從霍金的戀愛往事,到劉慈欣《三體》:讀懂人類與宇宙的前世今生

傳記電影《萬物理論》中,年輕的物理學家史蒂芬·霍金遇到了溫柔美麗的簡,在校園舞會上兩個人情愫暗生。

雖然一個是鑽研宇宙天體的“理工男”,一個是研究西班牙古代詩歌的“文學女”,但他們都有著“時空旅行”的共同夢想:簡嚮往20世紀20年代歐美文學的“黃金時代”,霍金醉心於找到宇宙的起源。

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電影《萬物理論》中的霍金與戀人簡

在璀璨的星空下,簡低聲念出了幾句詩:“創世之初,只有天地,大地混沌,沒有定型,黑暗籠罩著深淵。”霍金瞬間被打動,兩個人的心真正地走到了一起。

浩渺宇宙不僅是霍金戀愛故事的背景板,霍金24歲時發表的論文《膨脹宇宙的屬性》,更成為“大爆炸理論”的經典研究,揭開了宇宙起源謎團的一角。

星空,是霍金愛情與事業的起點,是一個充滿魅力的“美”之所在。

法國天體物理學家、聯合國教科文組織科林加科普獎得主鄭春順的新書《星空詞典》,則以別具一格的“詞典”形式,用近300個詞條,從A到Z詮釋“星空之美”。

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《星空詞典》書封

在內容上,《星空詞典》涵蓋了幾乎所有與“宇宙”相關的理論與思想, 有星系、暗能量、相對論等天文知識,也有關於星空的神話、藝術哲學等的論述,是一本全面詳盡“講宇宙”的科普著作。在寫作方式上,在保證科學嚴謹之餘,也不失幽默的趣味,“星際託兒所”“核鍊金術”等生動的表述,深入淺出介紹各種“高大上”的天文學概念。

在鄭春順看來,宇宙的美是多層次的,可以從宇宙本身、宇宙與科學、宇宙與人文三個視角切入,可以說是理性與感性交織,科學與想象齊飛。


01 從宇宙起源說起:一場精準的“造物遊戲”

在劉慈欣的科幻小說《三體》中,物理學家“綠眼鏡”在一臺巨型機上演示了一個“地球演化數學模型”,其中設置了天文、物理、化學、生物等複雜的參數。如果將其中某一個參數進行微調,地球的環境將發生徹底的變化。“綠眼鏡”說:

“從宇宙的角度看,如果大爆炸的參數偏離億億萬分之一,就不會有重元素出現,也不會有生命了。”

事實上,無論是140億年前的宇宙大爆炸,還是38億年前地球上生命的誕生,其本質都是一場無比精妙的“造物神話”。

在20世紀60年代以前,“穩恆態宇宙”受到人們的普遍認同,宇宙是一個恆定的存在,萬事萬物都受到特定原理的束縛。

隨著愛因斯坦廣義相對論的提出、宇宙微波背景輻射的發現等天文學突破,“宇宙大爆炸”成為新的宇宙起源主流學說,徹底改變了人們對宇宙的固有認知。

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浩渺星空

根據大爆炸理論,宇宙在140億年前經歷了“從無到有”的過程,起點是“砰”的一聲爆炸,從一個極密、極小、極熱的奇點極速膨脹,瞬間釋放出的物質能量充滿了整個宇宙。

在此後數十億年的演進過程中,在引力、暗物質等的作用下,包括地等在內的行星、恆星、星系等參演了一場盛大的“宇宙芭蕾”,它們互相吸引,形成了今日宇宙格局的雛形。

從“無窮小”到“無限大”,宇宙“魔法”的神奇之處不僅限於此,它的一些“無心之舉”還為地球孕育生命提供了完美條件。

它先是將“日地距離”設置在一個“剛剛好”的數字上:約1.5億千米,這個距離使得地球有了適宜的溫度,併產生了充足的“液態水”,提供生命所需的水分。如果距離過近,會導致水分蒸發,距離過遠則會使地球被重重冰山所覆蓋。

春夏秋冬的四季變化、黑夜與白晝的交替,則很可能與行星“絕妙”的撞擊有關。根據行星撞擊理論的說法,受到小行星撞擊後,地球的自轉軸有了23.5°的傾斜角度,不同緯度地區受到太陽照射的強度產生差異,從此有了分明的四季。

小行星在隕落過程中,“不小心”撞掉了一部分地殼,形成了地球的衛星:月球,它反射太陽光到地球上,人們就可以在夜晚欣賞到“月色涼如水”的美景。

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電影《月球》中,從月球看向地球的畫面

6500萬年前的,隕石墜落等使得地球的生態系統發生鉅變,稱霸地球1億多年的龐然大物——恐龍走向滅絕之途,一些體型小、對食物需求量不高的哺乳動物幸運地存活下來,人類的故事從這裡埋下伏筆。

看似漫不經心的安排,其實暗含無數個精確的參數設計,最終打造出一個生機盎然的地球,這種神奇的力量令人歎為觀止。

02 人類的星空探索:從泛靈宇宙到科學宇宙

早在數萬年前,人類就已經開始了對星空的探索,從時間線上來看,分為泛靈宇宙、神話宇宙和科學宇宙三個階段。

在最初的泛靈宇宙時期,一草一木、一沙一星辰中都住著一個“神靈”,人與宇宙之間有著“靈性”的連接。到了“神話宇宙”時期,人們開始用神話故事來解釋身邊的自然現象。

古希臘羅馬神話中,奧林匹斯山的宙斯在震怒時,產生了電閃雷鳴,太陽神阿波羅每天駕著精美的馬車駛過天空,所以有了太陽的東昇西落。

古代瑪雅人的傳說體系中,大鳥神沃庫伯·坎奎克斯是天空的主宰者,太陽神基尼什·阿哈瓦會變換身份在白天與黑夜間穿行,月亮神I是太陽神之妻,也掌管生育、紡織等事務。

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駕著戰車的阿波羅

在不同文明的“神話宇宙”體系中,宇宙被“神格化”,並賦予人的性情,還包含了人們對於豐收富足等的美好期待,和人們的日常生活、宗教祭祀等活動緊密相連。

到了公元前6世紀左右,人們開始認識到,宇宙並非是神的世界,而是有著特定的運行規律,於是探索宇宙的種種奧秘,成為此後數千年人類科學的一大主題,也就是“科學宇宙”時期。

從發展路徑上看,天文學的演進是一個偶然性與必然性的綜合體。

一方面,許多重大突破都源於某個微不足道的契機。以火星上水的發現為例,美國科考隊員斯科爾偶然在南極撿到了一塊黑色天外隕石“艾倫山84001”,當時並不以為它有多麼重要,幾年後的研究卻發現,這塊貌不驚人的石頭來自火星,上面可能還有微生物的痕跡。這一發現為NASA尋找火星水資源和生命跡象的旅程拉開了序幕。

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電影《火星救援》劇照

宇宙微波背景輻射的兩位發現者威爾遜和彭齊亞斯,原本為改善電話的通話質量安裝的精密儀器,卻意外地捕捉到了遙遠的天外訊號,並因此獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。

另一方面,人類對宇宙的認知是一個循序漸進的過程,即便天才科學家也難免受特定時代的侷限

物理學家牛頓被蘋果砸中了頭部,啟發了有關“萬有引力”的靈感,是理性時代的啟蒙者。但他本人的後半生卻致力於鍊金術,試圖證明上帝的存在,身上有著濃郁的“中世紀精神”殘餘。

理性主義與神秘主義並存,是牛頓身上頗具矛盾性的兩面,也和他所生活的時代密切相關,宗教信仰、上帝、恆定宇宙等概念仍然在他的思想體系中扮演著重要角色。

從三個階段的關係來看,幾個宇宙時期之間並非涇渭分明,彼此之間有著千絲萬縷的聯繫

歐洲天文學在為星體、探測器命名時,經常用神話人物的名字:金星被取名為“Venus”(即維納斯),是希臘神話中愛與美之神,木衛二名為“Europa”(即歐羅巴),是神話中的腓尼基公主,被宙斯劫掠後帶往一塊大陸,也就是今天的歐洲。

03 星空之下的文化:從梵高到“今夜月色真美”

據說,日本作家夏目漱石在一次課堂上,將英文中的“I love you”,翻譯成了“今夜月色真美”。

以撩人月色含蓄地傳遞自己的愛意,是日本物哀文化的一個象徵,亦是星空滲透進人們生活點滴的一個側影,與霍金在星空下的表白有異曲同工之處。

事實上,在科學家們致力於發現宇宙真相的同時,人類的文明進程把美麗星空與文學、藝術、哲學等緊緊聯繫在一起,人們用手中的筆記錄下自己對星空的印象和思考,這些內容反過來又為星際探索提供不可或缺的線索。

東西方的文字記載和圖像資料中,不乏對天體現象的觀察。成書於公元105年前後的《漢書》中,有“三月已未,日出黃,有黑氣大如錢,居日央”,詳細地描述了發生在公元前28年的一次太陽黑子現象。

文藝復興時期佛羅倫薩畫家喬託的畫作《東方三博士來朝》中,拖著尾巴的哈雷彗星出現在畫面上方,這顆出現在1301年彗星被喬託稱為“伯利恆星”。20世紀80年代,歐洲空間局發射的一艘以觀測彗星為主要任務的太空船,被命名為“喬託號”,以紀念喬託的天文學成就。

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喬託《東方三博士來朝》

宇宙作為一片神秘之境,是人類豐沛想象力的落腳點之一,科幻題材的小說、影視作品層出不窮,以星空為主題的藝術作品更是數不勝數。

劉慈欣的《三體》系列中,宇宙變成了一座“黑暗森林”,文明高度發達的三體人可以造出外表完美流暢近乎藝術品的探測器“水滴”,相形之下,地球人類設計的太空艦隊顯得粗陋笨重,不同文明之間的衝突在太空層面展開。

科幻電影《火星救援》中,主人公被遺留在火星上,用燃燒氫氣和氧氣的辦法合成水,在太空上種起了土豆,最終等來了救援的同伴。

在藝術領域,印象派大師梵高筆下的星空具有震撼人心的魔力。

《羅納河上的星夜》中,深藍色的背景下,黃色的星子閃爍,路燈投射在水面上拉長的倒影、遠處的村落、岸邊停泊的一艘小船、夜幕下的三兩行人,組成了一幅靜謐的星夜圖景。

從霍金的戀愛往事,到劉慈欣《三體》:讀懂人類與宇宙的前世今生

梵高《羅納河上的星夜》

人文藝術與星空彼此成就,是感性與理性的糅合。不過也有人提出過不同觀點:他們認為宇宙本身是美的,但科學視角下的宇宙是冰冷、枯燥且乏味的,破壞了宇宙的神秘美感。

美國作家理查德·耶茨在詩歌中“吐槽”:不要在天文學家那裡找尋知識,他們只是用望遠鏡,追隨恆星紛飛的路徑。英國詩人濟慈認為,自然哲學“折斷了天使之翼,用線條和規則打破了所有的神秘”。

在《星空詞典》的作者鄭春順看來,這些觀點未免有失偏頗。他的理由有二:

其一,人類認識宇宙的過程,會讓人對自然力量產生深深的敬畏感,這種體驗也是一種美和詩意的感受。更何況,每一個新的認知和發現的背後,都會牽連出新的更多的“為什麼”,宇宙的神秘不減反增。

其二,科學也是“美”的,一個精練的數學公式或定理,可以解釋複雜的天文現象,“簡潔、有力”未嘗不是另一種獨特的美感。


漫天星辰、月色如水,與浩渺宇宙相比,人類不過是一粒粒微小的星際塵埃。我們感慨其宏大與壯麗,讚歎它信手拈來的神奇“造物”能力,更在不斷地追索關於宇宙的答案,試圖“讀懂”它的前世今生。

在星空的浩瀚世界裡,知識、理論、藝術或許會曇花一現,但“美”終將永恆。


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