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从霍金的恋爱往事,到刘慈欣《三体》:读懂人类与宇宙的前世今生

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传记电影《万物理论》中,年轻的物理学家史蒂芬·霍金遇到了温柔美丽的简,在校园舞会上两个人情愫暗生。

虽然一个是钻研宇宙天体的“理工男”,一个是研究西班牙古代诗歌的“文学女”,但他们都有着“时空旅行”的共同梦想:简向往20世纪20年代欧美文学的“黄金时代”,霍金醉心于找到宇宙的起源。

在璀璨的星空下,简低声念出了几句诗:“创世之初,只有天地,大地混沌,没有定型,黑暗笼罩着深渊。”霍金瞬间被打动,两个人的心真正地走到了一起。

浩渺宇宙不仅是霍金恋爱故事的背景板,霍金24岁时发表的论文《膨胀宇宙的属性》,更成为“大爆炸理论”的经典研究,揭开了宇宙起源谜团的一角。

星空,是霍金爱情与事业的起点,是一个充满魅力的“美”之所在。

法国天体物理学家、联合国教科文组织科林加科普奖得主郑春顺的新书《星空词典》,则以别具一格的“词典”形式,用近300个词条,从A到Z诠释“宇宙之美”。

在内容上,《星空词典》涵盖了几乎所有与“宇宙”相关的理论与思想, 有星系、暗能量、相对论等天文知识,也有关于星空的神话、艺术哲学等的论述,是一本全面详尽“讲宇宙”的科普著作。在写作方式上,在保证科学严谨之余,也不失幽默的趣味,“星际托儿所”“核炼金术”等生动的表述,深入浅出介绍各种“高大上”的天文学概念。

在郑春顺看来,宇宙的美是多层次的,可以从宇宙本身、宇宙与科学、宇宙与人文三个视角切入,可以说是理性与感性交织,科学与想象齐飞。

01 从宇宙起源说起:一场精准的“造物游戏”

在科幻小说《三体》中,物理学家“绿眼镜”在一台巨型机上演示了一个“地球演化数学模型”,其中设置了天文、物理、化学、生物等复杂的参数。如果将其中某一个参数进行微调,地球的环境将发生彻底的变化。“绿眼镜”说:

“从宇宙的角度看,如果大爆炸的参数偏离亿亿万分之一,就不会有重元素出现,也不会有生命了。”

事实上,无论是140亿年前的宇宙大爆炸,还是38亿年前地球上生命的诞生,其本质都是一场无比精妙的“造物神话”。

在20世纪60年代以前,“稳恒态宇宙”受到人们的普遍认同,宇宙是一个恒定的存在,万事万物都受到特定原理的束缚。

随着爱因斯坦广义相对论的提出、宇宙微波背景辐射的发现等天文学突破,“宇宙大爆炸”成为新的宇宙起源主流学说,彻底改变了人们对宇宙的固有认知。

根据大爆炸理论,宇宙在140亿年前经历了“从无到有”的过程,起点是“砰”的一声爆炸,从一个极密、极小、极热的奇点极速膨胀,瞬间释放出的物质能量充满了整个宇宙。

在此后数十亿年的演进过程中,在引力、暗物质等的作用下,包括地等在内的行星、恒星、星系等参演了一场盛大的“宇宙芭蕾”,它们互相吸引,形成了今日宇宙格局的雏形。

从“无穷小”到“无限大”,宇宙“魔法”的神奇之处不仅限于此,它的一些“无心之举”还为地球孕育生命提供了完美条件。

它先是将“日地距离”设置在一个“刚刚好”的数字上:约1.5亿千米,这个距离使得地球有了适宜的温度,并产生了充足的“液态水”,提供生命所需的水分。如果距离过近,会导致水分蒸发,距离过远则会使地球被重重冰山所覆盖。

春夏秋冬的四季变化、黑夜与白昼的交替,则很可能与行星“绝妙”的撞击有关。根据行星撞击理论的说法,受到小行星撞击后,地球的自转轴有了23.5°的倾斜角度,不同纬度地区受到太阳照射的强度产生差异,从此有了分明的四季。

小行星在陨落过程中,“不小心”撞掉了一部分地壳,形成了地球的卫星:月球,它反射太阳光到地球上,人们就可以在夜晚欣赏到“月色凉如水”的美景。

6500万年前的,陨石坠落等使得地球的生态系统发生巨变,称霸地球1亿多年的庞然大物——恐龙走向灭绝之途,一些体型小、对食物需求量不高的哺乳动物幸运地存活下来,人类的故事从这里埋下伏笔。

看似漫不经心的安排,其实暗含无数个精确的参数设计,最终打造出一个生机盎然的地球,这种神奇的力量令人叹为观止。

02 人类的星空探索:从泛灵宇宙到科学宇宙

早在数万年前,人类就已经开始了对星空的探索,从时间线上来看,分为泛灵宇宙、神话宇宙和科学宇宙三个阶段。

在最初的泛灵宇宙时期,一草一木、一沙一星辰中都住着一个“神灵”,人与宇宙之间有着“灵性”的连接。到了“神话宇宙”时期,人们开始用神话故事来解释身边的自然现象。

古希腊罗马神话中,奥林匹斯山的宙斯在震怒时,产生了电闪雷鸣,太阳神阿波罗每天驾着精美的马车驶过天空,所以有了太阳的东升西落。

古代玛雅人的传说体系中,大鸟神沃库伯·坎奎克斯是天空的主宰者,太阳神基尼什·阿哈瓦会变换身份在白天与黑夜间穿行,月亮神I是太阳神之妻,也掌管生育、纺织等事务。

在不同文明的“神话宇宙”体系中,宇宙被“神格化”,并赋予人的性情,还包含了人们对于丰收富足等的美好期待,和人们的日常生活、宗教祭祀等活动紧密相连。

到了公元前6世纪左右,人们开始认识到,宇宙并非是神的世界,而是有着特定的运行规律,于是探索宇宙的种种奥秘,成为此后数千年人类科学的一大主题,也就是“科学宇宙”时期。

从发展路径上看,天文学的演进是一个偶然性与必然性的综合体。

一方面,许多重大突破都源于某个微不足道的契机。以火星上水的发现为例,美国科考队员斯科尔偶然在南极捡到了一块黑色天外陨石“艾伦山84001”,当时并不以为它有多么重要,几年后的研究却发现,这块貌不惊人的石头来自火星,上面可能还有微生物的痕迹。这一发现为NASA寻找火星水资源和生命迹象的旅程拉开了序幕。

宇宙微波背景辐射的两位发现者威尔逊和彭齐亚斯,原本为改善电话的通话质量安装的精密仪器,却意外地捕捉到了遥远的天外讯号,并因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

另一方面,人类对宇宙的认知是一个循序渐进的过程,即便天才科学家也难免受特定时代的局限

物理学家牛顿被苹果砸中了头部,启发了有关“万有引力”的灵感,是理性时代的启蒙者。但他本人的后半生却致力于炼金术,试图证明上帝的存在,身上有着浓郁的“中世纪精神”残余。

理性主义与神秘主义并存,是牛顿身上颇具矛盾性的两面,也和他所生活的时代密切相关,宗教信仰、上帝、恒定宇宙等概念仍然在他的思想体系中扮演着重要角色。

从三个阶段的关系来看,几个宇宙时期之间并非泾渭分明,彼此之间有着千丝万缕的联系

欧洲天文学在为星体、探测器命名时,经常用神话人物的名字:金星被取名为“Venus”(即维纳斯),是希腊神话中爱与美之神,木卫二名为“Europa”(即欧罗巴),是神话中的腓尼基公主,被宙斯劫掠后带往一块大陆,也就是今天的欧洲。

03 星空之下的文化:从梵高到“今夜月色真美”

据说,日本作家夏目漱石在一次课堂上,将英文中的“I love you”,翻译成了“今夜月色真美”。

以撩人月色含蓄地传递自己的爱意,是日本物哀文化的一个象征,亦是星空渗透进人们生活点滴的一个侧影,与霍金在星空下的表白有异曲同工之处。

事实上,在科学家们致力于发现宇宙真相的同时,人类的文明进程把美丽星空与文学、艺术、哲学等紧紧联系在一起,人们用手中的笔记录下自己对星空的印象和思考,这些内容反过来又为星际探索提供不可或缺的线索。

东西方的文字记载和图像资料中,不乏对天体现象的观察。成书于公元105年前后的《汉书》中,有“三月已未,日出黄,有黑气大如钱,居日央”,详细地描述了发生在公元前28年的一次太阳黑子现象。

文艺复兴时期佛罗伦萨画家乔托的画作《东方三博士来朝》中,拖着尾巴的哈雷彗星出现在画面上方,这颗出现在1301年彗星被乔托称为“伯利恒星”。20世纪80年代,欧洲空间局发射的一艘以观测彗星为主要任务的太空船,被命名为“乔托号”,以纪念乔托的天文学成就。

宇宙作为一片神秘之境,是人类丰沛想象力的落脚点之一,科幻题材的小说、影视作品层出不穷,以星空为主题的艺术作品更是数不胜数。

刘慈欣的《三体》系列中,宇宙变成了一座“黑暗森林”,文明高度发达的三体人可以造出外表完美流畅近乎艺术品的探测器“水滴”,相形之下,地球人类设计的太空舰队显得粗陋笨重,不同文明之间的冲突在太空层面展开。

科幻电影《火星救援》中,主人公被遗留在火星上,用燃烧氢气和氧气的办法合成水,在太空上种起了土豆,最终等来了救援的同伴。

在艺术领域,印象派大师梵高笔下的星空具有震撼人心的魔力。

《罗纳河上的星夜》中,深蓝色的背景下,黄色的星子闪烁,路灯投射在水面上拉长的倒影、远处的村落、岸边停泊的一艘小船、夜幕下的三两行人,组成了一幅静谧的星夜图景。

人文艺术与星空彼此成就,是感性与理性的糅合。不过也有人提出过不同观点:他们认为宇宙本身是美的,但科学视角下的宇宙是冰冷、枯燥且乏味的,破坏了宇宙的神秘美感。

美国作家理查德·耶茨在诗歌中“吐槽”:不要在天文学家那里找寻知识,他们只是用望远镜,追随恒星纷飞的路径。英国诗人济慈认为,自然哲学“折断了天使之翼,用线条和规则打破了所有的神秘”。

在《星空词典》的作者郑春顺看来,这些观点未免有失偏颇。他的理由有二:

其一,人类认识宇宙的过程,会让人对自然力量产生深深的敬畏感,这种体验也是一种美和诗意的感受。更何况,每一个新的认知和发现的背后,都会牵连出新的更多的“为什么”,宇宙的神秘不减反增。

其二,科学也是“美”的,一个精练的数学公式或定理,可以解释复杂的天文现象,“简洁、有力”未尝不是另一种独特的美感。

漫天星辰、月色如水,与浩渺宇宙相比,人类不过是一粒粒微小的星际尘埃。我们感慨其宏大与壮丽,赞叹它信手拈来的神奇“造物”能力,更在不断地追索关于宇宙的答案,试图“读懂”它的前世今生。

在星空的浩瀚世界里,知识、理论、艺术或许会昙花一现,但“美”终将永恒。

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