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時空之旅

2024-07-01 10:03卡爾·薩根
讀者 2024年13期
關鍵詞:托斯卡納群星光速

〔美〕卡爾·薩根

古人在日常生活中,常把最平凡的事物和最宏大的宇宙聯系在一起。這里有一個有趣的例子,公元前1000年的亞述人在被牙痛所擾時,會念誦這樣一段以宇宙起源為首、以祛除牙痛為尾的咒語:

安努造天空,天空造大地,大地造河流,河流造小溪,小溪造沼澤,沼澤造蠕蟲。

蠕蟲面覲沙馬什,在伊亞面前哭泣:“你給我什么當食物呢?讓我居住在牙齒間,讓我居住在牙齦里!”

因你說的這些話,小蟲子,愿伊亞用他的力量毀滅你!

配方:二等啤酒……與油調和;念三遍咒語,然后把藥涂抹在牙上。

我們的祖先渴望了解世界,只是未找到正確的方法。亞述人想象中的宇宙小巧、古雅又完整,由安努、伊亞和沙馬什等神明掌控。在古人的宇宙觀里,人類即便不是萬物的中心,也扮演著重要角色。我們和大自然的其余部分緊密相連,就像用二等啤酒治療牙痛,也與最深奧的宇宙秘密相關。

古代天文學家總想從星辰的排列組合中解讀出深意,但星座不過是一組組隨機散落的恒星。星座會隨空間和時間的變化而變化。從長遠來看,舊星座終將消失,新星座不斷誕生。甚至在人類短短的幾百萬年的歷史中,星座已經發生了變化。反推恒星的運動,我們會發現一百萬年前北斗七星更像一支長矛,和今天的完全不一樣。再來看看獅子座。一百萬年后,獅子座看起來恐怕就沒有今天這么像獅子了。人類后代也許會叫它射電望遠鏡座,不過我擔心射電望遠鏡對一百萬年后的人來說,比我們今天看到的原始人的石矛還落后。

仙女座中第二亮的星是仙女座貝塔,和我們相距約200光年。它的光芒要在黑暗的星際空間中穿行近200年才能被我們看見??臻g和時間彼此交織。不回溯時間,就看不見空間。光的傳播速度很快,然而宇宙如此遼闊,群星相隔甚遠。和其他天文學數字相比,200年實在不算什么。太陽和銀河系中心相距約2.6萬光年。銀河系和最近的旋渦星系M31隔了約250萬光年。我們今天看到的光子在離開M31時,地球上連第一個智人都沒有出現。

光的傳播速度不只體現在太空中,但只有天體間才離得夠遠,才足夠體現光速。如果你的朋友站在房間另一頭,和你相隔3米,你看到的也不是“現在”的他,而是一億分之一秒“以前”的他。

假如漫步在19世紀90年代風景宜人的托斯卡納鄉野,你或許會在去帕維亞的路上遇到一個長發凌亂的高中肄業生。他原本在德國讀書,被老師認定將一事無成,最好離開學校,因為他總是提出各種問題,破壞課堂紀律。他確實離開了學校,在意大利北部四處游蕩,享受著那里的自由氛圍,反復思考心中的問題,不再理會紀律嚴格的普魯士學堂灌輸的東西。這個肄業生的名字叫阿爾伯特·愛因斯坦。他的沉思改變了世界:真空中的光速對任何觀察者來說都是相同的。你不能把自身的運動速度和光速相疊加,而且任何物體的運動速度都無法超過光速——物理學理論允許你無限接近光速,比如它的99.9%,但再怎么嘗試,你都不可能超越那個小數點。相對論限制了人類的極限,但宇宙法則本來就不必符合人類的野心。

托斯卡納不只是年輕的阿爾伯特·愛因斯坦的思想熔爐,也是400多年前另一個天才的家。那個天才名叫列奧納多·達·芬奇。達·芬奇喜歡爬到托斯卡納的群山上往下眺望,仿佛自己是一只飛翔的鳥兒。有一件事讓達·芬奇抱有極大的熱忱:設計和制造一臺能飛的機器。他畫了很多圖紙,設計了許多模型,還造過等比例大小的原型機,但是沒有一臺真正飛起來。這主要是因為時代所限,他沒有馬力強勁又輕便的引擎。不過那些設計本身非常優秀,啟發了后世的工程師。達·芬奇本人因制造飛行器的一次次失敗而感到沮喪,但那不是他的錯,他只是被困在了15世紀。

1939年也出現過類似的情況。當時一些工程師組織了英國星際協會,想造飛船把人送上月球。他們所用的設計和30年后成功登月的“阿波羅號”完全不同,但這至少說明登上月球不只是空想,人們會在將來的某天,擁有完成夢想的技術可行性。

時至今日,我們已經設計出一些可以把人帶往群星的飛船。至于讓飛船的飛行速度接近光速,可不是什么百年目標,而是千年甚至萬年大計,但理論上它是可能實現的。到目前為止,人類還沒有準備好向群星進發。不過一兩個世紀以后,整個太陽系會得到探查。到那時,我們將有意愿、有資源,也有能力去往更遠的地方。我們的后代,會以接近光速的速度掠過天際。

如你所見,空間和時間彼此交織。行星和恒星也和人類一般,從生到死。人的一生短短數十載,太陽的壽命則是我們的一億倍。與群星相比,我們就像朝生暮死的蜉蝣。在真正的蜉蝣眼里,人類恐怕也是遲鈍緩慢,甚至不怎么動彈的物體。從恒星的角度來看,人類,這種數量多達幾十億,生命轉瞬即逝的生物,都擠在一個異常寒冷、堅固,而且遙遠的硅酸鹽球體上。

放眼宇宙,每一顆行星的未來都由它當下的變化決定。而我們的小小星球,恰好處在歷史的重要分岔口。無論我們在這個時代做出什么樣的抉擇,都將深深地影響一代又一代子孫,以及他們通往群星的命運。

(鈞 天摘自上??茖W技術文獻出版社《宇宙》一書,本刊節選)

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