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宇宙日历

 爱雅阁 2013-11-27
宇宙日历
 
       “宇宙很古老,人却很年轻。”(卡尔·塞根

       人的寿命大概有100年。在这100年中,我们哭泣、欢笑,相会、别离,经历着许许多多的酸甜苦辣,但将这100年放到宇宙中去看,却只是短暂的瞬间。因为现在的宇宙已经有137亿年,是人的寿命的1亿倍之多。

       最新的研究认为,在137亿年前就出现了时间和空间,与此同时,还出现了一个小得不能再小的高温火球,这个火球急速膨胀(即宇宙大爆炸),最终成为了现在的宇宙。你可能无法想象137亿年究竟是怎样一个时间概念。为了便于理解,让我们把这137亿年按照比例浓缩成1年,以春、夏、秋、冬为界点来回顾一下宇宙的历史。
 
 
       假定宇宙大爆炸发生在新年的第一天即1月1日0点。随着空间的膨胀,温度不断下降,我们所居住的银河系便出现了。它诞生的时间大概是在这一年樱花盛开的时候。之后不久,我们的母亲星——太阳和许多其他的星体一起降生。在闪耀着夺目光芒的太阳附近,气体与灰尘不断汇聚,到了9月份的时候,地球终于诞生了!

       秋分前后,地球上出现了原始生命。但这些原始生命开始无数次进化、生物种类急速增长则是在12月中旬之后的事情了。中生代的霸王——恐龙灭绝的时间大概在12月30日早晨6点半左右,到了12月31日20点50分左右,猿才终于进化成人。而现在生活在这个世界上的我们,则是在差0.2秒就要进入新的一年那一刻才出生的!真可谓“生之须臾”。

 
       地球历史上的每十亿年相当于宇宙年的24天左右,字宙年的每秒钟表示地球绕太阳运行475公转。我这里介绍三种宇宙年表:12月份前的日期表,12月份的月历和新年除夕夜晚的详细考察表。按这个换算法,现代和历代史书上的大事件都必须一秒钟一秒钟地列举记载。这样就能把我们学过的时间间隔较长的历史大事件表列出来。在人类生活史上,有许多重要事件可能发生在不同的时期,正象一个同样瑰丽的地毯,可能是在不同时期织成一样,如在4月6日或9月16日的上午10点零2分和10点零3分之间。但我们这里详细记载的只是宇宙年最后一天的日程,于是就不会发生时间重叠的情况了。这个年代和当前最通用的史料相符,但某些内容还不完全可靠。

  此外,很明显要在表3中,宇宙年最后十秒钟的时间内,把所有重大事件都逐一列进去是不可能的。我没有详尽地提到艺术、音乐和文学上的进展,或者没有完全提到美国、法国、俄国和中国的革命以及重大历史事件,关于这一点我希望能够得到谅解。

  可以意料,这样的年表和月、日历的设计仍是简陋的。在此宇宙年里,九月初地球还没从星际物质中冷凝形成,恐龙仅出现在圣诞节前夜,开花植物首次出现在12月28日,男人和女人的起源发生在除夕晚上十点半。所有人类有记载的历史都排在12月31日的最后十秒钟内。从中世纪的衰落到现在仅是一秒多时间。可正由于我这样精心的安排,第一个宇宙年恰好结束。虽然人类在宇宙年里所占的时间暂短,但意义却是非凡的。很明显,第二宇宙年的开端,在地球上或其附近将要发生什么变化,这完全取决于人类科学的智慧和人的清晰敏感的头脑了。

 
 
 
表1 十二月份前的日期表
 
大爆炸 一月一日
银河系形成 五月一日
太阳系产生 九月九日
地球诞生 九月十四日
地球上生命出现 (大约)九月二十五日
地球上已知的最古老岩层形成 十月二日
最早古化石(细菌和蓝绿藻)时代 十月九日
性别出现(微生物首创了性别) (大约)十一月一日
最古老的光合植物化石 十一月
真核细胞(第一个有细胞核的细胞)繁盛 十一月十五日

表2 宇宙年12月份月历
 
星期日   7 14 21泥盆纪开始。原始昆虫。动物开始登陆。 28 白垩纪。原始开花植物。恐龙灭种。
星期一 1 地球上有特殊意义的大气层的含氧量开始赠加。 8 15 22第一个两栖动物。原始飞行昆虫。 29 中生代结束,新生代和第三纪开始。原始鲸目、灵长目动物。
星期二 2 9 16 原始蠕虫出现。 23 石炭纪。原始树林。原始爬行类。 30 灵长类动物大脑额叶早期进化。原始类人猿。高级哺乳类繁盛。
星期三 3 10 17 前寒武纪结束,古生代和寒武纪开始。无脊椎动物兴盛。 24二迭纪开始。原始恐龙。 31 上新世结束。第四纪(更新世,全新世)。原始人。
星期四 4 11 18 原始海洋浮游动物出现。三叶虫繁盛。 25 古生代结束。中生代开始。  
星期五 5 火星上频繁火山活动和运河形成。 12 19 奥陶纪。第一条
鱼,第一个脊椎动物。
26 三迭纪。原始哺乳动物。  
星期六 6 13 20 志留纪。原始维管植物。植物开始登陆。 27 侏罗纪。始祖鸟出现。  

表3 宇宙年12月 31日日历
 
大事件时间 时间
森林古猿和拉玛猿问世。它们很可能是类人猿和人的祖先。 大约下午1点30分
原始人类出现 大约下午10点30分
广泛使用石器 下午11点
北京猿人学会用火 下午11点46分
新冰河期开始 下午11点56分
航海者定居大洋洲 下午11点58分
欧洲的大批洞穴壁画 下午11点59分
发明农业 下午11点59分20秒
新石器时代的文化(细石文化);城市国家 下午11点59分35秒
塞姆人、希伯来人和埃及的古王国;天文学的发生 下午11点59分50秒
发明字母表;阿卡德帝国 下午11点59分51秒
巴比伦的汉谟拉比法典;埃及中古王国时期 下午11点59分52秒
青铜冶炼;迈锡尼文化;特洛伊战争;哈拉帕文化;指南针的发明 下午11点59分53秒
铁的冶炼;亚速帝国兴起;犹太王国; 腓尼基人兴建迦太基 下午11点59分54秒
印度的阿育王;中国的秦朝;雅典;佛教诞生 下午11点59分55秒
欧几里得《几何学原本》;阿基米德物理学:托勒密天文学:罗马帝国;基督诞生
下午11点59分56秒
印度算术中发明零和小数;罗马城陷落;穆斯林远征 下午11点59分57秒
玛雅人文化;中国的宋朝;拜占庭帝国,蒙古入侵;十字军远征 下午11点59分58秒
欧洲文艺复兴时期;西欧和中国明朝航海者发现新航路;科学试验法出现 下午11点59分59秒
科学技术广泛发展;出现全球文明;人种自行毁灭方式探测:宇宙飞船的星球探索和研究地球外的智力
现在:元旦第一秒

 

宇宙大小

      详解宇宙究竟有多大:最遥远天体距地315亿光年

它很大,的确”
 
      “它很大,的确”。关于我们生活于其中的这个宇宙,《银河系漫游指南》一书的作者,英国著名剧作家道格拉斯·亚当斯这样写道。下面来想象一下宇宙的大小。
 
      在我们身边有各种大小不同的物体,但要把握一样无法用眼睛来确认大小的物体却非一件易事。比如,地球的直径约1.28万km,周长约4万km。虽然是个很庞大的数字,但有了飞机以后,我们便可以自由地来往于世界各地了。
 
       随着宇宙开发技术的进步,人类的脚步踏上了月球,航天飞机的发明使得人类飞往宇宙不再困难。不过,航天飞机飞行时的离地高度约为350km,差不多等于从东京到名古屋的距离。如果将地球比作直径为30cm的西瓜,那么航天飞机仅仅就悬浮在距离这个西瓜8mm的上空,同样按照这个比例来看,月亮可以看作是距离西瓜9m左右的一个苹果。想到我们人类在40年前就已在月球上留下了足迹,你或许会觉得感慨万分,但如果与距离我们最近的恒星——太阳相比,人类登月便会显得微不足道。因为太阳完全可以看作是一座距离西瓜约3.5km远、直径为西瓜109倍、高10层(30米左右)的大楼!
 
       我们把太阳周围的行星以及许许多多大小不等的天体统称为“太阳系”,这些天体存在于大约40天文单位中(太阳与地球之间的距离为1天文单位)。再将视野扩大100天文单位,那里有许多没能成为行星的小型天体。而被认为是彗星故乡的“奥尔特云”则漂浮在10万天文单位(约1.6光年)之外的远方。近年来,许多学者都认为奥尔特云所在的位置便是太阳系的尽头。
 
       接下来,我们将太阳看作30cm左右的西瓜,再次眺望缩小了50亿倍以后的太阳系。这次我们会看到,地球在离太阳大概30m远的地方,大小如同一颗葡萄核。太阳系中最大的行星——木星差不多像草莓一样大,在距离太阳160m的位置上运动。冥王星离太阳1.2km远,大小不足1mm。位于太阳系尽头的奥尔特云则远在3000km以外。即使缩小了50亿倍,太阳系依然可以包含两个日本列岛,并且绰绰有余。
 
       关于太阳系以外……就请各位驰骋想象吧!
 
 详解宇宙究竟有多大:最遥远天体距地315亿光年
 宇宙之网
 
       请你试着将一枚硬币放在你的面前。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳,那么另一颗代表距离太阳最近的恒星:比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言,比如上海的读者,这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内,而对于一些小国的居民而言,这颗硬币可能都已经放到外国去了。

       而这仅仅是太阳和距离它最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时,就会麻烦的多了。比方说,相对于你的那颗硬币太阳,银河系的直径将是大约1200万公里,这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的,宇宙的尺度是惊人的,几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。

      但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。

详解宇宙究竟有多大:最遥远天体距地315亿光年

最遥远的天体: 这张图像中部那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系,这是人类迄今所观测到的最遥远天体。
哈勃空间望远镜拍摄了这张照片,这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。

       这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的,也或许它确实拥有某种边界,也就是说如果你旅行的时间足够长,你最终将回到你出发的地方,就像在地球上那样,类似在一个球体的表面旅行。

       科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧,但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算,那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值,那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年,这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢?

       答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是:它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝,由于宇宙的整体膨胀,所有的星系将离我们越来越远,直到最终留给我们一个一片空寂的空间。

       奇异的是,这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了,事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心,但是我们确实居于可观测宇宙的中心,这是一个直径约为930亿光年的球体。

详解宇宙究竟有多大:最遥远天体距地315亿光年
星系蝴蝶图

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