@ 2017.04.21 , 14:00

宇宙大无边

宇宙大无边
银河. Credit: wiki/Milky_Way

原作者:Michael Strauss
作为一个天体物理学家,我发现即使是最疯狂的科幻小说也总是在写人,这让我非常不解。有的故事场景奇特诡谲,有的科学设定不同凡响,但最终还是关于人(或类似人),人与人之间的互动、矛盾,人的弱点和挑战。我们习惯并接受这样的套路,似乎世界就该如此。于是,大多数的科幻小说都发生在相对可信的环境中,比如一个行星或者航天器上。接下来作者要面临的最大挑战是把故事和人性,人类,时间扯上关系,同时再涉及到宇宙巨大的尺度。

宇宙到底有多大总是超出我们的想象的。我们可观测的宇宙半径有上百亿光年。这是个什么概念呢,我们从地球上的长度开始一步步讲起。一架飞机从迪拜不停地飞到旧金山越过的距离约为8000英里(12874km)——大致是地球的直径。太阳要大得多;它的直径是地球的一百多倍。地日之间的距离大概为太阳直径的一百倍,接近一亿英里了(约1.5亿km)。该距离,也就是地球绕太阳轨道的平均半径是一个基本的单位;即天文单位,简称AU。旅行者一号飞行器于1977年发射,以每秒11英里的速度航行至今,距离太阳有137个天文单位了。

但是宇宙中恒星都要比这个远得多。最近的比邻星大约有270000AU,或者说4.25光年。足够你在中间排3千万个太阳了。道格拉斯的《银河系漫游指南》(1979)还调侃过这件事,其中的沃贡人就对人类居然没到过比邻星看到地球的拆迁告示而非常惊讶。

4光年大概也就是银河系恒星之间的平均距离,太阳也是其中一员。这么看来,宇宙中大部分都是空空荡荡的啊!银河系大概包括3千亿颗恒星,总的来看直径要过100000光年了。过去20多年来最激动人心的发现之一就是“我们的太阳能带着一群行星”这件事一点也不特殊:证据显示大部分和太阳一般的恒星都有行星围绕着,其中的许多距离适中,允许生命的形成。

宇宙大无边
旅行者一号 Credit: wiki/Voyager_1

说了这么多,但要想接近这些行星完全是另一回事:旅者一号可以在公元75000年到达比邻星,前提是方向对的话——实际上并不对。科幻小说的作者想方设法扩展星际旅行的距离:或是在航行中把旅客冻住,或是以接近光速旅行(利用狭义相对论的时间膨胀效应)。以及设想出曲率引擎、虫洞等其他还未发现的现象。

一个世纪以前当天文学家对我们的星系进行第一次决定性测量的时候,就被宇宙的辽阔做震撼了。起初,人们还不相信照片上拍摄到的宇宙深处的“螺旋状星云”实际上是“宇宙岛”——和银河系一样大的结构。尽管大部分科幻小说的设定还是在我们的银河系内,归纳过去一百年的天文学的话,可以说就是不断发现宇宙是多么广阔的过程。离我们最近的星系邻居差不多有2百万光年之遥,而我们现在望远镜里可以观测到的最远的星系发出的光已经差不多走了整个宇宙年龄的时间,大约130亿年。

1920年代,我们发现宇宙从大爆炸之后就一直在膨胀,20年前,天文学家又发现这个膨胀是在加速的,这背后的驱动力是啥我们现在还不明白,但我们暂时给他取了个的名字“暗能量”。暗能量是在整个宇宙的时空尺度下发生作用的:怎样的一篇小说才能展示出这样一个概念呢?

这还没完。我们目前无法看到光线需要超过宇宙年龄才能到达的距离之外的世界(译者:作为一个学物理的表示这个说法是有问题的,但不影响理解文章主旨……)。视界之外又存在着什么呢?我们现行简单的宇宙模型假设宇宙在大尺度上是均一的,一直向外扩展下去。有一种不同的观点觉得产生我们的宇宙的大爆炸只是许多(有可能无限多)爆炸中的一个,如此一来导致的“多重宇宙”已经超出我们的理解范围了。

美国天文学家Neil deGrasse Tyson曾说过:“宇宙没有要让你理解的义务。”类似的,宇宙中的奇观也没义务让科幻小说就轻易地写出背后的故事。在这几乎空荡荡的宇宙中,恒星之间的距离、星系之间的距离和我们日复一日的圈子相比实在是大的超乎想象了。如何把握宇宙的实际尺度, 以某种方式将其和渺小人类的努力、情感产生牵连, 对每位科幻作家来说都是一项艰巨的挑战。Olaf Stapledon在小说《造星者》(Star maker 1937)中进行了尝试,其中的星星、星云以及整个宇宙都是有意识的。和宇宙的宏大相比我们会为自身的微小感到自卑,但我们拥有这样的大脑,在某种程度上理解所居宇宙之大也是快事。限于斗室,然心游宇内,或为智者。将这点传达给大众才是天文学家和科幻作家面对的挑战。

本文译自 aeon,由译者 dingding 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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