《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车

 2019年03月04日  339 次 0 条 1  


请使用手机扫码打开

侧边
   
  本文共3544个字,预计阅读时间需要9分钟。
图文版

首先来介绍一下今天的司机:阿西莫夫

对于大部分科幻迷来说,阿西莫夫这个名字一定不会陌生,他与罗伯特·海因莱因、亚瑟·克拉克并列为科幻小说的三巨头。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第1张

除此之外,他还曾担任过著名的全球高智商俱乐部——门萨学会的副会长,提出过被称为现代机器人学的基石的“机器人三定律”:

机器人不得伤害人类个体,或者目睹人类个体将遭受危险而袖手旁观

机器人必须服从人给予它的命令,当该命令与第一定律冲突时例外

机器人在不违反第一、第二定律的情况下要尽可能保护自己的生存

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第2张

但许多人可能不知道,阿西莫夫也是一位科普作家

他的《科学指南》系列在1960-1884年间更新了四版,成为了整整一代人的科学启蒙。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第3张

在书中阿西莫夫通过一个个有趣的故事,最终回答了这样一个问题:

 

科学是什么?

接下来,让我们跟上老司机阿西莫夫的脚步,一起来寻找问题的答案。

我能说这次的图文比视频要好一点么……

图文版

把时间拉回138亿年前,来到一切故事开始的地方,此时的宇宙被“浓缩”在了一个比原子还小的地方。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第4张

由于某些未知的原因,这个“点”开始膨胀,仅用了一秒钟的时间就变大了数万亿亿亿倍。

物质和反物质湮灭变成能量,以光的形式散发出去

但不知为何,物质粒子的数量比反物质多了那么一点点。

每十亿个反物质粒子对应了十亿零一个物质粒子,正是因为这一点点的不平衡,才有了之后的物质世界。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第5张

也就是说,这个世上包括人在内的所有物质,都是由那时每二十亿个粒子中唯一找不到“对象”的那个构成。

所以从某种程度上讲,所有人都是”单身狗“!!

这些“孤单”的物质粒子聚集成一些简单的原子核,和电子一起游离在宇宙空间之中,来回散射光线,将宇宙变成了一片炽热的发光的雾。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第6张

38万年后,随着宇宙的慢慢冷却,电子和原子核逐渐安定下来,结合成了电中性的原子。

宇宙第一次变得透明起来,当时四散而去的光子形成了宇宙背景辐射,至今仍可以被探测到。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第7张

在引力作用下,原子聚集成一个个物质团,其核心的压力是如此之大,温度是如此之高,氢原子被压在一起,聚变成了氦

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第8张

聚变产生巨大能量向外辐射,和星体的引力相互平衡,最终让恒星可以保持一个相对稳定的形状,并开始持续发光。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第9张

如果恒星足够大,核心中的还会进一步聚变成进一步聚变成聚变成聚变成,直到最终聚变出(切克闹,元素周期表来一套)。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第10张

铁,又称“老铁”,它十分666,而且没毛病,是所有元素中最稳定的

无论是让铁聚合成更重的元素,还是分裂成更轻的元素,都不会产生能量。

所以聚变的过程进行到铁,恒星内部就不会再产生辐射力了。

随着核心内的铁越积越多,辐射力和引力之间的平衡也因此被打破

整颗恒星在引力的作用下剧烈地收缩,飙升的温度 “点燃“了外层中那些还可以继续融合的物质。

产生的巨大能量使恒星可以融合出比铁更重的元素,并引发了一场大爆炸(超新星爆发),将星体的外层抛散尽宇宙空间中。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第11张

而剩下的核心会被压缩成一颗密度超大的中子星,一勺中子星物质的质量甚至超过整座珠穆朗玛峰的质量。

而如果原来的恒星密度再大一些,这个核心会进一步被压缩成黑洞。

黑洞可以说是宇宙中最神秘的天体之一,任何想要逃离黑洞的物体其速度都必须超过光速,爱因斯坦大爷告诉我们:这是不可能的……

就连光也无法逃离黑洞,因此我们没有机会亲眼看到黑洞

不过有一款颜料可以让你有机会感受一下“黑洞级”的纯黑色,这款颜料可以吸收99.9%的光线,只留下最纯粹的黑。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第12张

emmmmmmmm……那么这个有趣的颜料在哪能买到呢?

”,进入“柴二狗的小卖部”就可以啦!

呃,好像扯远了,回归正题……

宇宙大爆炸之后只产生了像氢这样简单的元素

像碳、氧这样比铁轻的元素则需要在恒星内部依次生成

比铁重的元素只有依靠“超新星爆发”才能产生

这么看来,人们在吵架的时候飙出的那句不雅之词——“令堂炸了”也是有科学依据的:所有人的妈妈都“炸过”,而且至少炸过两次,一次发生在138亿年前的宇宙大爆炸,另一次发生在50多亿年前的一次超新星爆发

若干岁月之后,在爆炸中被抛散进宇宙空间中的物质聚集成下一代恒星,这类新形成的恒星数量很少,只占宇宙中恒星总数的2%,而接下来的故事,就与其中一颗有关。

这颗恒星叫做太阳,在它的周围有上万亿颗小行星、彗星和矮行星 ,还有8颗质量稍大的行星(对,冥王星那个小不点被踢出行星之列了,卖萌、比心都没用)。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第13张

这8颗行星有的离恒星太近,比如那个上面一丁点水都没有的水星,它的白天温度高达400多度,有水也被烤干了好伐。

而其他的又大多离太阳太远,比如那个表面冷到结冰的火星。

只有一颗行星落在了一个“恰当”的位置。它表面的温度刚刚好,使得液态水可以存在。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第14张

这颗行星就是地球,虽然名字叫地球,但开始的时候地球上几乎没有陆地,有的只是一片汪洋。

几座火山凸出海面,喷发出炙热的岩浆。滚烫的的海水升腾起巨量的水汽,让天空永远乌云密布,闪电交加。更别提海洋下面汹涌的热泉和来自外太空的宇宙射线和陨石了。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第15张

这种环境要是放到现在早就把地球上的生物干翻不知道多少遍了……

不过在当时,这反而成了生命诞生的关键,肆虐的能量引发了一系列化学反应,最终将环境中的部分无机物转化成了相对复杂的蛋白质和可以自我复制的核酸

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第16张

这些有机物在偶然的组合之下形成了一种称之为细胞的结构。

生命诞生了……

早期的厌氧细菌学会了从阳光中偷取能量来维持生存。

这一过程的副产物——氧气渐渐弥漫在大气当中,并在高空形成了臭氧层,阻挡了大部分紫外线。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第17张

这些改变为之后的好氧生物提供了一个更加适宜的环境,进化的车轮也因此跑得更快。

慢慢地,某些生物学会了运动,它们不再是“像牡蛎一样,自给自足,而且孤独”,而是主动去感知和探索这个世界,世界上出现了冒险和好奇心。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第18张

当生物体变得越来越复杂时,它的感觉器官也更加多样化,而且更为复杂,更为精细,更多的有关外界环境的信息被接收进来,与之匹配的,是日趋复杂的神经系统。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第19张

上图里这个生物叫做奇奇虾,是最早进化出眼睛的生物,想象一下当时的水中世界:其他所有生物都是瞎子,只有它看得见,简直就跟开了挂一样,想吃哪个就吃哪个……

脊椎动物率先进化出大脑,它们最先离开海洋,在陆地上开始了新一轮的进化历程。

恐龙逐渐确立了自己陆地霸主的地位,但好景不长,一颗直径10公里的陨石从天而降,以每秒40公里的速度装上地球,杀死了地球上超过70%的生物,也为恐龙带来了灭绝。

这场灾难重置了地球上的生态秩序,在“灾后重建”的工作中,小型的哺乳动物凭借更加高级的生殖方式和更加聪明的大脑迅速占领了生态链的顶端位置。

特别是之后出现的智人进化出了所有生物中最大的大脑,其吸收、处理信息的能力远远超过了生存所需。

《科学指南》丨来开一次跨越138亿年的大车 百科知识 第20张

在解决了基本的生存问题之后,这些闲暇的好奇心转变为对纯知识的渴望。

他们开始对世间万物寻求一个合理的解释

至此,科学诞生了

人们仰望星空,渐渐意识到这颗蔚蓝的小星球并不是宇宙的中心,

它围绕的太阳和其他4000亿颗恒星一同组成了银河系

银河系又和其他数千星系组成了拉尼亚凯亚超星系群

拉尼亚凯亚超星系群又和其他百亿个类似的超星系群一起,挤在了宇宙中一个直径900亿光年的范围内。

而这可能还是只宇宙整体的一小部分。

地球的大小跟宇宙相比之算得上是沧海一粟,而科学让我们得以在脑中装下整片星空,并去探索它的前世今生。

好了~今天的车就开到这了。请各位乘客注意携带好随身物品,有序下车~

哦对了……柴二狗的小卖部开张了……

老铁们真的不来看一下么?(一脸期待)

注:

由于篇幅所限,本文及视频中所述内容只占全书很小一部分。原著厚达1100余页,十分详尽地讲述了各个科学理论的发展及实验验证过程,本文所选部分仅讲述了最后得出的结论。

由于成书年代“久远”,书中许多内容和后来的新理论略有出入,本文及视频中以新理论为主。

emmmmm……科学总是在迅猛发展的。1960-1984这20多年间,不断有新的科学发现出现,阿西莫夫也不得不连续四次更新书中内容。从84年至今,科学世界又发生了翻天覆地的变化,就连“最新”的《科学指南》也显得有些“落伍”了,所以在很久之前这本书就停止印刷,市面上早已买不到了……

关于文中最后用的“沧海一粟”这个词……其实这个词并不准确:一粒小米大概占地球体积的三百亿亿亿分之一,而地球的大小仅占可观测宇宙的四千万亿亿亿亿亿亿亿分之一,展开写就是1/4000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000,沧海一粟远不足描述这么大的体积差异,这么看来……科学知识的匮乏还是限制了古人的想象力……

本文地址:https://www.funtx.cn/794.html
作者授权:除特别说明外,本文由 Fatansy 原创编译并授权 「饭特喜」 刊载发布。
版权声明:本文使用 「署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际」 创作共享协议,转载或使用请遵守署名协议!

发表评论


表情

签到 ← 打字麻烦?那就一键签到好了。