宇宙：我們的不死慾望和英雄夢想
重型獵鷹發射場景 圖片來源：SpaceX
作者寫在前面：
2018年2月7號，我收到了一份來自宇宙的巨大驚喜。
先是重型獵鷹成功升空，導致凌晨五點我激動得睡意全無：
我們朝大規模商業航天又進了一步，我們的孩子，將真正有機會在太空旅行中遙望美麗的母星地球；
即將有一個人造物在火星和地球之間運行數億年，Made On Earth By Humans （在地球上由人類製造），讓我們即使在滅絕之後也可以被發現和銘記；
還有來自於獵鷹團隊的極致中二和極致浪漫，就像科幻小說《銀河系漫遊指南》(The Hitchhiker"s Guide to the Galaxy)所指導的那樣，給「宇航員」Starman配備了毛巾、指南、和「Don"t Panic」的忠告。
但更大的驚喜還在後面。兩個半小時之後，我收到了一封來自LightSail項目的郵件，告訴所有的資助人：重型獵鷹完成試飛後最先要做的事情之一，就是將我們的太陽帆送上太空！
這是大概兩三年前，我在美國著名的眾籌網站KickStarter上資助的一個項目。作為回報，每個支持者的名字，都將隨著薄薄的太陽帆進入太空。我從未想過有一天它會成真——畢竟，默默地擁有這個夢想本身就已經足夠浪漫美好——而現在，我的小小的、平凡的名字，真的要被最厲害的獵鷹帶向群星了！
寫下這幾句話的時候，我仍然激動得熱淚盈眶渾身發抖。好像冥冥之中宇宙將你不經意間做過的事情都串在了一起，然後bang！突然之間看似最不著邊際的夢想就成真了！
在下面這篇文章里，我想和你探討一下探索宇宙的意義。文章寫了很久也有點長，因為有太多有趣的事情想要和你分享，但最最重要的事情，是我想要用自己的故事告訴你：
在仰望星空的時候，我們每一個人都是一樣的。即使無法成為一線科研人員，我們也可以作為一個普通人參與創造和感受奇蹟，享受星空帶給我們的震撼、感動和啟發。
To boldly go where no man has gone before。
勇踏無人之境。
這是我們真正意義上，不死的慾望，和疲憊生活里的英雄夢想。
正文：
很小的時候，我常需要在晚上八九點鐘走一小段路去奶奶家。路並不遠，也頗安全，只是冬天的晚上往往行人稀少，一個把自己裹成球的小孩兒走在路上常常覺得孤寂，我便常常抬頭看天，並且結識了一位忠誠勇敢的朋友。
它是冬季夜空中最閃亮的英雄，獵戶座Orion。我對它是如此地熟悉，以至於直到今天，即使在北京這樣光污染嚴重的巨大城市裡，只要天氣晴朗，我仍然可以飛快地在星河中發現它那三顆星星組成的明亮腰帶，以及周圍那個巨大的、恆定不變的四邊形。
獵戶座星圖
它是個很好的朋友，沉默不語，但從不缺席。因為它的緣故，我對星空宇宙，抱有一種很親切的情誼，總覺得它們的沉默里有無盡的故事要講給我聽。因此從9歲有了基本的閱讀能力開始，我就一直在各種各樣的書籍和影像中尋找星空的秘密。
從相對論到量子力學，從黑洞到暗物質，人類對於宇宙的探索是一部宏大的史詩，而這種宏大不僅僅來自於對物理真相的無盡求索，更來自於在這上下求索中我們獲得的對於自我和世界的認知。
奇蹟就在身邊
以我們老朋友獵戶座為例。位於它閃亮腰帶最中間的參宿二，離我們有2000光年左右的距離，在宇宙尺度上看算是我們的近鄰。
這個距離意味著什麼呢？當我在北方的夜晚里凝望它的時候，落入我眼睛內的光子在2000年前就出發了。如果參宿二上有智慧生命在此刻凝望地球，那它看到的也會是地球在2000年前發出的光子所描繪的圖像。那個時候，耶穌剛剛誕生，大漢和羅馬帝國各自在東西方煌煌而立，龐貝古城尚未被火山灰掩埋，洛陽城也還未收到來自遙遠天竺的佛經。
所以，當我們抬頭望向夜空的時候，就像是乘坐了真正的時間機器，有一整個宇宙的歷史在你面前徐徐展開。看近一點，是半人馬座α星C，離我們最近的恆星，講述四年前的故事；看遠一點，是離我們250萬光年的仙女座星系，告訴你遠在人類歷史發生之前的奇蹟。
仙女座星系, NASA 2015 /08 /30
Image Credit & Copyright: Robert Gendler
甚至，我們現在可以用一個簡單到不可思議的方式看到創世之光的餘溫，就在你的客廳里，隔著一個電視遙控器的距離。
嬰兒宇宙大概在38萬歲的時候迎來了屬於它的第一道光輝，而這道光輝在各個方向上以驚人的均勻性傳遍寰宇，僅有極微小的波動。隨著我們的宇宙逐漸膨脹，光波被拉長，能量逐漸降低，最終以微波輻射的形式在1965年被美國兩位科學家發現。現在，我們打開電視機看到的滿屏雪花，其中有1%就來自於137億年前的第一道光芒。
當我們意識到這一點，意識到奇蹟就在你我觸手可及的地方，世界就變成了一個巨大的探險樂園。下一次抬頭看向滿天繁星的時候，我相信你會一樣充滿驚嘆和敬畏，你會意識到此刻也是過去，未來已經發生，星星們沉默不語，然而講述了一整個宇宙的故事。
不完美創造了眾生
創世之光的餘溫，宇宙微波背景輻射（CMB），可以認為是我們的宇宙在襁褓期拍攝的一張照片。
這張照片長這樣：
宇宙微波背景輻射全圖 圖片來源：NASA
藍色的地方代表溫度稍微低一點，紅色的地方代表溫度稍微高一點。「稍微」是什麼概念？整個背景輻射的溫度大概比絕對零度高2.725開爾文（溫度變化1攝氏度，相當於變化了1開爾文），而紅色與藍色之間的溫差大概是0.0002度。也就是說，在整個宇宙尺度上的背景輻射是如此的平滑均勻，僅有不到萬分之一的溫差。
這萬分之一的溫差告訴我們的是，在宇宙的嬰兒時期，物質的分布也「幾乎」是均勻的，只是略有「不完美」，有的地方比別的地方稍微稀薄了那麼一點點。但這一點點的差異就足夠了。略稠密的地方比其他地方稍微多出來的那一點點引力，將周圍的物質不斷拉向自己，物質不斷聚集，星辰們一顆接一顆地誕生，核聚變創造了新的元素，而這些新元素，組成了我們每一個人的眼睛、大腦、心臟，構建了我們賴以生存和探索世界的軀體。
幸虧我們得到的是一個不完美的宇宙。正是「不完美」，造就了了今天我們見到的瑰麗又奇妙的星系和生命。
霍金老爺子有話說 圖片來源：BBC《與霍金一起了解宇宙》
好的問題比答案更重要
兩年前，我有幸在牛津大學見到了艾薩克·牛頓爵士那部開天闢地的《自然哲學的數學原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）的拉丁文首版。那一刻真的有頂禮膜拜的衝動。這部煌煌巨著將上至天體運行、下至潮起潮落的自然規律都囊括其中，奠定了整個經典物理學大廈的基礎，直到今天都在指導我們在日常尺度上絕大多數的運動行為。
而這一切，都來自於爵士在看到蘋果落地這一再司空見慣不過的現象時問出的一個問題：為什麼蘋果會直接掉在地上？
除了這個耳熟能詳的例子，整個人類科學的進步都是建立在不斷提問的基礎上的。有時候，這些問題離現實生活很遙遠，古希臘人泰勒斯在公元前六世紀就開始追問「世界的本原是什麼」；有時候，問題來自於我們熟悉到幾乎不會發問的日常，比如著名的「奧伯斯佯謬」：夜晚的天空為什麼是黑的？
這個問題如此天真簡潔，卻直指「宇宙是否有創世之時」這樣宏大的，幾乎屬於宗教神學領域的命題。
夜空是暗的——那意味著沒有足夠的光子進入我們的視線。但是我們已經知道在夜空的各個方向，都有足夠數量的恆星在發光。
假如宇宙真的無始無終永恆存在，那麼光就有足夠的時間飛向我們，我們視線可及之處，都會被各個方向的恆星照亮（即使恆星和地球中間隔有不發光的塵埃，這些塵埃也會在無盡的時間裡被加熱到可以發光的程度）。
光的速度也不可能是無限的，否則我們一樣會看到一個明亮的夜空。
所以，宇宙必有起源之時，在它有限的年齡里，有些恆星的光芒，還來不及抵達我們探索夜空的眼睛。或者，星星們都在離我們遠去，以至於它們會逐漸消失在夜空里。
那麼宇宙到底有多少歲？光的速度到底有多快？光是否需要介質傳播？星星們以什麼樣的速度在離我們遠去？新的問題催生了新的探索，而這些新的探索，將讓一些偉大的名字，哈勃、愛因斯坦、勒梅特、霍金，如同璀璨的群星一樣被我們銘記。
大爆炸模型：一個有限年齡的宇宙 圖片來源：Graphic News
追求真理，哪怕它並非如你所期
上文提及的諸多探索里，曾經有一個「最成功的失敗」，也就是著名的「邁克爾遜-莫雷實驗」。當時大家認為，光作為一種波，需要一種叫做「以太」的傳播介質。
但以太看不見摸不著，怎麼檢測呢？兩個聰明的科學家想到，就像在行駛的車上伸出手去我們可以感受到風一樣，地球在「以太」中穿行，也會感受到「以太風」。那麼只要證明光在「順以太風」和「逆以太風」的方向上傳播速度不同，我們就可以知道以太確實存在了。
實驗的細節在此不做詳述，但結果出乎整個物理學界的意料。光很倔強。無論兩位科學家如何努力，得到的結論都是：
光的傳播速度不變。
你可能覺得，不變就不變，有什麼好震驚的。但正是光速不變這件事情，奠定了愛因斯坦著名的相對論的基礎，進而引出了你可能在電影《星際穿越》(interstellar) 中看到過的，時間會在高速運動中（或巨大引力場如黑洞附近）變慢的推論——而這個推論，完全打碎了我們在日常生活中「時間對每個人都是一樣的」的經驗認知。
星際穿越時間軸by DOGAN CAN GUNDOGDO，注意在巨浪星附近嚴重的時空畸變，巨浪星一小時等於飛船上的七年
在這一輪的探索中，首先我們拋棄了以太，接著我們又拋棄了絕對的時間。然而在物理學發展史上，還有更多的，完全反直覺的理論被發現和驗證，尤其是在詭譎的量子力學領域。
曾經顛覆了經典物理學的愛因斯坦，也曾經因為不肯放棄一個溫暖有規律的宇宙，和玻爾在鬼魅般的量子糾纏現象上有過爭論。而最終的實驗結果，用英國物理學家貝爾的那兩句著名的話來說就是：
愛因斯坦的理論始終如一，明確又直接，但是是錯的。
玻爾的理論前後矛盾，混亂又模糊，但是是對的。
真相，在很多情況下，都可能並不如我們所預期，甚至令人感到迷惑和不安。但，正是不斷發現、驗證、打破、追問、再發現的過程，幫助我們一點點地取得進步。這是探索必經之路，也是探索的樂趣所在。
Don"t Panic. 別慌！
說了這麼多，你可能會問，這些發生在遙遠到幾乎不可想像的時間和空間里的事情，既不能吃也不能用，對我們的生活到底有什麼意義？
1970年，有一位名叫Mary Jucunda的修女也問過NASA同樣的問題：地球上還有那麼多飢餓的兒童，為什麼要在火星探索的項目上花費數十億美元？
NASA的回信很長，而且非常感人。回信人Ernst Stuhlinger真誠地寫到：
每年，都有大概一千項從太空項目中發展出來的新技術被用於日常生活中…太空項目是科技進步的催化劑。…它開闊了人類的視野，讓我們如此直觀地感受到地球是廣闊無垠的宇宙中如此美麗而又珍貴的孤島，同時讓我們認識到地球是我們唯一的家園。
但更重要的，是除了「新技術所提供的生活品質的提升」之外，「隨著對宇宙研究的深入，我們對地球，對生命，對人類自身的感激之情將越深。」
他說的對。在宇宙無窮無盡的可能性里，最讓人驚嘆的事情，其實就是人類自身。
我們的宇宙巨大到難以想像，擁有10^22 個以上的恆星，比地球上所有沙粒的數量還要高5-6個量級。也就是說，地球上每一粒沙子，都對應著宇宙里至少10000顆以上的恆星，而我們的太陽不過是其中最普通不過的一顆。
在這顆普通的恆星周圍，那個比塵埃還要渺小的藍色行星上，有一些在宇宙尺度上連「朝生暮死」都談不上的小小生命，在短短几千年的文明史內，就擁有了探索這個宇宙最深層次秘密的能力。而他們擁有的全部，不過是1400克的大腦，不斷發問的勇氣，和不斷探索的好奇心。
這簡直是宇宙間最偉大的奇蹟，每每念及，都讓人震撼不已。萬千世界如恆河沙數，而我們站在小小一隅不斷地追問未知。
這是過程，也是結局，是追尋，也是獎勵，是世界，也有關我們自己。
最後，用最早的天文學著作，托勒密《天文學大成》(Almagest)的卷首作為結語：
我本凡人，命若蜉蝣。但當我追尋天體運行的軌跡，我胸懷喜悅，身離凡塵，與神同在，盛饗歡愉。
I know that I am mortal by nature and ephemeral, but when I trace at my pleasure the windings to and fro of the heavenly bodies, I no longer touch earth with my feet. I stand in the presence of Zeus himself and take my fill of ambrosia.
這就是我們不斷探索宇宙的原因。
作者簡介
作者簡介：沿陸君，二十年科幻迷，八年戰略師。不夠文藝，一直好奇；還算聰明，但更喜歡有趣。並非理論物理或宇宙學專業人士，上文如有紕漏之處，歡迎各位大神指正。
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