夏恩·L.拉森

很多讀者都知道，我們這代科學(xué)家的抱負(fù)和期許，大都啟蒙于小時(shí)候接觸到的《宇宙》節(jié)目（主持人為著名天文學(xué)家、天體物理學(xué)家與科普作家卡爾·薩根）。在節(jié)目一開(kāi)頭，薩根就提出了一個(gè)非常宏大的想法：“宇宙的大小和規(guī)模，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般人類(lèi)的理解?！?/p>

隨著長(zhǎng)大成人，成為科學(xué)家，我慢慢地也忽略了這么一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)。我學(xué)會(huì)如何書(shū)寫(xiě)表達(dá)龐大的數(shù)字，學(xué)會(huì)在需要的時(shí)候換算米、千米和光年，甚至學(xué)會(huì)使用“瘋狂相對(duì)論者的單位”，把距離、時(shí)間、能量和質(zhì)量全部都用“米”來(lái)度量。這些事情我做過(guò)很多，多到我計(jì)算數(shù)字的時(shí)候馬上就能知道是不是大概沒(méi)錯(cuò)。

科學(xué)家的重要技能就是培養(yǎng)出對(duì)龐大數(shù)字的敏感度，還有判斷數(shù)字是否大致正確的能力。我們花了大量時(shí)間訓(xùn)練自己和學(xué)生，以求能夠精通此道。但這卻完全忽視了薩根的見(jiàn)解———這些龐大無(wú)比的數(shù)字，意味著我們?cè)诤棋钪嬷惺呛纹涿煨。?/p>

遇到太陽(yáng)系步道的時(shí)候，我總會(huì)去走走。這些比例模型展示了太陽(yáng)系的星球排列，將星球的位置依照適當(dāng)?shù)目臻g比例標(biāo)示出來(lái)，讓你感受一下太陽(yáng)系究竟該有多大（更別說(shuō)是宇宙了）。我最喜歡的一條太陽(yáng)系步道位于阿拉斯加的安克拉治，被稱(chēng)為“光速行星步道”———如果你以正常速度走在這條步道上，你走到每個(gè)行星所花費(fèi)的時(shí)間，就等同于光線(xiàn)抵達(dá)該行星所需的時(shí)間。這簡(jiǎn)直太棒了！如果從“地球”開(kāi)始，在你出發(fā)前進(jìn)的同時(shí)用激光筆往海王星照射，你走到“海王星”所花的時(shí)間，就和那支激光筆的微弱綠光抵達(dá)真正的海王星所需時(shí)間相同！

雖然這些模型步道的實(shí)體規(guī)模都很大，但我還是常會(huì)覺(jué)得，這些步道并沒(méi)有把那樣的浩瀚、廣闊用讓我震撼的方式表現(xiàn)出來(lái)。我常常在思考這一點(diǎn)，而且猜想可能確實(shí)是這樣，因?yàn)楫?dāng)我走過(guò)這些模型時(shí)，感覺(jué)十分平常。從“火星”一路散步到“木星”的同時(shí)，我并沒(méi)有真的去思考自己走的距離究竟有多遠(yuǎn)。我會(huì)分心去聽(tīng)我女兒嘰嘰呱呱地說(shuō)為什么冥王星還是應(yīng)該歸類(lèi)為行星，會(huì)邊看鴨子吃水藻，還要閃躲快速經(jīng)過(guò)的登山車(chē)車(chē)手。

但就在不久前，一個(gè)天文學(xué)家朋友給我看了些東西，讓我大為驚奇。這是個(gè)非常簡(jiǎn)單的示范，你也可以自己在家里進(jìn)行，但卻顯現(xiàn)出我在心中描繪的太陽(yáng)系構(gòu)圖錯(cuò)得多么離譜！我想我心里的太陽(yáng)系構(gòu)圖之所以有誤，是因?yàn)槲覀兛偘颜麄€(gè)太陽(yáng)系家族放在一起，好呈現(xiàn)出星球的相對(duì)大小，卻沒(méi)有呈現(xiàn)出天體之間的距離。我們?cè)缫颜莆招乔蛑g的相對(duì)間距，這些距離的推算，是用基本的幾何學(xué)知識(shí)加上巧妙的觀測(cè)，并運(yùn)用物理定律得出的。

讓我告訴你這個(gè)小把戲是怎么玩的。首先拿一條長(zhǎng)條的紙片，長(zhǎng)度約需1米。在一端寫(xiě)下“太陽(yáng)”，在另一端寫(xiě)下“冥王星”。現(xiàn)在將紙對(duì)折之后再打開(kāi)。太陽(yáng)系中位于太陽(yáng)和冥王星之間的是什么？是“天王星”，把它寫(xiě)在對(duì)折處?，F(xiàn) 在，把寫(xiě)著“冥王星”的那一端折到“天王星”，這樣代表“海王星”的對(duì)折處就可以標(biāo)示出來(lái)了。這說(shuō)明什么呢？這顯示出太陽(yáng)系外側(cè)區(qū)域的行星并不多！

現(xiàn)在把寫(xiě)著“太陽(yáng)”的那一端折到“天王星”，在新的折痕處寫(xiě)上“土星”。把“太陽(yáng)”與“土星”對(duì)齊折好，在新的折痕處標(biāo)上“木星”。再把“太陽(yáng)”與“木星”對(duì)齊折好，在新的折痕處標(biāo)上“小行星”。做到這里時(shí)，你的長(zhǎng)紙條有93%是在小行星與冥王星之間。太陽(yáng)系中的這個(gè)部分，便是外太陽(yáng)系?？墒牵谔?yáng)系已知的行星里面，足足有半數(shù)還要擠在“小行星”和“太陽(yáng)”之間！讓我們繼續(xù)進(jìn)行這部分。

把“太陽(yáng)”折到“小行星”，然后把折痕處標(biāo)為“火星”。最后是兩次對(duì)折：將“太陽(yáng)”對(duì)齊“火星”折好，然后將對(duì)折處與“火星”對(duì)齊再折一次。結(jié)果會(huì)有三個(gè)折痕，從“太陽(yáng)”開(kāi)始，依序把這三個(gè)折痕標(biāo)上“水星”、“金星”以及“地球”。這整個(gè)過(guò)程最后的成品，就是一張精準(zhǔn)到不可思議的天體間距示意圖。

現(xiàn)在，好好看一下你的間距模型圖：太陽(yáng)系里還有很多空著的地方；靠近地球的星球最容易前往，但還是非常遙遠(yuǎn)；到月球的距離在圖上大約和鉛筆畫(huà)出的直線(xiàn)相同，搭乘“阿波羅”號(hào)的宇航員卻花了4天才得以跨越這鴻溝般的距離！太陽(yáng)系實(shí)在非常廣大，而宇宙更是浩瀚無(wú)垠。

我想，這張間距模型圖最讓我驚訝的，就是我以為很遙遠(yuǎn)的地方，其實(shí)遠(yuǎn)比我腦中所想的近得多。想想看木星，它位于外太陽(yáng)系，但在圖上，它的距離只有太陽(yáng)到冥王星的1/8！

“宇宙的大小和規(guī)模，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般人類(lèi)的理解?！币苍S真是如此，至少這超出了我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)的范疇。但我們的智力促使大腦去嘗試?yán)斫?，而像這樣巧妙的示范，可以讓你進(jìn)一步思考。所以，現(xiàn)在就拿出剪刀來(lái)，把紙裁好，動(dòng)手折折看吧?。脳鞑鍒D）