《宇宙的奇跡》是一部于2011年播出的紀(jì)錄片,該片來自英國,共有4集,每集60分鐘,小編整理了一些關(guān)于這部紀(jì)錄片的觀后感,一起欣賞吧!
01
為了有趣生動而講了很多和主題相關(guān)的事,就顯得略啰嗦。
恒星在聚變放能時從最簡單的氫、氦、碳、氧一直聚變到氖、鎂、硅、鐵,最后小如太陽的恒星核心坍縮成白矮星,外殼變成巨星乃至星云;稍大的恒星鐵核坍縮成中子星,外層爆發(fā)成星云,比鐵重的元素在此時形成;更大的恒星成為黑洞。
至于為什么聚變到鐵停止,是因?yàn)楸辱F輕的元素聚變放能,比鐵重的裂變放能。放能的時候恒星內(nèi)核可以對抗巨大的重力不坍縮,到了鐵時沒了能量來源, 恒星會突然坍縮,恒星物質(zhì)接近光速砸向內(nèi)核,此過程會有“反彈效應(yīng)”,恒星物質(zhì)反旋向上,從而產(chǎn)生超新星爆炸 。爆炸后,內(nèi)核成為中子星,外殼成為星云,星云可能會聚集成新的恒星或者行星。所以說,太陽系是超新星爆炸后的殘骸,人類本身也是超新星殘骸。
想起來高中時候因?yàn)榭戳讼嚓P(guān)的書籍,于是在一篇周記中像這樣闡述了恒星的一生,看得語文老師一臉懵逼2333。
02
最近才開始讀《三體》,感覺內(nèi)心深處的宇宙情結(jié)再次燃起。
接著又刷了BBC的《Wonders of the universe》,幾乎每一集都有觀點(diǎn)讓人覺得耳目一新。
早上開車行駛在上班的路上,抬頭看見白若透明的月球,耀眼卻不灼人的冬日,樓房外飛過去的一群飛鳥,再低頭看看手中握緊的方向盤。不禁感嘆宇宙和生命的奇跡。
我們來自宇宙深處,地球中所有的元素都源于那一次開天辟地的大爆炸。
太陽系或許源于某一次超新星爆炸后的星云,通過引力的作用慢慢形成了太陽,以及它的行星們。
元素周期表的52個元素,越重的金屬越是需要超大的恒星坍縮才能形成。
這就要求生命的形成必須有超大恒星的坍縮爆炸,這在宇宙中也是少之又少的。
說不定,諾大宇宙真的只有地球有這個運(yùn)氣,長成了現(xiàn)在它的樣子。
我們每夜所見的星空,源于億萬光年前那些星體發(fā)出的光芒。
而在那些星體上,也同樣只能看到地球億萬年前的樣子,或許只是荒蕪一片。
就因?yàn)槿绱耍退阌钪嬷姓娴挠衅渌嬖,我們也很難發(fā)現(xiàn)對方。
如果你們在的話,這億萬年間你們那里又發(fā)生了多少故事?
除非超越光速,我們不可能相互了解吧?
如果我們洞悉了黑洞里的秘密,知道了那連光都逃離不了的世界的奧秘,是否就能過穿梭古今,與對方相見?
如果是這樣,那么宇宙中應(yīng)該還沒有生命體已經(jīng)掌握了光之外的奧秘,否則他們已經(jīng)來找我們了。
如果宇宙中只有地球上有智慧生命存在,那是多么美麗卻又凄涼的故事啊。
我熱愛宇宙,如同熱愛我的生命。
03
因?yàn)檫@部劇,重拾了兒時的愛好,幾乎一口氣買了所有關(guān)于天體物理學(xué)的科普書。就我所知,淺談幾句。
1、宇宙的大小及年齡
我們通常所謂的宇宙,指的是客觀宇宙,也就是最遠(yuǎn)(最早)的光能到達(dá)地球的范圍。超過這個范圍,因?yàn)橛钪娴呐蛎涀饔,膨脹速度已然超過光速,所以那部分“宇宙”,我們已經(jīng)無法探測到了。這個宇宙,由大爆炸而起,最終大概率要?dú)w于熱寂(熵增的極致,一切回歸平靜)。目前,就我們所知,它的半徑達(dá)到了460億光年,直徑達(dá)到了920億。(具體值大約為28 × 109秒差距(91 × 109光年)。其中而它的年齡已經(jīng)有137.98±0.37 億年。
2、宇宙的成分
宇宙幾乎是由暗能量、暗物質(zhì)與原有物質(zhì)組成。其他的成分為電磁波(約占0.005-0.01%)與反物質(zhì)。
聽起來是不是很有意思,更有意思的在后面。
原有物質(zhì)包含了原子、恒星、星系與生命,在宇宙中只占有全部成分的4.9%(也就是說,我們所認(rèn)識的一切,你、我,你的愛人父母、周圍的花草、自然以及群星,所有的所有,只占不到百分之五的宇宙總質(zhì)量。
暗物質(zhì)是一種目前尚未被偵測的神秘物質(zhì)型態(tài),占宇宙全部成分的26.8%。暗能量是真空中的能量,也是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的原因,在全部宇宙成分中占68.3%。
然而,對宇宙中占比最大的暗物質(zhì)與暗能量的本質(zhì),我們目前幾乎一無所知。
物質(zhì)、暗物質(zhì)與暗能量均勻分布于宇宙3億光年的大尺度范圍中。然而,在小尺度范圍中,物質(zhì)會趨向集結(jié)為塊狀層次;大多數(shù)原子會聚集成恒星,大多數(shù)恒星會聚集成星系,而大多數(shù)星系會聚集成星系團(tuán)與超星系團(tuán),最后則聚集成大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)。可觀測宇宙包含了大約300澗(3×10^23)個恒星與超過1,000億(10^11)個星系。通常星系的規(guī)?梢孕〉街挥1,000萬個恒星(10^7 矮星系),也可以大到擁有1兆(10^12)個恒星,形成巨大的星系。銀河系是本星系群的其中一個星系,其所屬的超星系團(tuán)為拉尼亞凱亞超星系團(tuán)(室女座超星系團(tuán)也屬于這個超星系團(tuán)之一)。此超星系團(tuán)范圍廣達(dá)5億光年,而本星系群范圍則超過1,000萬光年。相對地,宇宙也有廣大的空無區(qū)域;已知最大的空洞范圍廣達(dá)180億光年。
另外值得一說的是,無論在任何一個瞭望點(diǎn)觀察宇宙,皆具有均勻性與各向同性,且宇宙沒有所謂的中心。
來來來,看圖~~
客觀宇宙的空間尺度
3、宇宙的起源與結(jié)局
宇宙起源于一場大爆炸,這是近年來主流科學(xué)界比較公認(rèn)的說法。
大爆炸,big bang,聽起來好酷吖~
很多人要問,那么大爆炸之前是什么,大爆炸之外是什么?
我要狠粗魯?shù)恼f,沒有什么之前,沒有什么之外?
什么意思?
在大爆炸的一瞬間,膨脹的并非物質(zhì),而是時空!
哇,這是什么意思,就是說,在大爆炸之前,沒有所謂的時間!我們所謂的內(nèi)外,是在空間中的概念,而大爆炸之后,才產(chǎn)生了空間,所有的事情,都在這個空間之中產(chǎn)生,沒有“里外”的概念!
酷不酷~
大爆炸模型
既然知道了宇宙怎么出生,我們也想知道它要怎么“死亡” 吧~
關(guān)于宇宙的終結(jié),開始科學(xué)家猜測,物質(zhì)的引力會導(dǎo)致宇宙的膨脹減速。所以說,宇宙的最終命運(yùn)決定于物質(zhì)的多少:如果物質(zhì)密度超過臨界密度,宇宙的膨脹最后會停止,并逆轉(zhuǎn)為收縮,最終形成與“大爆炸”相對的一場“大坍縮”(big crunch);如果物質(zhì)密度等于或低于臨界密度,則宇宙會一直膨脹下去。密度(胖瘦),不僅決定了人類(尤其是妹子們)的命運(yùn),更決定了宇宙的生死存亡,厲害了吧~
另外值得一說的是,宇宙的幾何形狀也與密度有關(guān):如果密度大于臨界密度,宇宙的幾何應(yīng)該是封閉的;如果密度等于臨界密度,宇宙的幾何是平直的;如果宇宙的密度小于臨界密度,宇宙的幾何是開放的。并且,宇宙的膨脹總是減速的。
然而,根據(jù)近年來對超新星和宇宙微波背景輻射等天文觀測所知,雖然物質(zhì)的密度小于臨界密度,宇宙的幾何卻是平直的,也即宇宙總密度應(yīng)該等于臨界密度。并且,膨脹正在加速。這些現(xiàn)象說明宇宙中存在著暗能量(暗能量!很酷的名字,卻完全是計(jì)算及觀測所得)。不同于普通所說的“物質(zhì)”,暗能量產(chǎn)生的重力不是引力而是斥力。在存在暗能量的情況下,宇宙的最終命運(yùn)取決于暗能量的密度和性質(zhì),較不可能是“大擠壓”,可能是漸緩膨脹趨于穩(wěn)定,更可能是繼續(xù)無限膨脹或不斷加速膨脹至連原子也被摧毀的“大撕裂”(big rip)。目前,由于對暗能量的性質(zhì)缺乏了解,還難以對宇宙的命運(yùn)作出肯定的預(yù)言。
這就是我們所了解的信息,還有一些我想到會說,我們要知道,宇宙的浩渺實(shí)在超乎我們的想象,然而就是我們小小的卑微的棲息在地球上的人類,你我,在仰觀宇宙之時,揭開了它一層又一層的面紗,我們不斷接近真理,而宇宙,宇宙如同最高冷的女神,在揭開最后一層面紗之前,我們永遠(yuǎn)無法完全領(lǐng)略她的美。
04
Where we come from? 這是所有人出生時就抱有的疑問。有些人一生都在致力于弄明白從何處來到何處去的哲學(xué)問題。當(dāng)然,科學(xué)屬于哲學(xué)范疇。有些人早已明白,而進(jìn)行了下一步:what shoud i do? 有些人一生都不知道自己從和何來,到何處去,自己又是在做什么。
25歲的我對這個世界,社會的運(yùn)作仍存在好奇,至少不是失去興趣。而我也在努力尋找答案。有些人說答案在生活中尋找,那是多么困難啊。工作,家庭已經(jīng)占據(jù)太多時間。
如果說有什么捷徑,那就是多讀書和多看記錄片。這里面有創(chuàng)作者大量的心血和信息量。
宇宙的奇跡就是為了解釋where we come from? 我是第二次看此片,雖然不能完全理解里面的內(nèi)容,但好歹有所了解,現(xiàn)總結(jié)如下:
宇宙源自大爆炸,140億年歷史。 the big bag。由虛無到不斷膨脹,如今依舊。創(chuàng)世之后,宇宙并非絕對均勻,若絕對均勻不會存在萬物,由于密度漣漪(非對稱)產(chǎn)生原子,分子,最后由重力產(chǎn)生橫行。由于宇宙的膨脹,星體間的距離越來越遠(yuǎn),觀測上古恒星發(fā)出來的光線亦都變成了紅色,因?yàn)椴ㄩL被拉長。
恒星產(chǎn)生于星云,星云誕生于橫行的死亡。也就是說恒星死,新星生。恒星的生命階段經(jīng)歷過成長期(氫聚變),紅巨星
05
這部紀(jì)錄片是我在zx的大電視上看的,高清,周末下午,一口氣全部看完。
以前,我看過BBC的《冰凍星球》、《旅行到宇宙邊緣》、《自然大事件》這樣一些佳作。里面壯美的畫面、新奇的科普知識、大自然的奇妙美麗讓我驚嘆。然而這一部,是讓我不斷起雞皮疙瘩的作品。
除了寒冷、快感,極致的震撼也能讓我起雞皮疙瘩。我被這部影片不斷震撼著,被里面奇妙而深邃的科學(xué)知識、宇宙和自然的勝景、人類對科學(xué)的求索精神所震撼,它帶領(lǐng)我進(jìn)行了一次改變我思想,觸動我心靈的奇異旅程。
BBC出品,有4集。
第一集是“信使”,第二集是“引力”,第三集是“星塵stardust”,第四集是“時間之箭”。
信使說的是光。解說的布萊恩教授以十分生動的方式,告訴我們,光傳播是有速度的,而不是瞬間的,就像聲音一樣。首先,他帶領(lǐng)我們突破了“音障”,教授乘坐超音速戰(zhàn)斗機(jī),飛上了一萬多米的高空,然后飛機(jī)以急速俯沖,此時,戰(zhàn)斗機(jī)就突破了音速,及340米每秒,當(dāng)然,在高空中,空氣稀薄,音速沒有那么大,可不論如何,我們已經(jīng)突破了音速。
至于人們發(fā)現(xiàn)光是有速度的,也是近幾百年的事情。某位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星出現(xiàn)時間不準(zhǔn)確,即當(dāng)?shù)厍蜻h(yuǎn)離木星時,木衛(wèi)觀測到的出現(xiàn)時間要晚一些,離木星近時,則早一些,于是他就開始猜測光是有速度的。
根據(jù)測量,光速為30萬公里每秒,所以,像地球距離太陽1.5億公里的話,陽光傳播到地球上就要花費(fèi)8分多鐘,也就是說,我們看到的,永遠(yuǎn)是8分鐘前的太陽。
之所以把光稱為信使,是因?yàn)樗鼛Ыo我們了關(guān)于外太空的,其他天體的信息。
在秘魯?shù)拈L基羅地區(qū),荒涼的山坡上被修建了13座石質(zhì)塔,它們被用來觀測日出?梢酝ㄟ^其上日出的位置,來計(jì)量我們處在一年中的哪個月哪一天,誤差不會超過5天。
這是在2500年前,某個文明所建的。布萊恩在那里遠(yuǎn)觀日出,場面壯美得不行。他說他很想在自家的花園中建一個這樣的建筑——我也想。
這是古代人類探索自然的一種偉大嘗試。
由于光速是恒定的,故可以用“光年”來衡量天體與我們的距離。
同時,我們可以通過光,來考察過去的宇宙,因?yàn)楣饷Ыo我們的都是過去的信息。距離我們最近的一顆恒星,有4.2光年,故我們當(dāng)前看到的,是4.2年前的這顆星球。
冬季夜空中,最耀眼的天狼星(視等為-1),距離我們約9億光年,比太陽亮20多倍,直徑也約為太陽的2倍。我們現(xiàn)在觀測到的,是9年前的天狼星。
冬季夜空中著名的參宿四(獵戶座的紅超巨星,這顆星在第三集中也提到過),質(zhì)量為太陽近20倍,光度為太陽的12萬倍,體積為太陽的325萬倍(如果把它放在太陽的位置,它將把木星也“吃進(jìn)”體內(nèi)),可由于它距離地球太遠(yuǎn),有約640光年,所以它的亮度反倒不如天狼星。
來自遙遠(yuǎn)星空的光傳到地球后,光譜是向紅段移動的,表明宇宙時在膨脹的。
光攜帶有能量和輻射,并且有波長。人只能看到一定波長內(nèi)的光線,即為可視光,對于波長過短或過長的光,人看不到,可也屬于光,并且包含有各種信息。
宇宙微波背景輻射,來自宇宙初期,宇宙大爆炸時的光,來到地面之時,它已經(jīng)在空中穿越了130多億年(宇宙年齡為137億年)。布萊恩教授坐在沙丘頂端,用一架收音機(jī)接收它,也就是收音機(jī)中的噪音,其中有10%為宇宙微波背景輻射。它們在各個方向是均勻的。
光還包含了星球的元素構(gòu)成信息,因?yàn)椴煌厝紵l(fā)出的光的顏色是不同的,同時,每種元素都有它特定的吸收光譜。這在第三集中有介紹。
第一集有些短,20多分鐘。
感覺布萊恩教授挺爽的,可以坐超音速戰(zhàn)斗機(jī)體驗(yàn)超音速,也可以到世界各個景點(diǎn)旅游。
第二集講的是引力。
為了讓觀眾切身感受引力,布萊恩教授和BBC的研究者們乘坐客機(jī)飛上了2萬多米的高空,然后自由落體落下,飛機(jī)上的所有人和物體都處在了失重的狀態(tài)。他們以1個重力加速度向下墜落,十分有趣。這驗(yàn)證了廣義相對論的一個預(yù)言——在局部慣性系中(以重力加速度自由下落的體系內(nèi)),不存在引力。
根據(jù)牛頓的萬有引力定律,物體所受的引力大小與它們質(zhì)量的乘積成正比與它們距離的平方成反比。也就是說,在質(zhì)量越大的星球上,人們所受的重力越大。
這種重力的模擬可以通過離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn),正如電影《星際穿越》中表現(xiàn)的那樣。布萊恩教授置身于離心機(jī)中,不斷加速旋轉(zhuǎn),據(jù)說,這種體驗(yàn)比乘坐超音速戰(zhàn)斗機(jī)難受10倍。
教授不斷體驗(yàn)了幾個質(zhì)量更大的星球的重力,最終達(dá)到了5倍重力時,他視線出現(xiàn)了模糊,手臂根本抬不起來,連臉上的皮膚和嘴唇都被往下來,他彷佛一下衰老了幾十歲,然后他讓離心機(jī)停止了旋轉(zhuǎn),他終于回復(fù)了過來。據(jù)他介紹,如果他被放在質(zhì)量是地球許多倍的某一顆星球上,那么他的血液將無法達(dá)到頭部,他將在一分鐘內(nèi)死亡。
引力是可怕的。
牛頓的萬有引力解釋不了水星的運(yùn)動軌道。愛因斯坦的廣義相對論卻能完美地解釋包括這在內(nèi)的一切宏觀的天體運(yùn)動。
根據(jù)廣義相對論,時空是可以被任何有質(zhì)量的物體彎曲的,質(zhì)量越大,彎曲得越厲害,造成的引力也就越大,這也是萬有引力定律的另一種表述。
所以,像太陽這樣的龐然大物,就彎曲了周圍的時空,把在它附近的,本來沿直線勻速運(yùn)行的行星,變成了圍繞著它旋轉(zhuǎn)的模式了。
如上所證實(shí)的,在局部慣性系中,不存在引力。而在其他任何參考系中,存在引力。引力引起了時空彎曲,彎曲為有曲率的黎曼空間。實(shí)際上,引力是時空局域幾何性質(zhì)的表現(xiàn)。這時,描述物體的運(yùn)動方程,就必須用該彎曲空間的測地線方程,也即愛因斯坦給出的場方程。
愛因斯坦考察了把時間加入在內(nèi)的四維時空,并成功用引力場方程描述了彎曲時空中物體運(yùn)動的方程,它是一個二階雙曲型偏微分方程。它根據(jù)的原理之一是,物體在任何空間中的運(yùn)動,走的都是最短距離。
根據(jù)廣義相對論,時空局域(一個四維空間)的幾何性質(zhì)表現(xiàn)為引力,也即時空局域的幾何性質(zhì)讓其中運(yùn)動的物體有了加速度——彎曲的時空讓其中的物體沿著它彎曲而行,這還好理解,可彎曲時空的幾何性質(zhì)讓其中的物體有了加速度,這就讓我難以理解了。引力在這里是否被拋開了,還是參與了其中?
這種燒腦的事情,就不去考慮了,畢竟我不是科學(xué)家。
另外,愛因斯坦廣義相對論的關(guān)鍵解答,來自于研究四維空間的黎曼幾何,這是數(shù)學(xué)幾何領(lǐng)域高精尖的研究成果,不得不說,數(shù)學(xué)才是科學(xué)中最深奧的學(xué)科,歐幾里得、高斯、黎曼等這些大數(shù)學(xué)家的腦袋,絲毫不輸給愛因斯坦。
據(jù)說歐幾里得還考慮了任意高維度的歐式空間——想想都覺得頭暈。
影片中,還提到了黑洞。黑洞引力太大,連光都無法逃離,所以人們無法直接觀測到黑洞。在黑洞中心,有一個密度無限大的奇點(diǎn)。
人在進(jìn)入黑洞時,會因?yàn)轭^與腳的重力相差太大,被拉成面條。
我最近瀏覽了一本書,叫《平行宇宙》,里面就猜測了黑洞可能是通往另一個宇宙的通道,黑洞中很可能有蟲洞,人們進(jìn)入黑洞,就能從蟲洞中穿越到另一個宇宙。
書中還講到,從無可以生有,宇宙或許真的是從無產(chǎn)生的,只要它的正能量和負(fù)能量為零即可。
問題是,在進(jìn)入黑洞時,人體就被壓死了,連身體里的原子都被壓爆了,那么即便能從黑洞進(jìn)入另一個宇宙,又有什么意義呢?
在本影片的第四集《時間之箭》中,描述了我們宇宙的結(jié)局,一個沒有時間的,熵?zé)o法再增大的,冰冷死寂的黑暗空間,如果存在平行宇宙,我們又能夠活著穿越過去,就可能讓人類的生命永遠(yuǎn)延續(xù)下去。
影片中還講到,原子是由原子核和核外電子組成的,電子繞原子核旋轉(zhuǎn)。布萊恩教授站在曠野中,指著一塊小石頭說,如果這是原子核的話,他指著遠(yuǎn)方說,那么核外電子就在一公里以外。所以,原子內(nèi)部有99.999%以上的空間是虛空的,同樣組成包括人類、萬物、宇宙的空間,同樣有99.999%以上是虛空的。所以萬物擠壓的空間很大。
在一顆中子星上,由于原子間擠壓得太厲害,被擠爆了,它們的原子核緊緊挨在一起,所以它們的密度大得超過想象。他拿著一塊石頭說,中子星上這樣大小的一塊石頭,質(zhì)量比地球上所有人類加起來的還要重。
第三集是“星塵(stardust)”
這一集是整部影片中最吸引人的一集。它用科學(xué)回答了“我們是從哪里來的”這一問題。
這是所有宗教試圖解決的基本問題。
這次,布萊爾教授來到了尼泊爾的加德滿都,這里有一條兩岸是城鎮(zhèn)的河流,印度教徒們絡(luò)繹不絕地來到這里,焚燒他們親友的尸體。因?yàn)橛《冉掏秸J(rèn)為,尸體這樣焚化后,教徒們的身體就會重組,獲得重生。
布萊恩教授說,這暗合了自然的規(guī)律。
他說,宇宙是由92種元素組成的,這是可以證明了的。
每種元素在燃燒時,都有不同顏色的光芒,比如銅燃燒是綠色的,鐵燃燒是黃色的,硒燃燒是藍(lán)色的。人們通過觀察顏色的光芒,就可以推測對應(yīng)的燃燒物,但更為準(zhǔn)確的方法是,觀察元素的吸收光譜,每種元素在發(fā)光時,都吸收某些光譜,所以可以很精確地由此來判定它們的元素組成。
通過考察來自宇宙中的所有光線,人們發(fā)現(xiàn)各種天體,無一不是由這92種元素中的某種或某幾種組成的。
然而在自然界中,單種元素是很難找到的,因?yàn)樗鼈冊诨瘜W(xué)上不穩(wěn)定。
布萊恩教授來到叢林中,把一塊鈉投入了一瓶水中,水很快就沸騰起來。它們發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。他說,如果把鈉投入鹽酸中,那么就會生成氯化鈉,即鹽。
我們的身體,還有地球上的植物主要是由碳組成的,還有鋅、鉀、鐵等含量很微小的元素,可地球本身不產(chǎn)生這些元素,那么這些元素是哪里來的呢?
太陽內(nèi)部溫度在1000萬以上,那里發(fā)生著核聚變反應(yīng),氫被聚合成了氦,從而釋放出巨大的能量,以供太陽燃燒,抵抗它內(nèi)部巨大的引力。
氫可以被首先聚變成氘等同位素,原子核多了一個中子,可它還是屬于氫,因?yàn)樗馁|(zhì)子不變,當(dāng)它的原子核變成了2個質(zhì)子和2個中子時,就變成了氦。
太陽內(nèi)部如此高溫高壓的地方,也只能生成氦,而無法產(chǎn)生更重的元素,要產(chǎn)生更重的元素,就需要更高的溫度。那么,更重的元素是在哪里產(chǎn)生的呢?答案是,大質(zhì)量恒星的死亡。
當(dāng)供恒信聚變?nèi)紵臍淙亢谋M,只剩下氦時,恒星的引力就占了優(yōu)勢,恒星就開始坍縮,為了抵抗坍縮,位于核心的氦就在高溫高壓下,開始聚變。于是,以上聚變的過程就不斷重復(fù),鋰鈹硼碳等元素就陸續(xù)產(chǎn)生了,可如果恒星不夠巨大,聚變到鐵元素時,整個過程就終止了。
產(chǎn)生更重的元素,需要更重的恒星,而要在太空拋出這些元素,往往需要一種特殊的,壯美的現(xiàn)象——超新星爆發(fā)。在一個星系的一百年時間里,平均只有1次這種爆發(fā)。在我們的銀河系中,從自然科學(xué)產(chǎn)生至今,都沒有產(chǎn)生過一次(最近一次在1604年)。
布萊恩教授來到南美的一個廢棄的金礦中,百年前,淘金者們沿著礦脈,尋找黃金。他手中拿著一小塊黃金,告訴我們這塊黃金價值幾千美元。
地球上的黃金儲量是有限的,人類至今挖掘出的黃金總量,只能填滿三個奧運(yùn)會場大小的游泳池。
黃金稀有且珍貴,不是沒有道理的。
大質(zhì)量恒星在生命的最后一刻,或許幾分鐘,或許只是幾秒,巨大的引力讓它像摩天大樓被爆破一樣坍塌,它的內(nèi)核由此產(chǎn)生了一千億度的宇宙最高溫,金以及元素周期表后面的元素由此產(chǎn)生,前所未有的巨大能量(千萬個太陽的能量)釋放出來了,強(qiáng)大的沖擊波沖破了引力束縛,整個恒星爆炸了。這就是超新星爆發(fā)。
科學(xué)家們用照片捕捉到了兩次河外星系的超新星爆發(fā),一次位于蜘蛛星系,一次位于距離我們5500萬光年的另一個星系。照片中,兩顆超新星的光芒讓其星系中的其他恒星,乃至銀心黯然失色。
在我們的銀河系內(nèi),近期最有可能出現(xiàn)超新星爆發(fā)的,是位于獵戶座的參宿四,這是一顆超紅巨星,前文提到過。在過去10年內(nèi),它的亮度減弱了15%,它可能在明天爆發(fā),也可能在未來的一百萬年內(nèi)。它爆發(fā)一瞬間產(chǎn)生的能量,將超過太陽一生所產(chǎn)生的能量。
由于它距離我們只有640光年,所以當(dāng)它爆發(fā)時,如果是夜晚,它將會成為夜空中的最耀眼的星星,像是一輪滿月,如果是白天,它將成為天空中的第二個太陽。
遠(yuǎn)古人在巖畫中,很可能就記錄過一次超新星爆發(fā)。其中有一個手掌,一個月牙,和一個爆發(fā)的超新星。
超新星爆炸后,形成星云,在星云中,新的恒星、行星正在誕生。在獵戶座的星云中,這一幕正在上演。這或許就意味著死亡后的重生吧。
第四集是“時間之箭”
布萊恩教授站在溶解的冰川前方,看著一塊冰川墜落入海面。它反映了時間的流逝。
他說,時間就是一些事件按順序發(fā)生,就如冰川墜落入海一樣,冰川從剝離、到崩塌、到墜入海中,就是時間之箭在向前射出。正如沒有人看到過相反的一幕一樣,時間之箭只能向前,而不能回頭,時間的流逝是不可逆的。
正如《星際穿越》中,女博士在巨浪星球上對男主角說的,時間可以減緩,可以被壓縮,但就是不能倒退,已經(jīng)發(fā)生了的就是發(fā)生了,他們在巨浪星球上待了3個小時,外界已經(jīng)度過了27年,這是不可逆的了。
為了更形象地解說,布萊恩教授來到了一個廢棄的小鎮(zhèn),這個小鎮(zhèn)因盛產(chǎn)鉆石而興起,也因鉆石的枯竭而被遺棄。教授在沙漠中,用模具建了一個沙堡,如果把這個沙堡放任不管,它應(yīng)該很快就會被風(fēng)沙吞噬。
布萊恩教授告訴我們,在這樣一個荒漠中,風(fēng)沙堆成一個沙堡的可能性是有的,但微乎其微,人們所見的,只是它們形成的大大小小的沙丘。
因?yàn)樯匙右殉缮潮,必須遵循許多堆放規(guī)則,而要堆成沙丘,只需把沙子隨意堆放即可。于是稱,前者比后者更有序。
自然界總是向更無序的方向發(fā)展。衡量有序與無序的東西,科學(xué)家們稱之為“熵(entropy)”。系統(tǒng)的越無序,則熵越大。自然界這種規(guī)律的準(zhǔn)確描述,就是熱力學(xué)第二定律,也即熵增原理。這也就是時間之箭只能向前的根源。
查了一下,熱力學(xué)第二定律的準(zhǔn)確表述是“不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化”。熵增加原理的是“孤立系統(tǒng)的熵永不自動減少,熵在可逆過程中不變,在不可逆過程中增加”。
布萊恩教授來到了一個海岸,這個海岸滿是沙子,被稱為“地獄之門”。古往今來,有無數(shù)船只在這里觸礁擱淺,因?yàn)檫@里暗礁太多,即便船只成功靠岸了,也會因?yàn)楹@颂蠖鵁o法回到海中,所以只能在這里等待滅亡。
他來到了一艘巨輪的旁邊,它已經(jīng)銹跡斑斑,船身有不少位置已經(jīng)被風(fēng)化腐蝕了。它已經(jīng)在這里擱淺了世紀(jì)之久,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它服役的時間。這點(diǎn)和所有的遇難船只一樣。
宇宙的未來和這很像。天空中的恒星漸漸失去光澤,有的變?yōu)榘装牵械淖優(yōu)楹诎,有的變(yōu)槊}沖星、中子星,有的則變?yōu)楹诙础?/p>
黑矮星光芒黯淡,因?yàn)樗紵牡哪茉瓷,所以它也特別長壽,要形成它,也需要極長的時間。這世間太長,以至于宇宙誕生至今,似乎還沒有形成一顆黑矮星。
經(jīng)過人類難以想象的時間以后(可能是數(shù)億億億億億年以后),黑矮星也將熄滅,黑洞也將消失,宇宙進(jìn)入了完全的黑暗之中,宇宙的溫度變?yōu)榻^對零度,熵不會再增加,因?yàn)橛钪娌粫兊酶鼰o序了,任何新的東西都不會產(chǎn)生,時間也走到了它的終點(diǎn)。這是我們宇宙的宿命,它是一個不可逆的過程。
當(dāng)然,這個世界絕對不會有生命了,人類要延續(xù)下去,可能唯有穿越到其他的平行宇宙,另一個熵不那么大的宇宙。
不過我覺得,既然這是在經(jīng)歷了人類無法想象的時間之后發(fā)生的,考慮它也就沒有什么意義。人類從誕生至今,頂多幾百萬年的歷史。
我們的宇宙創(chuàng)造了智慧的人類來理解其自身,這是偉大的奇跡,如果它終究要滅亡,人類的滅亡又算什么呢。如果它不會滅亡,那它必然會讓人類,或者其他的什么創(chuàng)造物,尋得出路,代表著它去迎接新生。
這兩天在網(wǎng)上看到了另外的版本,似乎加了一些內(nèi)容,比如其他科學(xué)家的客串出解說。“時間之箭”這一集被加長了,次序被調(diào)整到了第一集。我看的應(yīng)該是原來的版本吧。
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