第一部分 宇宙是从哪里来的?
Part One
WHERE DOES THE UNIVERSE COME FROM?
[01]宇宙是什么,以及它有多大?
What Is the Universe—and How Large Is It?
今天,如果你想知道宇宙究竟有多大,只要用谷歌搜索一下就能得到一串数字,然后马上忘得一干二净。如果你真的要了解宇宙有多大,以及它实际上意味着什么,那么希望你能记住,我们对宇宙的了解,是在好几个世纪的时间里经过漫长的努力一步一步获得的。知道这一点会对你有帮助。每一步的努力,都让我们向宇宙的更深处看得更远一点。今天我们这么轻易就能得到答案,所以这听起来似乎有点不可思议,但从前的人们为了丈量宇宙却要付出生计甚至生命的代价。
在这个漫长的了解过程中,有两个阶段优选限度地揭示出了宇宙的浩瀚。这两个阶段都很重要,因为它们揭示了我们作为一个物种的秘密,以及我们在宇宙中探寻我们的位置的决心。
太阳离我们有多远,它有多大?
在古希腊神话中,太阳神赫利俄斯每天都用战车载着太阳穿越天空。赫利俄斯的小儿子法厄同有一次把战车偷出来驾着去兜风。不过,你可能猜到了,故事的结局并不太好。拉车的马失控了,法厄同连人带车一头从天上栽了下来,撒哈拉大沙漠成了一片焦土,法厄同自己身上也着了火。为了拯救地球,天神宙斯不得不用一道闪电杀死了那个孩子。当然,那时没有人知道我们与太阳的实际距离,也不知道太阳可能会有多大,是不是能搬上一辆战车。但是,也有一些人愿意为了知道这些付出生命的代价。希腊天文学家和数学家欧多克索斯(Eudoxus)写道:“我宁愿像法厄同那样被烧死。如果这样就能让我触摸太阳,知道它的形状、大小,还有和我们的距离,我宁愿付出那样的代价。”
过了两千多年,天文学家才有了找到答案的可能。1716年,我们已经知道了各大行星与太阳间的相对距离,比如,人们已经知道金星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的四分之三,但还无法知道任一行星到太阳的实际距离。虽然太阳和行星每天庄严地穿越天空的仪式已被观测了几千年,但太阳系到底有多大,在那时候仍然是个谜。
在那一年,英国天文学家埃德蒙·哈雷(Edmond Halley)提出了一个大胆的计划,人们终于由此找到了答案。他的计划是用一种叫作“视差”(Parallx)的方法,这种方法到现在还在用。你可以通过一个简单的实验亲自体验一下什么是视差法。
请伸出手臂,大拇指朝上。用一只眼睛去看你的大拇指,另一只眼睛闭起来。现在闭上这只眼睛换另一只眼睛睁开,重复这个过程,交替睁开和闭上一只眼睛去观察。有没有发现,你的大拇指相对于背景中较远的物体发生了位移?
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