目录:
D1章 起源
从神话到宇宙学,从史前到1900年
D2章 宇宙理论
爱因斯坦的引力理论如何蕴含了宇宙创生的那一刻
D3章 大辩论
对宇宙的观察如何推断出宇宙的膨胀
D4章 宇宙的异端
理论和观测是如何走到一起给出大爆炸模型的
D5章 模式的转变
各种相互竞争的宇宙学理论之间的战斗终于结束
D6章 尾声
大爆炸模型的突出问题是什么
附录:什么是科学?
词汇表
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D3章 大辩论(部分)
到了大辩论这年,沙普利已经确立了自己作为新一代有前途的天文学家的地位,但他还是感到柯蒂斯浓重的阴影笼罩着自己,因此,D他们乘坐的南太平洋列车在亚拉巴马州抛锚时,他高兴地感到终于有机会摆脱对手的恐吓性做派了。沙普利把时间花在了寻找车厢周围的蚂蚁上,这方面他已经研究并收集了许多年。
图 39 大论战的两个主角:年轻的哈罗·沙普利(左),他相信星云位于银河系之内;ZS的希伯·柯蒂斯,他认为星云是D立的星系,远在银河系之外。
D大辩论的夜幕终于降临时,沙普利的神经已被会议议程的主要事项——长篇大论的颁奖仪式——弄得J度疲劳。对获奖者的表彰和获奖者的演讲似乎没完没了。D时没有一滴酒可以帮助提振精神,因为禁酒令在那年的早些时候开始生效。在台下,爱因斯坦低声对他的邻座说道:“我刚刚得到了一个关于永恒的新理论。”
Z后,大辩论终于占据了舞台中心,D晚的主项正式拉开序幕。沙普利率先开始发言,他给出了星云在银河系内的理由。在演讲中,他依靠两个证据来支持他的观点。1先,他讨论了星云的分布,它们一般都处于银河系扁平平面的上方或下方,J少在银盘平面本身之内,这个带状区域J是后来众所周知的隐带。沙普利这样来解释这种情形,他声称星云是一团孕育新生恒星和行星的气体云。他认为,这样的云团只存在于银河系的上方和下方可触及的地方,并随着恒星和行星的逐渐成熟而飘向平面的中心。因此,他可以根据银河系是W一的星系这一点来解释隐带。然后,他转向他的对手,声称隐带与他们的宇宙模型不兼容:如果星云代表的是穿插在整个宇宙中的星系,那么它们应该出现在银河系周围的各个地方。
沙普利的D二个证据是1885年曾出现在仙女座星云的一颗新星。顾名思义,新星不是新的恒星,而是一颗原先FC暗淡的恒星在亮度上突然增强的结果,其能源得自对其伴星的盗取。1885年的这颗新星的亮度只有整个仙女座大星云的亮度的十分之一,如果仙女座只是由位于我们银河系边缘上的少量恒星构成的话,这一点JFC好理解。但如果仙女座,像他的反对者所声称的那样,是一个自成一体的星系,那么它J将由上千亿颗恒星组成,而新星(其亮度是仙女座的十分之一)J会像亿万颗恒星加起来一样亮!沙普利认为这是荒谬的,因此W一合理的结论J是,仙女座星云不是一个D立的星系,而只是我们银河系的一部分。
对于一些人来说,这种水平的证据是绰绰有余了。天文学史专家艾格尼丝·克拉克事先已了解沙普利的证据,并在此之前曾写道:“现在我们可以信心十足地说,没有一个称职的思想家,面对所有这些可获得的证据,仍坚持认为单个星云是一个与银河系等级相同的恒星系统。”
然而对柯蒂斯来说,事情还远远没有解决。在他看来,沙普利例举的情形有弱点,他攻击他的两个主要论点。两人都有35分钟的时间陈述各自的理由,但是他们的风格迥异。沙普利给出的是一个基本上非专业性演讲,旨在让来自不同学科的科学家都能听懂。而柯蒂斯则从细节上提出了无情的反击。
关于隐带,柯蒂斯认为,这是一种错觉。他认为,星云,作为星系,是对称地点缀在空间各处的,并且远远超出了银河系范围。依据柯蒂斯的理解,天文学家无法看到银河系平面内的很多星云的W一原因,是因为它们的光被占据银道面的所有恒星和星际尘埃阻断了。
接下来是对沙普利的另一个支柱——1885年的新星——的攻击。柯蒂斯不认为这里有什么异常。在星云的旋臂里人们已经观察到许多其他新星,而且它们全都比ZM的仙女座新星要微弱得多。事实上,观测到的大多数星云新星都是这样J其微??弱的,柯蒂斯辩称道,这证明星云一定是遥远得令人难以置信,远远超出了银河系的范围。总之,柯蒂斯不准备仅仅因为一颗35年前的明亮的新星J放弃自己珍爱的模型。柯蒂斯再次重申了他的未经证实的多星系模型:
在思想家心目中所形成的概念中很少有比这个想法更重要的了。这J是说,我们,在数以百万计的恒星所构成的银河系中的一个恒星的小卫星中的微不足道的居民,可以CY其界限而看得更远,并看到其他类似的星系,它们的直径有数万光年,每一个都像我们银河系这样,由上十亿颗太阳组成,而且,在我们这样做的时候,我们正渗透到更大的宇宙中,其距离从五十万至一亿光年不等。
柯蒂斯在他的演讲中还提出了各种其他证据,有些用于支持他自己的理论,有些用于攻击沙普利。他相信他已经提出了一个令人信服的理由,并在不久之后写信给他的家人道:“华盛顿的辩论圆满收场,我一直认为我的表现相D出色。”但事实是这场辩论没有明确的胜利者,如果说有那么一点偏向于柯蒂斯的观点,沙普利也是将其归因于风格而非实质内容:“我记得,我宣读我的论文,柯蒂斯介绍了他的论文,可能他不用介绍得很充分,因为他是一个善于表达的人,不怯场。”
大辩论对于将注意力集中到一个远未解决的问题上的成效并不大。但它敏锐地反映了引导进行科学前沿研究的性质,在科学前沿,相互竞争的理论彼此相互校正,所依据的却只有Z薄弱的硬数据。每一方用来支撑自己观点的意见都缺乏严谨、细节和体量,因此太容易被反对者贴上数据有缺陷、不准确或随意解释的标签。除非有人能够确立一些具体的观察手段来可靠地给出星云的距离,否则这些竞争性理论都不过是猜测。理论的可接受性似乎取决于其支持者的个性,而不是任何真实的证据。
大辩论涉及人类在宇宙中的位置,解决这个问题需要在天文学上有重大突破。一些科学家,如大众天文学作家罗伯特·鲍尔,认为这样的突破是不可能的。在《天堂的故事》一书中,他的观点是天文学家有知识上的局限性:“我们已经到达这样一个点,人的智力开始无法让他看清前途,他的想象力已被其试图实现其已有知识的努力所压垮。”
一些古希腊人在驳斥测量地球的大小或到太阳的距离等可能性时也有过类似的表述。然而,D一代科学家,包括埃拉托色尼和阿那克萨哥拉,发明了一系列能让他们量度地球和太阳系的技术。随后,赫歇尔和贝塞尔采用亮度和视差的方法来测量银河系的大小和恒星的距离。现在,是到了该有人站出来发明一种可以跨越宇宙的衡量标准,一种可以解决星云的真正本质的方法的时候了。
显示全部信息这本书的语言风格,我用“克制而又深沉”来形容最为贴切。它没有故作姿态地去迎合大众,反而以一种近乎严谨的、但又不失温度的方式,引导读者去直面那些令人敬畏的未知。与其说这是一本科普书,不如说它是一部关于“我们如何知道我们所知道的”的编年史。作者对科学史的梳理极其到位,通过穿插介绍那些伟大科学家的生平轶事和他们的思想碰撞,让冰冷的物理定律鲜活了起来。你看,爱因斯坦的广义相对论如何与量子力学产生了深刻的张力,然后又是哪些天才的洞察力,才最终将这些理论框架拼接起来,试图描绘出整个时空的完整蓝图。这种对科学思想脉络的精妙梳理,极大地增强了阅读的厚重感,让你在为宇宙的尺度感到渺小时,也为人类心智的深度感到震撼。它要求你投入注意力,但给予你的回报,远超你的付出。
评分这本书最打动我的,是它字里行间流露出的那种对自然秩序的深深敬畏与探索的激情。它不仅仅是在解释“什么发生了”,更是在探讨“为什么必须是这样”。特别是对早期宇宙暴胀理论的论述,虽然它在细节上仍有争议,但作者清晰地阐明了它如何优雅地解决了视界问题和磁单极子问题,这种理论的“美感”被描绘得极富感染力。它让人意识到,宇宙的运行遵循着一套极其精妙、且似乎是不可避免的法则。书中的每一个模型、每一次观测,都像是侦探小说里的关键线索,共同指向一个宏大而统一的真相。阅读它,就像获得了一副特殊的透镜,让你能够透过日常的琐碎,重新审视我们所栖居的这个时空框架的非凡起源。它让人感到既渺小,又与这无边宇宙的壮丽叙事紧密相连。
评分阅读这本书的过程,就像是经历了一场高强度的智力攀登,但幸运的是,每当我觉得快要迷失在量子涨落和暴胀理论的复杂性中时,作者总能巧妙地设置一个清晰的休息站,用一个精妙的比喻或一个历史上的关键转折点来重新锚定我的理解。这本书的叙事节奏把握得极好,从早期宇宙高能粒子的混沌初开,到引力波的涟漪穿透时空,每一个篇章的过渡都显得水到渠成,毫不拖沓。尤其是在讲解宇宙微波背景辐射(CMB)的发现历程时,那种科学探索中的曲折与最终拨云见日的激动,被描绘得淋漓尽致。我仿佛亲身站在那些奠基性的实验现场,感受着数据分析室里灯火通明的紧张氛围。这本书的厉害之处在于,它不仅仅是知识的堆砌,更是对人类认知边界不断拓宽这一伟大事业的致敬,让你在了解宇宙如何形成的同时,也深深地理解了“科学方法”的强大与魅力。
评分这本关于宇宙起源的著作,实在是一场思想的盛宴。作者以一种近乎诗意的笔触,勾勒出了从奇点到如今浩瀚星河的壮阔图景。它不像某些科普读物那样,将枯燥的物理公式硬塞给读者,反而更像是一部由时间亲手书写的史诗。我特别欣赏它对“时间”本身概念的探讨,那种深入骨髓的哲学思辨,让人在仰望星空时,不再仅仅是惊叹于宏大,更能感受到自身存在于这场演化洪流中的微小却又奇妙的联结。阅读过程中,我好几次停下来,合上书本,默默思索着那些关于“为什么”和“如何开始”的终极问题。文字的韵律感极强,即便是描述黑洞引力坍缩这样极端暴力的物理过程,读来也有一种庄重的美感,仿佛能听到宇宙创世时的低语。它成功地将最前沿的宇宙学理论,转化成了一场引人入胜的故事会,让普通人也能窥见物理学家们夜以继日探寻的真理的冰山一角,这份对知识的敬畏和清晰的表达,是极为难得的。
评分说实话,刚拿到书时,我还有点担心内容过于艰深晦涩,毕竟主题是宇宙的起点,那往往是理论物理最抽象的部分。然而,这本书的结构设计简直是教科书级别的范本。它采用了“螺旋上升”的讲解方式,先用最宏观的图景抓住读者的好奇心,然后在不同的章节中,层层递进地引入更深层次的物理机制。例如,在首次提及暗物质和暗能量时,作者只是做了一个现象学的描述,让你意识到现有模型存在巨大漏洞;等到后续章节,才开始逐步揭示现代物理学试图如何用这些神秘成分来修补宇宙的结构方程。这种循序渐进,保证了读者的心智负担始终在一个可控范围内。读完之后,我感觉自己对“为什么宇宙是现在的样子”有了一个结构化的、逻辑自洽的理解,而不是零散的、相互矛盾的知识点,这才是真正有价值的科普作品所能达到的高度。
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