宇宙|读它! 解答你对万物由来的各种好奇

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【宇宙|读它! 解答你对万物由来的各种好奇】对于万物起源 , 我们并非全然无知 , 譬如过目难忘的那张图表——将138亿年的宇宙历史浓缩成1年 , 大爆炸发生在1月1日凌晨0点 , 待到12月31日的最后8分钟 , 现代人类方才出现——可帮助我们直观感受一鳞半爪 。 然而细究其原委 , 又充满暧昧不明之处:或是对术语的理解 , 或是对过程的推演 , 或是在回答孩子的穷根究底时露了怯 。
那么 , 不妨把解释权交给《起源:NASA天文学家的万物解答》一书 , 作者是英国天文学教授巴赫拉姆·莫巴舍尔 。 在本书中 , 莫巴舍尔不仅对自己精通的天文学知识如数家珍 , 也展现了跨专业的博学和融通 。 这是一种超然的视野:大到宇宙中的某项奇观 , 小到解决一个实际问题 , 将之简单地归入某一门学科往往徒劳无功 。 不问学科 , 任由好奇心驰骋 , 融合所知 , 方能求得真知 。
在全书开篇的两个章节 , 莫巴舍尔从宇宙大爆炸说到原子、分子、大分子的形成、生命的进化、种群的形成 , 渐至生态系统、生物圈的形成;介绍了科学思想的发展 , 包括许多我们耳熟能详的名字 , 他们既是在完成具体的探索 , 也在承继和发扬科学精神 , 倘非如此 , 便不会有我们今天对宇宙万物的了解 。
在其后真正的探索之旅中 , 莫巴舍尔带我们亲历了万物起源现场 。 宇宙诞生于大爆炸 , 这已经是共识 , 但科学家又是如何知晓138亿年前发生的事?不同的观察证据指向了同一结论 , 关于大爆炸 , 有三项证据 。 其一是埃德温·哈勃的发现 , 星系之间互相远离 , 远离的速度和星系之间的距离成正比 , 由此反推 , 在过去的某个时间点 , 它们的距离很近 , 近到是一个单一的点 。 第二项证据是乔治·伽莫夫提出的 , 他总结了大爆炸合成过程 , 质子和中子结合成氘的原子核 , 两个氘原子核又聚合成氦 , 天文学家据此预测了宇宙中轻元素(即氘、氦、痕量的锂、铍)的丰度 , 与实际观察相吻合 。 其三是宇宙背景辐射 , 被视为“大爆炸的余晖” , 均匀充满整个宇宙 , 138亿年来的空间膨胀令背景辐射的温度下降 。
虽然在这部起源的历史中 , 我们的地球姗姗来迟 , 但行星系的起源一章已经让人倍感亲切了 。 说到行星的宜居条件 , 莫巴舍尔娓娓道来 , 一颗能够养育生命的行星必须满足五大条件:它的母恒星必须寿命足够长 , 使得生命有时间发展;它须处于离母恒星一定距离的宜居带 , 不太冷也不太热 , 有液态水的存在;它须有足够质量来维持大气;它须含有支持生命必需的化学成分;它须是一颗类地行星 。 我们惊叹身处的这颗蓝色星球无比珍贵 , 而寻找地外文明这一引人入胜的话题 , 不只是科幻故事里的天马行空 , 也当立足科学的根基 , 遵循真实的线索 。
即便有了合适的环境 , 孕育生命的过程也是复杂的 。 模拟一锅地球“原始汤” , 尝试从中培育出生命 , 想法虽然有趣 , 然而有多少无功而返的科学家 , 就说明实现生命从无到有是多困难 。 其中赫赫有名的是本书中提及的米勒—尤里实验 , 得名于两位科学家斯坦利·米勒和哈罗德·尤里 。 他们分别用两个连通的玻璃烧瓶模拟早期地球的海洋和大气——一个烧瓶装满水 , 一个烧瓶装满甲烷和氨 。 前一个烧瓶加热产生水蒸气 , 后一个烧瓶引入电火花反应 , 并冷凝液体 , 模拟地球水循环 。 持续1周后 , 在最终产物里发现了氨基酸和有机分子 。 不过 , 有了简单的分子 , 只是孕育出生命的第一步 。 它们还得结合成长链蛋白质、学会自我复制、再堆积到由膜包围的封闭结构中 , 形成原始细胞……每一步都需要更加苛刻的条件和偶然性 。 就连细胞的大小都有门道!莫巴舍尔解释 , 当物体体积增大的时候 , 表面积的增加幅度相对没那么大 , 所以为了更有效率地运输物质、排出废物 , 细胞都是小小的 。 如是观之 , 那些被我们称作“低等生物”的早期生命 , 在演化之路上也是有策略的佼佼者 , 它们可一点都不低等 。