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一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

 激扬文字 2015-11-06

“今年的你我已不再是去年的你我,不再是去年彼此爱慕的那个人。假如变化中的我们仍然爱着已今年的你我已不再是去年的你我,不再是去年彼此爱慕的那个人。假如变化中的我们仍然爱着已经变了的对方,那倒是难得的福气。”——威廉·萨默塞特·毛姆

同样地,今年的宇宙已不再是去年的宇宙。尽管一年对于宇宙来说弹指一挥间都算不上,但是变化依旧潜移默化地进行着,就像一条无比巨大的进度条在缓慢地向前爬,也许没有终点。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

我们每一个人都乘着地球在宇宙中旅行。每一年,我们都会绕着太阳旋转一周,旅途中我们也许可以欣赏到宇宙中发生的重大事件,震撼而惊艳。彗星的光临、流星雨的光辉、附近恒星的闪动、超新星的爆发......这些仅仅是我们宇宙中显而易见的变化。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

我们通常认为一年是相当长的时间。在人类的角度,365天里确实能够发生很多的事情。但对宇宙138亿年的历史长河而言,一年只不过是电光一闪。

然而,就在这短短的一年时间里,有一些微妙的变化,发生在我们的太阳系、银河系和宇宙。这些变化缓慢地发生着,年复一年,书写宇宙的模样。

那么,一年之间,宇宙会发生哪些变化?

今年的地球比起去年转得慢

当然,在正常的时间尺度下,你是很难感知这个变化的。毕竟,在一年的时间里,地球自转也就才减慢14纳秒。但是如果你活得足够长,这个变化就会被放大出来。比如你活了四百万年,你会发现我们不再需要闰年了,因为那时候,一年就刚好是365天。

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这也就意味着,在太阳系的早期,地球上的一天是很短的:大概就6到8个小时。那么,那个时候的地球一年有一千多天!

今年的月亮比去年更遥远

同样的,我们也无法感知这一变化。角动量守恒定律使这一细微的变化成为了必然。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

让我们来分析一下地月系:地球和月球都绕着各自的轴旋转,同时月球又绕着地球转。当地球的自转减慢,于地月系而言,其角动量下降,于是只能通过月球的远离来补偿,以保证地月系的角动量守恒。

在一年的尺度里,就算用先进的激光测量方法也无法测出这一变化。每一年地月距离的变化是厘米级别的。但是,随着时间的推移,这将会产生巨大的影响。大概6.5亿年后,地球上将再也无法欣赏日全食了,因为那时月球离我们太远了,以至于无法形成日全食现象。

今年的太阳比去年的热

这只是在平均水平上的一个趋势,这并不是导致目前地球全球变暖的原因。在每一年里,太阳在地球的光度大约就增长了5000亿分之一,亮度大约就增长了0.000000005%。

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但是,在长时间看来,这就非常重要了。根据爱因斯坦的质能方程:E=mc^2,太阳每年要将10^17千克的物质转换成能量。随着太阳燃烧了更多的燃料,它将变得更热,熔融燃料的速度也加快,导致其整体向外输出的能量增加。再过大约10到20亿年,太阳的热量将足以沸腾地球的海洋,毁灭地球的生命。

当然,这些悲剧只不过发生在了我们的太阳系,对于银河系、宇宙来说,似乎毫不相干。

每年平均有一颗新星在银河系诞生

在银河系中,新的恒星持续不断地在星云中形成,产生年轻的星团。据我们目前所知,每一年在银河系形成的恒星质量平均约为太阳质量的0.68。这仅仅是一个平均水平,比如,在一个世纪里可能形成一个质量100倍于太阳的恒星,也可能在一年里5个小质量的恒星就诞生了。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

实际上,恒星的形成是一个渐进的过程,整个过程要数以百万年计。但是,平均而言,在我们的银河系,每年会有一个稍微比太阳小一点的恒星诞生。

超新星爆发不是你想见就能见

在我们的星系中,超新星爆发是一个小概率事件。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

在1572年和1604年,第古超新星和开普勒超新星是最后两个在地球上用肉眼观测到的银河系的超新星。但在17世纪末和19世纪末,人类分别在仙女座和射手座观测到了超新星爆发。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

根据对其他星系的观测,可以推断我们银行系的II型超新星的数量大约是I型超新星的4倍;而且每个世纪,银河系大约有2到7个超新星爆发。这概率已经比我们想象中的要大得多了。我们也许无法观测到它,但是在我们的银河系中,至少会有一个超新星爆发于我们每个人的有生之年。

今年的宇宙比去年的冷

大爆炸的余晖是相当的冰冷的——快逼近绝对零度,只有2.725K。而宇宙这一温度则是经过了长达138亿年的冷却才达到的。在此之前,宇宙是相当炙热的,温度高到足以使原子电离、是原子核炸裂,甚至使夸克和胶子形成单个的质子和中子。随着时间的推移,宇宙的温度将进一步下降,逐渐逼近绝度零度。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

我们无法感知这一变化,一年的时间里宇宙降低的温度只不过是2 x 10^-10 K,再给我们几十年,我们也无法察觉。

每年会有20000颗星星变得遥不可及

在我们的宇宙,暗物质和暗能量占据了主导,使得我们的宇宙在加快膨胀。在离我们一定距离的地方,宇宙膨胀导致的星系远离我们的速度甚至超过了光速。更加恐怖的是,97%的星系正在以我们而去,一去不复返。剩下3%的星系,还在苦苦坚持着,但它们仍在慢慢地加速。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

每一年,大概有20000个星星在以光速离我们而去,我们再也无法观测到它们。这意味着,延迟一年探索,我们将错过数以万计的恒星。

写在最后:

宇宙的生命是极其漫长的,一年只不过是很短很短的一段时间。

一年之间,宇宙竟发生了这些变化,你造吗?

但尽管如此,万事万物依旧在变化着。如果我们能感知得足够细微,我们能触摸到时间的流动。这些变化不仅仅发生在我们的家庭、我们的思想,更发生于我们的太阳系、银河系和宇宙中。

编译/小三

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