《给忙碌者的天体物理学》,英文书名是Astrophysics for People in a Hurry。这本书在2017年5月出版之后,就迅速登上了《纽约时报》的畅销榜,累计销售上百万册,目前还没有中文版。
这本书最有价值的地方,是它用非常通俗易懂的语言,介绍了宇宙的诞生过程,和宇宙的构成。作者精巧的比喻,让复杂的天体物理学概念,变成了咱们都能懂的故事。
这本书的作者是尼尔·德格拉斯·泰森(Neil deGrasse Tyson),他是美国著名的天体物理学家,美国自然史博物馆天文物理部的创始人。他被《时代》杂志评选为“世界100大最具影响力的人物”。 说完了这本书的基本情况和作者概况,接下来我会分两个部分,来给你讲讲《给忙碌者的天体物理学》这本书。
第一部分说的是:宇宙是怎么形成的?
第二部分说的是:宇宙到底是由什么构成的?暗物质和暗能量是什么?
| 宇宙是怎么形成的
先来看第一部分,宇宙是怎么形成的。
这本书说,宇宙形成的过程,其实就像是把一包浓缩调料扔进了开水里,“哗”地一下,调料包全都给煮开了。为什么这么说呢?请你接着往下听。
大概在140亿年前,所有的物质都聚集在一包浓缩调料里。当然不是真的浓缩调料,这是我的比喻。这包调料特别小,小到什么程度呢?你点开文稿,找到一个逗号,这个调料包,只有这个逗号的一千万亿分之一。
对,你没有听错,只有逗号的一千万亿分之一。就是这么小的东西,里面包含了宇宙形成所需要的所有物质和元素。那这些元素,都是怎么变化的呢?这就要说宇宙的高温。
宇宙里的高温,就像是开水一样,把调料包里所有物质和元素,都给“煮”了出来。这个过程,就是“宇宙大爆炸”。
| 普朗克时间
听到这儿你可能纳闷了,明明是煮出来的,为什么叫爆炸呢?这是因为,整个宇宙诞生的过程,实在是太短了,只用了不到10的负43次方秒,这个时间有多短呢?短到世界上没有任何时间能比它短,这个时间还有个名字,叫“普朗克时间”。
宇宙里的万事万物,都是在普朗克时间内煮出来的,这个过程太短,就像瞬间的爆炸一样,所以,宇宙诞生的过程,就叫“大爆炸”。
好,咱们接着说宇宙的形成。大爆炸过了一秒种之后,宇宙的大小,已经横跨几光年了,这个距离有多远呢?现在世界上最快的飞机,得用几十万年的时间,才能飞完这几光年。
在接下来的一百多亿年里,宇宙里形成了几千亿个星系,太阳就诞生在其中。后来,地球也诞生了,逐渐地出现了陆地和海洋,海洋里又诞生了生命。
生命的诞生,其实很不容易,如果地球离太阳再近一些,海水会全部蒸发;再远一些,海水就都结冰了。所以,咱们今天能生活在地球上,其实是非常幸运的。
| 宇宙的构成
说完了宇宙的形成,接下来咱们来看第二部分,宇宙到底是由什么构成的,暗物质和暗能量又是什么。
咱们先来了解宇宙的成分构成:目前最精确的测量发现,在宇宙里,我们平常看得见摸得着的物质,只占全宇宙的5%。剩下的95%,都是暗能量和暗物质,暗能量占68%,暗物质占27%。
暗能量和暗物质里的“暗”,意思就是咱们现在没办法观测到它们,因为它们不会吸收光、反射光,也不会辐射光,所以现有的技术没法进行观测,科学家对这两个东西的了解非常少。
不过,在60多年前,科学家已经证明了暗能量和暗物质的存在,而且发现,影响并决定整个宇宙的力量,不是引力和重力这些已知的力量,而是未知的暗能量和暗物质。
| 暗能量
为什么这么说呢?咱们先说暗能量,它的英文是dark energy。暗能量其实就是让宇宙加速膨胀的一种能量,也就是说,宇宙不是一成不变的,而是不断膨胀的。而且因为有暗能量的存在,宇宙膨胀的速度会越来越快。
科学家发现,如果宇宙里的所有物质都靠引力彼此吸引,那宇宙向外膨胀的速度,应该是越来越慢的,但是测量发现,恰恰相反,宇宙的膨胀速度其实是越来越快。
也就是说,在宇宙里,引力说了不算,主导宇宙运动的,是一种向外推的力量,它能让宇宙里的物体越跑越快。
这就好比你把一串珠子项链绕在手指上转,你越转越快,这串珠子迟早要断,断了之后,珠子就会向四面八方飞出去。转珠子的力量来源于你的手指,而宇宙里这种向外的力量,来源就是暗能量。
| 暗物质
咱们再来看暗物质,它的英文是dark matter。暗物质是宇宙里一种看不见摸不到的物质,它不均匀地分布在整个宇宙里,包围了一个又一个的星系,暗物质就像隐形的胶水一样,把所有物质连接在一起,而不是随意地散落在宇宙中。
想要进一步解释暗物质和暗能量,科学家还需要更多的时间。就目前的科学水平来看,人类还远远没有弄清楚宇宙的奥秘。听到这儿,你可能有些失望了,原来人类知道的那么少啊,连宇宙的5%都不到。不过,尽管人类和宇宙相比特别渺小,但是人类的思想可以很伟大。
人类的伟大之处,就在于我们能够包容未知事物的存在。科学精神不是要解释一切,而是要承认无知。人类还有一个伟大之处,就是咱们有毅力一点一点揭开未知的面纱,也许这个过程很漫长,但人类探索宇宙的步伐是不会停止的。
来留一道思考题:你认为咱们会在什么时候,彻底搞清楚暗物质和暗能量呢?你有什么科学思维,可以分享给大家呢?