一个假想实验——如何从银河系三千亿颗恒星地图中找出太阳系?

寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟。——《前赤壁赋》宋 苏轼

一个假想实验——如何从银河系三千亿颗恒星地图中找出太阳系?

草帽星系

如果有机会从草帽星系(几乎正对着银河系的一个河外星系)看,那个我们在地球的夜空里看起来像白云的银河一点也不像白云,而更像一个由气体、星尘和恒星构成的厚厚圆盘。

银河系向着远方延伸,规模如此巨大,光线也要经过几万年才能从一边传到另一边,三千亿颗恒星被引力束缚在一起,围绕着银河系明亮的中心转动。

如果你把太阳系,以及其中的行星、小行星和彗星看成我们在宇宙里的家庭,把比邻星当作我们的邻居,那么银河系就是我们在宇宙中的大城市,一个由三千亿颗恒星构成的繁华都市,而我们的太阳,只是其中的一颗。

一个假想实验——如何从银河系三千亿颗恒星地图中找出太阳系?

在虚空的包围下,在巨大的距离尺度上,这些恒星们相互围绕,加上星尘与气体,科学家们称其为星系。就像我们的恒星被称为太阳,银河系是我们给这个星系——我们的星系——所起的名字。

四个巨大明亮的螺旋状旋臂被暗黑色分开,围绕着中心转动,它们交汇而成的中心是一团更明亮的气体、星尘和恒星,光芒掩盖了一切,包括那个你刚逃脱出来的黑洞,在你所处的地方,只有那从中心喷出的高能物质的激流,那个刚才你搭乘的激流,清晰可见。

如果你无法想象三千亿颗恒星各自漂浮在太空里是什么景象,不用太担心,没有人能够想象。如果你想向你的朋友、学生或者孩子解释清楚,可以让他们做一个假想实验。

一个假想实验——如何从银河系三千亿颗恒星地图中找出太阳系?

假设你让他们找一个一米见方的纸箱,将它用沙子灌满。再用同样的沙子装满三百个同样的纸箱。嗯,我们的银河系里恒星的数量就和这三百个纸箱里沙粒的数量差不多。

然后将这三百个箱子里的沙子倒在所在城市的人民广场上,铺成盘状,分出四条旋臂,然后让他们选择一个高处往下看——这就是三千亿颗恒星组成的银河系景象。

如果你在将一切混在一起前给某粒沙子打上黄色标记,然后再在沙堆中找出这颗沙粒,他们就能体会到你在银河系上方想要找出太阳时的内心感受,更不要提寻找那个比太阳还小一百倍的地球了。

一个假想实验——如何从银河系三千亿颗恒星地图中找出太阳系?

不过位于银河系上方试图找出太阳的你与你面对沙堆的朋友相比还是有一些优势的:你可以想象人类在地球和太空所拍过的所有夜空照片,将它们与你现在看到的景象对比。

为了与夜空照片对比,你首先将注意力放在星系的中心,靠近那一片有着明亮、美丽和有力的突起和黑洞的地方。我们这么重要的生命不就应该在那独特的位置,或者在那附近繁衍生息吗?我们的独一无二不正应该让我们所在的太阳和地球对应着这星系最壮观的地方吗?

一个假想实验——如何从银河系三千亿颗恒星地图中找出太阳系?

可惜,事实并非如此。太阳系位于从中心的黑洞到银河系边缘约三分之二距离的地方,四条明亮旋臂中的一条之内。一点儿也看不出有什么特别。

而且不管我们觉得银河系有多大,从整个宇宙的角度看,银河系作为星系也不过是普普通通的一个。


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