1.
每天使用微信的我們,一定對這張照片不陌生。
細心的人會發現,這張圖片上的地球,沒有看到中國。實際上,圖片里地球面向鏡頭的一面,是非洲大陸。為什么一款國產軟件的啟動頁面的圖片,沒有使用帶有中國的亞洲大陸作為正面呢?
這是因為,這張圖片并非電腦制作的合成圖,而來自于一張真正的照片。它的編號是AS17-148-22727,民間給它的名字叫“藍色彈珠”(The BlueMarble)。這張照片是用一臺80毫米鏡頭的哈蘇照相機,在距離地表4萬5千公里的地方拍攝的。下面這張圖是當時的原片:
這張地球大頭貼的故事,得從冷戰說起。而我們的故事,也會最終結束在這里。
第二次世界大戰后,世界上只剩下兩個可以稱為超級大國的國家:美國和蘇聯。在連續經歷兩次全球性大戰的情況下,這兩個大國其中任何一個都會很容易把另一個確認為唯一的危險假想敵國。
在這種局面下外交上的平衡很難維系,因為一個超級大國會視另一個超級大國的任何行動為可能的侵略和挑釁;而在不了解對方力量的情況下,其中一方會夸大對方的力量和危險性。加上兩國之間又形成了根深蒂固的意識形態敵對,導致兩個國家的沖突愈演愈烈,而雙方又忌憚對方的實力不敢直接發動軍事戰爭,最終演化成冷戰。
其實所謂冷戰,就好像劉慈欣筆下的「猜疑鏈」——我不相信你,即使我相信你,我也不知道你是否相信我,即使我相信你相信我,我也不知道你是否相信我相信你相信我......而兩種意識形態下的國家,更難以通過對話達成真正的和平和信任。
由于雙方都彼此忌憚,加之能夠造成大面積平民傷亡的原子彈,冷戰就演變為除了實打實開戰外,其他全部領域的競賽——政治、經濟、文化、娛樂、科技、軍備、社會福利等等。一句話就是:「你看我們XX主義,就是比你們牛」。
而在這個時代,能夠綜合體現科技和經濟能力的,就是航空航天領域。在這個領域的競賽的開始階段,美國是落后于蘇聯的。
1957年10月,蘇聯發射了一枚衛星到地球軌道上,這是人類歷史上第一顆上天的人造衛星。
1961年4月12日,蘇聯宇航員尤里·加加林成為了首次進入太空的人,這使得全美陷入了深深的焦慮。
到了1965年,蘇聯宇航員列昂諾夫第一個完成了太空行走的任務,又給了落后的美國一次沉重的打擊。
那時的美國和蘇聯對待太空——說的不好聽一點兒——就像兩條狗在沙漠中拼命撒尿搶奪地盤,雖然他們花一輩子時間都走不到沙漠的盡頭。
科技領域中,只有第一名會被人記住。于是美國干脆跳過追趕蘇聯進入太空,直接進入下一個階段——登陸月球。這就是六十年代早期提出的阿波羅計劃。
阿波羅是古代希臘神話傳說中的一個掌管詩歌和音樂的太陽神,傳說他是月神的弟弟,曾用金箭殺死巨蟒,替母親報仇雪恨。美國政府選用這位能報仇雪恨的太陽神來命名登月計劃,實在是酸味十足。
與很多人知道的不同,美國人登陸月球不僅僅是阿姆斯特朗那「人類的一大步」的一次,而是一共嘗試7次登月,其中6次都成功登陸了月球。這7次登月,美國一共派出了17艘飛船,命名為阿波羅1號至阿波羅17號。
阿波羅1號由于事故燒毀,2號、3號僅用于開發,4號、5號、6號是進行試驗的無人飛船。阿波羅7號第一次載人在近地軌道完成對接;8號圍繞月球飛了一圈又回到了地球;10號飛到了近月軌道,完成了一半的登陸動作;11號就是第一次登月的載人宇宙飛船。
后來,世界上流傳著很多的謠言,說美國當年其實是造了個假,沒有人實際登陸過月球,那些照片只是在攝影棚中拍攝的。這一點美國官方已經陸續放出大量的證據來澄清,用最直接的回答就是:當年蘇聯在美國安插了大量的情報人員,如果這件事是假的,早就被蘇聯在第一時間曝光了。
當時的美國登月是向全球直播的,而我國因為當時的特殊情況并沒有進行任何的轉播和報道。而關于「為什么在阿波羅計劃之后美國就不再登陸月球了」這個問題,則是因為登月除了彰顯實力并沒什么太大的卵用,且耗資太大。1972年之后,NASA的經費被大幅削減,后續的阿波羅18到20號都因為經費問題沒能再飛向月球。
實際上,在阿波羅11號成功登陸月球之后,美國又成功登陸了5次月球,即后續的12~17號(阿波羅13號由于服務艙的氧氣管發生爆炸而提前終止了任務)。
回到我們地球大頭貼的故事,最后一次成功登陸月球的阿波羅17號的指令長——尤金·塞爾南是曾經參與阿波羅10號登月計劃的老飛行員,他在17號任務中成功完成了在10號任務中沒能實現的登月夢想。
那是在1972年12月,飛船的背面是太陽,前面是地球。整個地球被陽光照得美輪美奐。尤金被眼前壯麗的景色深深震撼,他激動地舉起手中的哈蘇相機,拍攝了上述那張著名的「藍色彈珠」。
40年后,中國的一個團隊開發了一款社交媒體app,用這張照片制作了啟動畫面。
2.
距離地球4萬5千公里的時候,地球看起來就像是一個小小的彈珠。這也是那張地球大頭貼名字的來歷。
那么阿波羅計劃的目的地——月球,離地球有多遠呢?答案是384000公里。這是個什么樣的距離呢?
我們經常能看到地球和月球這樣的照片:
在地面上或者在這樣的照片中,我們感受不到兩者的實際距離。下面這張圖片是真實比例下的地球和月球。
這兩個小小的白點之間廣袤的黑暗,就是人類的腳步目前走過的最遠距離。
在美蘇冷戰的后期,被美國反超的蘇聯把目光投向了更遠的火星。1971年5月,蘇聯向火星發射了兩艘探測器,第一艘墜毀在火星表面,第二艘成功著陸,回傳了20秒鐘的照片和視頻信號,就失去了聯系。
后來蘇聯又做了5次嘗試,均以失敗告終。花了幾百億美金,卻只換回來幾十張照片和一些雜亂的數據,在那之后,蘇聯就終止了火星計劃,并在那之后再沒有打過火星的主意。
我們知道,月球是地球的衛星,上面的這張圖上我們看到的那片黑暗,還壓根不是太陽系中行星軌道的長度。蘇聯登陸火星的計劃一再失敗,其中一項非常重要的原因就是——火星實在是太遠了。
有多遠呢?這在很多人的心里其實一直沒有一個概念,因為我們從小看到的太陽系示意圖是這個樣子的:
然而事實上并非如此。太陽系——應該說宇宙——非常空曠,比你能想象的還要空曠。之所以任何教科書上沒有按照一比一的比例來繪制太陽系,是因為那根本沒法畫。要么需要的紙張太大,要么星球會小的根本看不見。
《萬物簡史》這本書中有一句話描述了這種空曠:「在一張成比例的太陽系圖上,如果將地球的直徑縮小到大約一粒豆子的直徑,土星便會在300多米以外,冥王星會在2.5公里外的遠處(約為一個細菌的大小)按照同樣的比例,離我們最近的恒星比鄰星會在1.6萬公里以外。即使你把一切都加以縮小,使土星像英文的句點那么小,冥王星不超過分子的大小,那么冥王星仍然在10多米以外。」
首先我們來感受一下太陽系里主要那幾個東西的大小比例。
最大的這東西是太陽,下面大一點兒的兩個是木星和土星,最下面那幾個小家伙兒中,右數第二個泛藍的就是地球。我們來放大看一眼。
國外一群天文愛好者想看看真實的太陽系是啥樣子,于是拍了拍腦袋,手工制作了一個按照真實比例制作的太陽系模型。首先,他們把地球制作成一個玻璃彈珠的大小(這也許是向「藍色彈珠」致敬吧),然后比劃一下地球到月球的距離:
然后我們把太陽加進來。
把這個太陽放在模型的中心后,小伙伴們開始放置第一個水星的模型——嗯,水星被擺放在68米開外。
金星被擺到了120米外。
還記得那個藍色小玻璃球嗎?我們的地球,在距離太陽176米外。
站在這個小地球上回看那個1.5米的太陽,和真實的太陽是一樣大的。
后面的行星放進來后,已經無法拍出整個模型的全景了——土星在1.7公里以外,天王星在3.4公里外,下圖中是視頻中海王星的軌道,紅色圓圈中的小黑點,就是運送代表海王星的小玻璃球的越野車。
為了表達截止到海王星軌道的太陽系,整個模型用了半徑為7英里(直徑為22公里)的一個大圓。現在,你知道為什么教科書上沒辦法畫出真實比例的太陽系模型了嗎?
而在這個直徑22公里的巨大場地中,我們的地球,就是這個美麗的藍色彈珠。從第一個仰望星空的原始人開始,我們生生世世就活在這顆小小的玻璃球上面。
在這兒附上這個視頻的地址,建議讀到這里的你,能停下來去欣賞一下。
3.
然而,這幾位年輕人所創建的,還遠遠不是太陽系的整個模型。目前主流科學界的觀點,海王星是距離太陽最遠的主行星(冥王星在不久前由于體積太小被踹出了主行星范疇)。
從下面這張圖,我們能看到海王星的軌道在整個太陽系中占了什么樣的位置。
圖1中,橙色的圓環是木星的軌道,圖2中,深藍色的圓環就是海王星的軌道,右上角那個紅色小點是目前已知離太陽最遠的小行星,叫做Sedna。
我們在把視野拉遠到圖片3,紅色的圓圈就是Sedna的運動軌跡。這哥們繞太陽一周要10500年!
然而這還不是太陽系的全貌,我們再拉遠一點兒看,圖4中,Senda的軌道變成了一個小小的紅色橢圓,外圍那一片藍色的,是叫做奧爾特云的內層。這個奧爾特云,是在太陽系外圍,受到太陽引力影響的上千億顆彗星組成的一大坨物質,時不時的就有那么幾顆不安分地飛向太陽。
而圖4中所展現的,只是奧爾特云的內層,我們只能進一步放大來看,把奧爾特云內層縮小成一個小白點兒,下圖的右側才是奧爾特云(也就是我們所說的太陽系)差不多真正的大小。
看到這兒,你也許又不由自主的產生「太陽系還是挺滿的嘛!」的錯覺。別忘了,我們的圖片為了能讓你看到,不得不把主要的行星畫出來(最少也得占用一個像素點),而其實真實的太陽系內,絕大多數——真正的絕大多數地方,都是空無一物的空間。我手里有這么一張太陽到地球真實比例的圖片,因為它真的很長,我把它留在文章最后,以便那些沒耐性的讀者不用一直往下滑動。
順便說一句,有一個很有意思的網站,叫做「如果把月球縮小為一個像素點」,里面按照1:1的比例繪制了太陽系。網站的下方有一個橫向的滾動條,從太陽開始,向遙遠的各大行星漫游。
回想一下上面那個視頻中22公里范圍內的小玻璃球,你有信心滾動到海王星嗎?反正我沒有滾動完。有意思的是,在滾動的過程中,不時會有一些如「快到了哦」,「騙你的啦,其實還早著呢!」,「所以你知道為啥別的太陽系圖都不按比例畫了吧」,「大部分太空圖都漏掉了最重要的部分——那么多的太空」,「你要買1064個顯示器才能放得下這張圖」等等搞笑的話來緩解你的孤獨感。
網址在這里,有興趣的同學可以打開,去感受一下孤獨吧!
http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html
4.
也許你讀到這里還沒有真正體會到太陽系和宇宙的浩瀚,那我們接著來講地球另外一張照片的故事。
最近我在讀一本書,逢人便推薦。如果你喜歡讀劉慈欣的《三體》,那么這本書我也極力推薦給你。書名叫做《接觸》,作者名叫卡爾·薩根。整本書從「超越數」講起,逐漸展開了一個恢弘無比的故事。如果你不知道什么是超越數并且有興趣知道,可以讀讀我上一篇文章A4紙,謀殺案和囊括宇宙的數字。
說起這本《接觸》和卡爾·薩根這個人,那真叫是來頭不小。
1980年,這位美國著名的天文學家和科普作家推出了一檔公共電視系列節目《宇宙》,一下子火遍全球,有60個國家5億人觀看了它。在整個80年代,沒有任何其他在公共電視頻道中播放的節目超過《宇宙》的收視率。后來根據這部電視節目整理的《宇宙》一書,曾列在《紐約時報》暢銷書排行榜上長達70周之久,在美國印刷了42次,另外還有31個國外版本。
1984年,卡爾·薩根向全世界宣布,自己要寫一部科幻小說,歡迎各界人士競標這本書的獨家出版權。這部一個字都還沒有寫的書,居然賣出了天價200萬美金——這只是預付款。可見卡爾·薩根在科學界和寫作界的重要影響力。這部天價小說,就是卡爾老爺子一生寫下的唯一一部科幻小說《接觸》。
卡爾·薩根一生中參與了許多重要的科研項目,其中一項就是旅行者1號的科學項目。
這個旅行者1號,是1977年9月5日發射升空的,它的主要任務就是——向著宇宙深處一直往前飛,順便發個朋友圈。人們最早看到的土星和木星的大多數照片和數據,都是旅行者1號發回來的。
在這艘探測器上,還非常浪漫地攜帶了一張金唱片,這張金唱片中的內容正是卡爾·薩根領銜的美國宇航局小組負責的。唱片里包含115張圖像以及很多地球上自然界錄制的聲音,以及各國歷史上不同時期誕生的經典音樂作品(包裹中國的《高山流水》哦),還有超過55個地球上不同民族的問候語。唱片封面還細心地用符號語言描述了發行方和播放方式。目的嘛,自然是希望遇到系外高級文明來解讀它啦。
卡爾·薩根是一位天文學家,同時又是一位滿懷詩意的科普作家。他一直希望能夠在這次行動中拍攝一張引起人們深思的照片。在旅行者1號不斷前進的過程中,他一直在等待這個機會。
1981年,旅行者1號飛過了土星,1986年飛過了天王星,1989年飛過了海王星。到了這個時候,旅行者1號的主要任務基本已經完成,卡爾等待的時機到了。他向NASA提出了自己的要求——希望旅行者1號在飛到太陽系邊緣的時候,轉過頭來拍一張回眸地球的照片。
這個要求受到了NASA科學家們的強烈反對,因為在這么遙遠的距離讓旅行者上面的相機扭轉180°,要耗費飛船上所剩無幾的能量,又沒什么實際用途。而在這個時候,前面提到的美蘇冷戰已經到了尾聲,由于政府方面逐步撤資,NASA也準備解散負責旅行者1號操作的科研小組。
情急之下,卡爾·薩根動用自己在科研圈的人脈關系,直接找到了NASA的副局長,在科研小組被解散之前,也在旅行者1號的燃料被耗盡之前,調轉鏡頭,拍下了64億公里之外對地球的回眸。
在拍照的那一刻,太陽光正好照耀在飛船的金屬上,而地球就被埋在這一束金屬光線中,暗淡無比,小到只占照片上的0.12像素。這張照片被傳回地球后,引起了巨大的轟動——我們世世代代賴以生存的、那個在「藍色彈珠」照片中美麗無比的星球,在64億公里之外,竟然是這個樣子。這張照片被人們命名為「暗淡藍點」。
如果沒有特別的標注,你甚至無法將地球和照片上其他的噪點區分開來。后來,卡爾·薩根在他的同名科普書《暗淡藍點》中寫道:
我們能夠解釋這張照片中的藍點,僅僅因為它是我們居住的家園。而如果一個外星文明造訪太陽系,他們不會覺得這個暗淡的藍色星球有什么特別——比如海王星就也是藍色的。
再看看那個光點,它就在這里。那是我們的家園,我們的一切。你所愛的每一個人,你認識的每一個人,你聽說過的每一個人,曾經有過的每一個人,都在它上面度過他們的一生。我們的歡樂與痛苦聚集在一起,數以千計的自以為是的宗教、意識形態和經濟學說,所有的獵人與強盜、英雄與懦夫、文明的締造者與毀滅者、國王與農夫、年輕的情侶、母親與父親、滿懷希望的孩子、發明家和探險家、德高望重的教師、腐敗的政客、超級明星、最高領袖、人類歷史上的每一個圣人與罪犯,都住在這里——一粒懸浮在陽光中的微塵。
在浩瀚的宇宙劇場里,地球只是一個極小的舞臺。想想過去的血流成河,那些蕓蕓眾生為帝王將相而流的血,只為讓他們在光榮和勝利中成為瞬間的偉人,去占有那一個小點中的一小部分。想想那無盡的殘酷,圖像里那一個小點的某個角落的民眾,每天把殘酷施加到與他們沒有區別的另一個角落的同胞身上,他們之間的誤解如此頻繁,他們多么渴望殺死對方,他們之間的憎恨又如此狂熱。
我們在裝模做樣,我們自以為很重要,妄想著我們人類地位特殊,在宇宙中與眾不同,這一切,都因這泛著蒼白藍光的小點而動搖。我們的星球,不過是一粒孤獨的微塵,籠罩在偉大的宇宙黑暗之中。 我們默默無聞,沉浸在無盡的浩瀚里,沒有一絲線索顯示,除了我們自己,沒人能拯救我們。
一直有人說天文學是令人謙卑,同時也是一種塑造性格的學問。對我來說,希望沒有比這張從遠處拍攝我們微小世界的照片更好的示范,去展示人類自負和愚蠢。對我來說,這強調了我們應該更加親切和富同情心地去對待身邊的每一個人,同時更加保護和珍惜這暗淡藍點,這個我們目前所知唯一的家。
也許你會覺得,這沒什么好驚奇的,在很遠的地方拍攝,任何星球都會變得很小嘛。然而我們回顧一下前文所述的海王星軌道在太陽系中的位置,就會發現,其實旅行者1號真的沒有飛很遠。
我們說到這張「暗淡藍點」的拍攝地是距離地球64億公里,而廣義太陽系(奧爾特云外層)距離我們大約是18萬億公里,也就是旅行者1號拍攝這張照片的時候,剛剛走完了太陽系的3000分之一。
打個比方來說,如果整個太陽系是一個足球場,那么旅行者1號剛剛離開了中心5厘米的長度。在這個距離下,地球就是這樣的一個小點,如果旅行者1號再往前走0.5光年,那么在它看來,太陽就會完全淹沒在宇宙中無窮無盡的星空中,再也看不出什么特殊了。
旅行者1號飛到海王星軌道外,用了13年,它還需要再飛2萬年,才能飛到奧爾特云的邊緣,再花上2400年穿越奧爾特云。
在那之后,等待它的是更加廣袤而空無一物的浩瀚空間——它至少需要再飛上6萬年,才有可能飛到另外一個星系。走完這6萬年的歲月——如果能夠走完的話——它才剛剛到達4光年的距離。這個4光年,就是銀河系中恒星之間的平均距離。
銀河系中包含的恒星數量,目前認為有1000億到2000億顆,這大概是地球人口總數的20倍——你可以想象,地球上所有人類的手指頭和腳趾頭加起來的數量,就相當于銀河系中恒星的數量——而它們的平均距離,用我們這個文明最優秀的探測器,需要飛上6萬年。
在銀河系外,是以10萬甚至百萬光年計算的虛空,而虛空之外,又是茫茫多的星系。
哈勃望遠鏡拍攝了一張照片叫做「深空」,選取了整個星空中大概2400萬分之一的區域進行拍攝,這個區域相當于你把一枚硬幣舉過頭頂,所覆蓋的天空區域。
這張照片中的亮點不是恒星,而是星系。在這張覆蓋天空2400萬分之一的照片中,哈勃就拍攝到了超過3000個星系。每一個星系中都至少包含上千億顆太陽這樣的恒星。
目前我們能夠觀測到的星系數量至少有一千多億個,這大概又是每個星系中恒星的數量。
還記得剛剛我們說過手指腳趾的比喻嗎?現在設想地球上70億人中有一個隨機的人走到你身邊,對你伸出他的手指頭說:看,我這個手指頭上面有一千億個原子,其中一個原子的周圍旋轉著一顆小小的電子,這個電子與整個世界其他所有的人手指頭上的所有原子周圍的所有電子都不一樣。就在這顆電子之上,誕生了極其偉大的文明,發動了無數次戰爭,并且有兩個大國正在進行冷戰,其中一個大國還發射了飛船,拍攝了這顆電子的照片。
你覺得他說的話是事實的可能性大,還是他瘋了的可能性更大呢?
然而實際上,如果把廣袤的宇宙比作地球,我們的地球就是這樣一顆飄蕩在隨機的一個人類手指頭上,繞著數以千億計算的原子中的一顆旋轉著的,不起眼的電子。
在那里,人們愛戀,奮發,頹廢,殺戮,爭奪,瘋狂,自大,哭泣,歡笑,欺騙,貪婪,并堅定的認為,自己就是一切的中心。
故事講到這里就接近尾聲了,我們再度回看微信啟動界面那一張「藍色彈珠」,回看拍攝它時美蘇之間為爭奪星球霸主而發動的冷戰,回看人類那在宇宙尺度來看眨眼之間內發動的無數次戰爭,回看那些我們自認為可以感動宇宙的科學進步,回看我們每天看到這張「藍色彈珠」后啟動那一款軟件后,看到的各色人生和愛恨情仇,會不會別有一番味道呢?
最后,放出我之前答應各位的那張長長的圖片,圖片來自果殼網,按照一比一的比例繪制了太陽到地球的距離。各位可以再次領略一下宇宙的尺度和空曠,如果你不愿意繼續向下滾動,那么這篇文字就到此結束了。我們下次再見。
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