射，於2014年離開太陽系，飛向了別的恆星。
旅行者一號
它帶走了一張12英寸的金唱片，裡面包括 55 種語言錄製的問候語，內容是「行星地球的孩子（向你們）問好」，以及一個90分鐘的聲樂集錦和 27 首世界名曲。
金唱片
旅行者1號的命運和前輩沒什麼區別，等待它的最終命運是電力被耗光，冰冷地漂浮在星際空間中。
旅行者1號收錄了美國總統卡特的問候音訊，但是外星人最先看到的地球人，很可能是希特勒本尊。
希特勒
1936年納粹德國的奧運會開幕式中，當時的電視直播頻率低於50MHz，電視訊號的頻率能透過地球的電離層反射，抵達太空。
當時的電視直播
如今，在超過81光年遠的地方，訊號因為電量過低而被分散，可能被潛在的外星生物所探測到。
相較於宇宙的浩瀚歷史，人類綻放的時間極其短暫，在宇宙中是否存在其它生命呢？
天文學家苦苦尋覓多年，依然沒有發現一絲生命跡象，但是卻發現了「地外文明」的痕跡：如恆星KIC 8462852：
恆星KIC 8462852
這個恆星比太陽更熱更亮，距離地球有1480光年，在持續的觀測中，圍繞著它旋轉的一顆行星十分反常，引起了人們的注意。
通常來說，行星圍繞著恆星旋轉，當轉到恆星的前面時，會遮擋一部分光源，大約有1%，且光變曲線很有規律，呈現對稱性，就像下圖：
行星的遮擋面積對稱分佈
但是這顆恆星有很高的佔用，在觀測的第800天達到15%，1500天的時候達到了22%，觀測如下：
不規則的光變曲線
從來沒有任何一顆恆星會有這種狀況，科學家在排除儀器故障、彗星撞擊、塵埃遮擋等原因後，美國天文學家戴森提出了一個猜測：有外星文明將這顆行星包裹起來，用來開採恆星的能量。
這就是著名的「戴森球」，也被稱為人造天體理論，它很可能長成這樣：
戴森球
或者是這樣：
卡爾達肖夫指數曾劃分了宇宙文明的等級：
一級文明是指可以控制利用一個星球，如地球；
二級文明是指可以控制利用一個恆星，如太陽系；
三級文明是指可以控制利用一個星系，如銀河系。
目前人類仍需上百年才能達到一級文明水平，也就是完全掌握地球的所有資源，並能控制地震海嘯等災難。
而這顆「戴森球」的建築面積比太陽還大，它控制恆星來開採能源，或許僅僅只是一處礦場，其背後的文明已經進入二級文明水平。
我們只是觀測到它1481年前的模樣，如今是什麼規模，我們不得而知。
慶幸的是，宇宙的廣袤無垠，讓人類得以孤獨地生存，為繁衍發展提供一份安全感。
因為距離遙遠，等外星文明真正來訪地球時，我們或許已經做好充足的準備了。
3、越瞭解宇宙，我們就越不懂宇宙
從哥白尼提出日心說，到伽利略自制天文望遠鏡、力學和相對論的誕生，再到蘇聯發射第一艘載人飛船「東方一號」，人類對宇宙的探索熱情從未停止，但是卻帶來更多的困惑和不解。
一、暗物質
暗物質魅影
隨著對宇宙的深入瞭解，人們發現在理論上，應該有一種看不見的物質，瀰漫於浩瀚宇宙之中。
因為有了引力的存在，地球才會圍繞太陽公轉，太陽系才會圍繞銀河系公轉，這個不難理解。
但是研究發現，星球之間的引力，是無法抵消高速旋轉時的離心力，所以這裡有看不見的物質，將星球約束在相應的軌道上，這就是暗物質。
UGC 447星系主要由暗物質構成，使其成為搜尋和研究暗物質的首選星系
更驚人的發現是，這種暗物質，它佔據了宇宙96%的物質含量，人類可見的只佔宇宙總物質量的5%。
但是暗物質肉眼卻不可見，想找它出來十分困難。
二、宇宙不是黑色的
我們所觀察到的宇宙，都是以下這樣：
但是在可見宇宙中，遍佈著上千億個星系，理論上我們無論望向天空的哪個位置，都應該有繁多的星系發光，夜空應該是很明亮的。
德國天文學家奧伯斯也提出這樣的疑惑，他的解釋是：宇宙中存在氣體和塵埃，阻擋了光線，所以不是所有星系的光都能到達地球。
但是這個解釋有誤，即使星系被塵埃和氣體阻擋，它們也會以電磁波的形式輻射能量，依然會讓宇宙變亮。
也有人提到，或許有些星系離我們太遠，再等等就能看到光了。但是根據宇宙膨脹說理論，我們即使等到滄海桑田、板塊位移，夜空也不會亮如白晝。
這是由於我們身處的宇宙，它的每一處空間都在往外膨脹。
距離越近的物體，由於引力的作用，可以抵抗空間膨脹：如地球和太陽可以緊密相連，不會分開；但是銀河系和百萬光年以外的星系，互相沒有引力作用，兩個星系將會離得越來越遠。
越是靠近宇宙膨脹邊緣的星系，遠離我們的速度就越快，甚至超過了光速，導致發出的光，我們一直接收不到。這就是我們肉眼所看的宇宙，為何是黑色的。
在宇宙空間中，瀰漫著大爆炸後的光，並且因為膨脹而紅移成微波。如果你有看得見微波的望遠鏡，對著星空掃描，就可以得到下面的圖畫：
微波中的宇宙
原來，夜空是明亮的，只是我們看不見，需要藉助儀器，才能觀察到另一部分的宇宙。
三、宇宙大撕裂
現在我們能觀察到最遠的可視宇宙半徑是138億光年，但是宇宙在不斷地膨脹，半徑已經達到466億光年。
一個很悲傷的事實是：大部分的宇宙我們是永遠看不到，也永遠無法到達的。
此外，更殘忍的事實是：因為宇宙膨脹在不斷加速，銀河系會變成孤獨的星系，直到有一天太陽和月球都會離我們而去，你抬頭再也看不見任何星星，那時候所有的星球都會分崩離析，宇宙陷入死寂之中。
這就是科學家設想的宇宙末日之一：大撕裂。
四、玻爾茲曼大腦
要想知道這個大腦是什麼玩意，首先我們應該理解什麼是熵。
舉個例子，天空有大量的冰塊，在大自然的塑造下，有無數種奇形怪狀的組合，這就說明南極的冰無序，熵值很高。
但是要想將冰塊自然地形成哈爾濱冰雕，估計過上千百年，才有類似的形狀出現，所以冰雕的組合有序，熵值很低。
且冰雕的存在註定很短暫，它必然隨著時間，變成無序的冰塊，導致熵值變高。
因此，宇宙也是從有序趨向於無序，並最終滅亡，甚至一切事物都是從有序趨向於無序，這就是熵增原理。
由此可推論，人類形成的條件極為苛刻，因為熵值很低，但是在宇宙有序的狀態下，雖然產生生命的機率很低，但是仍可能發生。
這時候玻爾茲曼大腦就跳出來了，說它只是一個簡單的大腦，相對於人體來說，在宇宙中出現的機率更大。雖然這種大腦的壽命只有短短一瞬間，然後就消失，但不是沒有這種可能。
奧地利物理學家玻爾茲曼
因此目前不排除在某個星空中，會有一顆和行星那麼大的腦袋漂浮著（或者是其它形狀，只要有發揮意識的資格都可以）
它不斷地思索著「我是誰」等哲學問題，併發揮著遠超人類思考極限的能力去思考，甚至會嘗試構建人類的世界體系。
五、許多星球的環境遠惡劣於地球
柯洛7b行星
柯洛7b距離地球有480光年。它沒有自轉能力，朝向太陽的一面形成巨大的熔岩湖，溫度高達2600度，背面暗淡無光，溫度低至零下200度。
由於炙熱的高溫，岩石熔化並且沸騰，像水那樣蒸發，在天空冷凝成岩石雲。然後在較冷的半球以岩漿的形式下雨，岩漿在抵達地面前就會凝固成岩石，可謂真正的岩石雨。
HD189773 b行星
HD189773 b是一顆距離我們63光年的系外行星，看上去和我們地球很像。
唯一恐怖的地方是，這顆行星的大氣是由矽酸鹽和玻璃構成，下的是玻璃雨，且風速達到時速8700公里/小時，是音速的7倍。
開普勒-16b
開普勒-16b位於天鵝座，它圍繞著雙恆星系統執行，相當於有兩個太陽一起日出日落，氣候十分炎熱。
HD131399 Ab行星
HD131399 Ab行星更厲害了，它同時圍繞著三顆太陽執行，公轉一週需要550地球年。
海洋行星格利澤1214b
海洋行星格利澤1214b是一顆被海洋完全包圍的行星，地球的海洋深度不到11千米，裡面生物就很可怕了，而這顆星球的水深達到數百千米。
行星KELT-9b
行星KELT-9b有木星大小，它1.5天就能公轉一週，表面溫度達到4300攝氏度，接近太陽的表面溫度。
人是碳基生物，能適宜人類的居住的行星環境十分少，但不代表著不適合矽基生物、鐵基生物這類「奇葩」的生命生存。
4、宇宙中永恆的美景
一對相互纏繞的星系，距離地球大約3億光年
兩個黑洞相撞，朝宇宙釋放出粒子噴流
經典的創生之柱，然而在6000年前已經被毀滅
萬馬奔騰
偽超新星，它是銀河系中最大最詭異的恆星系統之一
雙宿雙棲，由四顆恆星組成
夢幻三星，它包含三顆恆星，直接指向星雲
馬頭星雲
恆星工廠
英仙座流星雨
船底座星雲
太空蓄水池，水量比地球海洋多140萬億倍
企鵝護蛋
藍色煙霧：超新星爆炸留下的殘骸
木星的極光現象
螞蟻星雲
船底座星雲博克球狀體
宇宙中最不能理解的，恰恰是宇宙可以被理解。
雖然人類在宇宙中渺小如塵埃，但是正因為人類有生命，有情感寄託，有著自己的人生追求，這在浩瀚無垠的宇宙中都具有無可替代的意義。
每當陷入迷茫無助，無路可走時，不妨仰望星空，或許就會少一絲對未知的恐懼，多一分對未來的從容。
作者介紹：智先生（公號ID：zhixs10），獨立觀點評論人，既聞窗外事，也讀世人書，有幸與你見證這個時代。
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