Book Notes on the Astrophysics for People in a Hurry

给忙碌者的天体物理学

  • 我们所知道的是,我们可以毫不犹豫地断言的是,宇宙有一个开始。宇宙在继续演化。而且,是的,我们身体里的每一个原子都可以追溯到宇宙大爆炸,以及50多亿年前发生爆炸的大质量恒星里的核聚变。

  • 我们是获得了生命的星尘,然后被宇宙赋予了发现自我的使命——而我们的旅程才刚刚开始。

  • 因此,氦成为元素周期表里第一个也是唯一在地球以外被发现的元素。

  • 科学的繁荣不仅在于物理定律的普适性,也体现在物理常数的存在和持久性上。万有引力常量,经常被科学家亲切地称为“大G”(big G),它就为牛顿的引力方程提供了引力常量大小的测量值。这个量已经默默地接受了亿万年物转星移的检验。如果你做相关计算,你可以确定恒星发光和大G的关系非常紧密。换言之,如果大G在过去稍稍有所不同,那么太阳能量输出的变化就会比任何生物、气候或地质记录显示的变化要大得多。 这就是我们宇宙的统一性。

  • 大爆炸之后,宇宙的主要议程是膨胀,原本在空间中集聚的能量被不断稀释。随着时间的推移,宇宙变得越来越大、温度越来越低、亮度越来越暗。此时物质和能量以一种不透明汤的形式共存,其中电子不断与无处不在的光子发生散射。

  • 例如,在19世纪,科学家们测量了太阳的能量输出,并证明了它对我们的季节和气候的影响,而这远在任何人知道太阳能量是由核聚变产生的之前。现在看起来很可笑,但当时最好的想法是,太阳是一大块燃烧的煤炭。

  • 可能发生的最糟糕的情况是,我们发现暗物质根本不包括物质,而是其他东西。我们是看到了来自另一个维度的力的影响吗?我们是否感觉到了与我们相邻的幽灵宇宙中的物质引力穿过了宇宙膜?如果是这样,我们所在的宇宙可能只是组成“多重宇宙”的无数个宇宙之一。听起来异想天开而且难以置信。但这比第一次提出地球是绕着太阳转的还要疯狂吗?比起太阳只是银河系中上千亿颗恒星之一呢?或者是银河系是宇宙中千亿个星系之一呢?

  • 其他怀疑论者可能会宣称“眼见为实”——这种生活态度在许多方面都行之有效,包括机械工程、捕鱼,也许还有约会。但它并不是好的科学思路。科学不只是要看到,它是关于测量的,最好是用一些不是你自己眼睛的东西去测量,因为眼睛所见无法摆脱脑中的包袱。而这些包袱往往是一大堆先入为主的观念、僵化的成见和彻头彻尾的偏见。

  • 宇宙中有一件事似乎没有引起你足够的担心,近几十年来,天文学家们发现宇宙存在一种神秘的压力,它来自太空里的真空中,其表现与宇宙引力作用相反。不仅如此,这种“反引力”最终将赢得这场宇宙拔河大战,因为未来它会迫使宇宙膨胀以指数形式加速。 对于这种20世纪物理学中最烧脑的思想,要怪就得怪爱因斯坦。

  • 所有这些都在过去的1万年里发生。最终智人里一位20世纪的科学家将从他的大脑中发明相对论,并预言引力波的存在。整整一个世纪之后,在宇宙中旅行了13亿年的引力波,终于到达了地球,并被人类的科学技术成功地捕获。百年前的预言终于被证实。

  • 20世纪的美国理论物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)说得最好,他把爱因斯坦的概念总结成“物质告诉空间如何弯曲,空间告诉物质如何运动”。

  • 迄今为止最精确的测量结果显示,暗能量是宇宙中最主要的东西,目前占据了所有质量-能量的68%,暗物质占了27%,一般物质仅占5%。

  • 毫无疑问,爱因斯坦最大的错误是宣称那个Λ是他最大的错误。

  • 再过大约一万亿年,居住在我们银河系里的所有人可能根本就不知道还有其他星系存在。我们的可观测宇宙将只包括一个由邻近的长寿恒星组成的系统。在这繁星满天的黑夜之外,还会有无尽的虚空——那是深空黑暗的脸庞。 暗能量是宇宙的基本属性,它最终将会削弱人类后代理解未来宇宙的能力。除非当代整个银河系的天体物理学家能将现在的宇宙做一个很好的记录,并埋下一个可以保存万亿年的时间胶囊,否则末日之后的科学家将会不知星系为何物——而星系是我们当前宇宙物质组成的主要形式——而且他们也将永远错过我们当前宇宙这部剧本的关键页面。 在我的梦中我不止一次想到:我们是否也错过了宇宙过去的一些基本章节?宇宙历史这部大书的哪一部分被标记了“拒绝访问”?我们的理论和方程式中,还缺少什么本应存在的东西,让我们苦苦追寻却可能永远找不到答案?

  • 只有三种元素是在宇宙大爆炸时自然出现的。其余的都是从高温的恒星核心,以及垂死恒星爆炸后的余烬中锻造出来的,这让后代的恒星系统得以吸纳这些重元素,从而形成行星,继而诞生人类。

  • 铱在地球表面很罕见,但在直径10千米的金属小行星上相对常见,当小行星撞上地球时,因撞击而气化,把它带来的铱洒遍了地球表面。所以,无论你最喜欢哪一种恐龙灭绝理论,来自外太空的一颗珠峰大小的杀手小行星都应该名列榜首。

  • 至今我还不能理解,为什么那么多人不喜欢化学制品,还有人要求食物中禁用化学物质。也许那些又长又难懂的化学名称听起来很可怕,但这应该怪罪化学家,而不是化学物质本身。就我个人而言,我对无论存在于宇宙何处的化学物质都没有什么不适。我最喜欢的恒星,以及我最好的朋友们,都是由化学物质构成的。

  • 世界上最大的射电望远镜在2016年完工,被称为500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope),简称FAST。它是由中国在贵州省建造的,面积比30个足球场还大。如果外星人给我们打电话,中国人会第一个知道。

  • 我们不只是生活在这个宇宙之中,宇宙就存在于我们的身体之中。

  • 宇宙视角提醒我们在没有空气的太空中,旗帜不会飘扬——这也许是象征着在太空探索中我们不必掺杂进任何狂热的爱国情绪。

  • 在那个不容乐观的世界里,拥有武器却资源匮乏的人和国家将基于他们“浅陋而狭隘的偏见”采取行动。而那将是人类启蒙的劫难——直到一个充满远见,从而能够再次拥抱而不是畏惧宇宙视角的新文化的兴起。