退休之后看宇宙（一）

河西走廊

我们所知的宇宙

人类对宇宙的探索

基本粒子

反粒子

光的波粒二重性

黑洞

量子纠缠

暗物质和暗能量是宇宙中的神秘物质

一切都是相对的，时间和空间的结合

人类在宇宙中的地位

人从哪里来？又到哪里去？

外星人真的存在吗

我们能前往过去和未来吗？

我们所知的宇宙

大约150亿年前，宇宙所有的物质高度密集在一点，无限小、无限热、无限密。时间和空间就像一个压缩到极致的弹簧，突然间释放出无穷无尽的能量，空间急剧膨胀、时间开始流动，最终形成了今天我们看到的宇宙。

宇宙在大爆炸后温度开始下降，爆炸中产生的能量和物质小颗粒相互结合形成了氢气和氦气，其他物质也慢慢形成。随着时间推移，新生的宇宙不断膨胀变大，宇宙中的气体逐渐形成星云。历经数百万年，恒星和星体在星云中诞生。

宇宙无边无际，丈量宇宙的标尺是光年。

光年是光行进一年的路程。光的速度非常惊人达到每秒299792458米，能在眨眼间绕地球七圈半。如果动手算算，一年365天31536000秒，以光的速度跑，大约为9454254955488000米，也就是10万亿公里吧。如果超音速飞机的时速为885千米，飞越1光年距离要用122万年，由此可见光年对于人类是多么庞大的尺度。

宇宙有多大？看看下面的数字会颠覆我们的认知。

银河系有1000~4000多亿颗恒星、数千个星团和星云。我们所在的地球，仅仅处在银河系的边缘。天文望远镜里，一个地球有49个月球那么大。水星、金星、火星、地球，包括月球，它们是一个量级的兄弟。

放大一级，海王星有58个地球大，天王星有65个地球大。

再放大，土星相当于830个地球，木星相当于1500个地球！

继续放大，太阳有130万个地球那么大，地球在太阳面前就是一粒沙子。

如果和天狼星、北河三星相比，地球就成为一个像素了。

找到大角星，此时地球已彻底看不到，因为它太小了……

再放大，参宿星、熊牛坐一等出现了，在这个数量级，太阳成为一个点。

你还记得太阳有多大吗？它是130万个地球！但猎户座一等星，心大星、船底座、麒麟座、仙后座、天鹅座、仙王座、双子座、大犬座星都远远超过太阳。已知最大的星体盾牌座，体积至少是太阳的210亿倍。

此时我们对数字已经没有感知了，但远远还没有结束。以上所有星体加起来也只是银河系的一个点。银河系直径大约为10万光年，中心厚度约为1万光年。如果以太阳作为参照物，银河系的质量大约是太阳的1万亿倍。

　　银河系可能有超过2千亿颗恒星存在，我们从未见过整个银河系的星体，那是因为夜晚我们看到的99%的星星都只是局限在这个小小的范围内。就像坐在井里面只能看到这么大点的天空。地球在银河系只不过是一个微不足道的小行星。所以站在银河系的层面人类还是蛮适用于“坐井观天”那句成语。

银河系够大吧，然而面对其他星系时，它却小得可怜。把视野拉远一点，就看到了本星系群，它的直径有1000万光年，含有54个星系。再远一点就会看见室女超星系团。本星系群也只是它微不足道的一部分，因为这里面至少有超过100个星系群，要知道室女座超星系团直径有1.1亿光年，其实这么庞大的室女座超星系团也是位于拉尼凯亚超星系团中的冰山一角。这个巨大无比的网包含着10万个星系，它的直径约5.2亿光年，尽管如此，我们的视野仍然能继续拉远，直到观测到整个宇宙，慢慢的你会发现再大的星系都变得渺小。

你现在看到的就是人类所能了解到的宇宙，这里包含着两万个不同的星系，这个数量用地球上所有的沙子数量形容都不为过。作为地球来说，我们可观察宇宙最远的天体约为465亿光年，可测量的直径约为930亿光年。但是请记住，可观测宇宙是指目前人类可以看到的宇宙全部范围，而可观测宇宙之外可能比我们想象的更广阔、更奇妙。我们不知道外面有什么？那是因为更遥远之外的光线还没有足够的时间到达地球，也许宇宙真实的大小要远比人类认知的大很多。大到我们难以想象。

　　太阳如同一个燃烧的大火球，直径大约139万千米，相当于地球的109倍，质量相当于地球的33万倍。

从太阳到地球，光需要8分钟时间。也就是说此刻我们看到的阳光，是太阳8分钟之前发出的。宇宙中有太多距离我们几百万光年、几千万光年甚至几亿光年的天体。当科学家从望远镜中看到它们的时候，事实上它们发出的光线已经在宇宙中传播了几百万年、几千万年甚至几亿年。也就是说，科学家现在从望远镜中看到天体的景象，其实已经过去了很长很长的时间。换句话说，我们现在看到的仅仅是它几百万年、几千万年或者几亿年前的样子！而现在的它究竟如何我们只有再等几百万年、几千万年或者几亿年才能看到……甚至我们看到的一些恒星，很可能早就在茫茫宇宙中消亡了，但它传出的光线还在浩瀚的宇宙中不断传播，远远没有到达地球。

晴朗的夜空，繁星满天。人类看到的宇宙其实只是它过去的样子，至于它此时此刻发生了什么，我们并不知道。

哈勃望远镜将镜头对准夜空中的一个小角落，肉眼看上去几乎漆黑一片，什么都没有。但仔细观察，会发现有1000多个亮点。最终确定每一个亮点都是一个星系，每个星系大约有1万亿颗恒星，每颗恒星都可能还有一个行星系。

　　这里首次提到了星系，什么是星系呢？

如果把宇宙比作海洋，星系就是浩瀚海洋中一个个岛屿。在茫茫无边的宇宙中，点缀其中星罗棋布的“岛屿”就是星系。星系是宇宙中最美丽的天体系统之一。它包含恒星、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质。我们居住的地球就身处银河系中。在银河系外，还有上亿个像银河系一样的被称为河外星系的“太空巨岛”。

受引力影响，巨大的星系常会聚集在一起构成星系群或星系团。星系团比星系更大，通常是超过100个星系的天体叫星系团，而把含有100个星系以内的天体系统叫星系群。例如银河系就属于以它为中心的星系群，也叫本星系群。

在浩瀚无边的宇宙中还有更高级的天体存在，那就是超星系团。超星系团是巨大的集合体，其中包含星系群、星系团和一些孤单存在的星系。

人类通过哈勃望远镜已发现河外星系达10亿个，它们是位于银河系以外几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成的天体系统。

　　宇宙究竟多大？人类无从知道。宇宙中有多少恒星？更无法想象。地球上所有海滩和沙漠的沙粒数量有多少，宇宙中恒星数目就与它相当。所有生命现象所依赖的太阳，只是这广袤恒星群中的一员。

当人类身处宇宙空间在相对遥远的距离观察地球时，其独特的宇宙景观会对人的精神世界产生重大影响。这也是一种天文现象。大多数宇航员在外太空看到地球的那一刻都产生了压倒性的负面情绪。当他们望向处于浩瀚宇宙中渺小的地球时，确信人类会在5000年至10000年之后自我毁灭。当他俯瞰地球的那一刻，一种难以克制的巨大悲伤感油然而生。

你知道地球在宇宙中有多渺小吗？我们从最近的邻居月球开始，虽然它距离我们有38万公里那么遥远，但还是有12个人类光临了月球。也是人类去过离地球最远的地方。

有人从太空返回地球后写到：当我看到地球上所有的国家时，内心产生了剧烈的不平等感觉。那是一种潜藏于美丽之下的丑陋。同样都是居住在地球上的人类，一侧的人和另一侧的人相比，生活上的差距竟如此之大。如果各国政要都去太空中领略全景效应，那么世界上很多政治矛盾将不复存在。因为当你进入太空后，那份国家和民族的归属感将逐渐消失，取而代之的是身为人类一份子的认同感。那是一种与全人类紧密联系的感觉。

　　晴朗的夜空，繁星满天。我们看到的宇宙，就是这一时刻的宇宙景象吗？答案是否定的。此时此刻从望远镜中观测到的宇宙，其实是它过去的样子。至于它此刻发生了什么，我们无从知道。望远镜就像一台时间机器把我们带入了宇宙的过去，我们观测的距离越遥远，看到的宇宙景象就越古老。

试想一下，宇宙中的长度单位是光年，在真空中光一年传播的距离可以达到9.5万亿千米。按照这个速度来看，从太阳到地球，光需要走8分钟时间。也就是说，此刻我们看到的太阳光，其实是太阳8分钟之前发出的。按此道理，地球距离半人马座星的距离大约是4.22光年，因此我们此刻看到的比邻星是它4年前的影像。这样我们看到的，不就是过去的宇宙吗？

旅行者1号是由美国宇航局（NASA）研制的一艘无人外太阳系空间探测器，重851千克。1977年9月5日发射，是第一个提供木星、土星以及其卫星详细照片的人造卫星。

旅行者1号目前以每秒17公里的速度前行，即使这么快的速度，3万年也离不开我们太阳系的奥尔特云。而一旦离开了太阳系，就将抵达我们的星际邻居比邻星。这是距离太阳系最近的恒星，按照旅行者1号的速度前行需要超过7万光年才能抵达。

　　所有这一切，你什么都看不到，它们只不过是一道光波而已。

通过哈勃望远镜看到的太空，每一个亮点都是一个星系，每个星系大约有1万亿颗恒星，每颗恒星都可能有一个行星系。这些被拍摄到的最遥远的图像，它们距离地球至少130万光年，最大的星系是银河系的八倍，如此巨大的规模以我们的理论体系来说它不可能存在。因为我们从地球观测到的那些星系发出的光线，来自130亿光年之外的距离。根据大爆炸理论计算我们能看到的实际上存在于遥远的过去，在宇宙诞生的8亿年之后。

让我们闭上眼睛休息一会儿，思考几个问题：

你还认为眼见为实吗？

你相信有其他智慧生命存在吗？

你认为有其它适宜智慧生命生存的星球吗？

你觉得我们所学过的现代科学真的可靠吗？

你现在认为生活的目标和生命的意义是什么？

你还在为物质的聚散而欢喜或悲伤吗？

你还执着于微不足道的自我吗？

你如何定义生死？

　　无论你的答案是什么，我们乃至我们赖以生存的地球，甚至我们的银河系，放到茫茫宇宙中，真的不过是一粒尘埃。我们司空见惯的东西、我们习以为常的生活、我们笃定信奉的科学在这一刻是不是应该重新思考、重新定位一下呢？

你知道宇宙有多浩淼吗？宇宙中有2000亿个银河系这样的星系，每一个银河系中有2000亿个像太阳系一样大的星系。在太阳系里面地球其实是微不足道的，所占质量不足0.05%。在这样一个星球上我们试图理解这个宇宙和这个世界，试图谈论未来，试图讲解IT和生命科学，这不是笑话吗？

地球对于宇宙来说十分渺小，人世间的恩恩怨怨只是一场虚幻的东西。这颗美丽的蓝色星球就是人类在宇宙中唯一的家园。这里时刻都在上演爱恨情仇和尔虞我诈，你爱过的每一个人，说过的每一句话，做过的每一件事都会淹没在历史的长河中。在广袤无垠的宇宙中，地球就像一颗微不足道的沙粒永久漂浮在太空。

夏日夜晚，每当我们仰望那无尽的苍穹：繁星点点、深邃迷蒙，总以为必有一颗遥远的星球属于自己。现在才知道，如果坐上一艘飞船，用光一样的速度飞向太空，须10万年的时间，才能来到一个星球的群落，那就是银河系。而从银河系的这边飞到那边，用光的速度还需要10万年！我们所在的地球，仅仅是在银河系的边缘。这不禁让人感概：无限轮回的宇宙啊，什么都是云！

相对无垠的宇宙，人的一生就如朝生暮死的蜉蝣（FuYou）一般。

命由天定，运亦非心生。命非人力所能战胜，而运也不是想有就有，随心所欲。一切都在冥冥之中，该来的自然会来，不该有的不能强求。