空间简史(与《时间简史》《人类简史》《未来简史》并称“四大简史”)

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)有一句广为人知的论断:只要你不问起,我便知晓;你若问起,我便不知晓。 P6

它比我们之前所认知的更为高远。 P7

),被托斯卡纳的数学家们广泛吸收。 P8

)计的距离。 P9

古人的思维趋于理想化,有时是掌权者的控制,有时则是出于对真理的恐惧。 P10

它们之间的比例也因此越来越小。 P11

与此同时,自然科学家们开始涉猎原本只属于哲学家的研究领域,并取得了巨大的成果。 P13

) 归纳。 P14

他们开始将视线投向远方,双臂向两侧张开,身体笔直地站立。 P15

只有掌握对空间的控制权,才能不用抛弃家园逃跑,才能不成为他人的猎物。 P16

形态特征比直立人更为进步。 P17

在卡巴拉文明和纳图夫文明不久之后,距今约1.5万年前,最后一次冰期消退,气候不再寒冷干燥,比利牛斯山( 比利牛斯山:位于欧洲西南部,山脉东起于地中海,西止于大西洋,分隔欧洲大陆与伊比利亚半岛,也是法国与西班牙的天然国界。 P18

但古人类学家们认为,巨石阵的存在,主要是为了在天和地之间建立一份象征性的联系,也就是人类活动的空间与永恒空间的联系。 P19

在清晨或傍晚远远望去,金星就像宝石一般明亮,它和人类有什么实际关联呢?它不像太阳,掌握着四季,也不像月亮,影响着潮汐,久而久之,就变成了人类崇拜的对象。 P20

此后的千年里,错综复杂的神话传说交织在一起,直到公元前2400年前,才形成了一种比较普遍的说法:三名原始神在空间上各有分级,较高处是雷电,太阳比雷电更高,最高的则是天空。 P23

但是建筑的格式却保持着高度的统一:从砖块和方石的大小到求算建筑物体积的方法,从马车道的宽度到嫁接在陶器上、输送回流水的圆筒的设计。 P24

岛上位置空旷,放眼望去,地平线上几乎找不到任何参照物,没有固定的水路,前人的探索路线像独木舟的水波一样易逝……因此,人们只能通过借助对星空的探测、对月亮周期的观察来分析它们对水波的影响,进而用纤维织物绘制出抽象地图,上面标明四个基本方位和水波的周期性运动,并用贝壳和卵石标记出会使岛屿产生视觉位移的交叉点。 P25

)。 P26

太阳历取代了当时被广泛接受的太阴历,太阳神阿顿成为宇宙唯一的真神。 P27

许多智者意识到,通天的路对人类来说充满艰险,“道”,也就是道路,就这样应运而生了。 P28

那些需要宏大的建筑、漫长的时间作为支持的研究就这样被搁置了。 P29

人们在见面时甚至不会询问“你是什么时候出生的”,而是问“你是哪个星座的”,答曰“狮子座”。 P30

)在公元前1500年进军美索不达米亚时,曾对幼发拉底河向南流这一事实感到十分不解,因为尼罗河是向北流的,“河水向南流”可能与他所迷信的空间观念相悖;再者,数千年来的猎人、牧羊人以及农民都只注意到水往低处走,而没有考虑到流向。 P31

埃及人称他们为“海上民族”,这一称呼清晰直接地表达出了“蛮族”和他们在地理上的不相容性。 P34

属于希腊,位于希腊本土东南方。 P35

在地中海的北部,也就是后来的第勒尼安海和亚得里亚海域附近,生活着一群非印欧人种的居民,他们与希腊文明以及东方文明都有所接触,且十分擅长冶铁。 P36

他提出了一种深刻影响后来西方两千余年城市规划形体的重要思想——希波丹姆斯模式。 P37

尼尼微城( 尼尼微城:西亚古城是早期亚述、中期亚述的重镇和亚述帝国都城,位于现在的伊拉克北部尼尼微省,底格里斯河的东岸。 P38

),也继承了亚述人对空间的理解。 P39

芝诺认为,阿基里斯能够继续逼近乌龟,但绝不可能追上它。 P40

其主张唯静主义的一元论,即世界的本源是一种抽象存在,因此是永恒的,静止的,而外在世界是不真实的。 P41

他还提出地球的理想化(未经过算术学求证)直径为40万希腊尺,约7万千米。 P42

尽管这一长度大概是真实值的三倍,在当时仍是极具意义的,因为如果将地球置于宇宙中心,那么便会自然而然地认为地球大过其他天体。 P43

之后,托勒密( 托勒密(Tolomeo,约90-168):罗马帝国时期著名的天文学家、地理学家、占星学家和光学家,“地心说”的集大成者。 P44

阿基米德说:“阿利斯塔克的研究成果使得之前的一些假设从此有了它们的道理。 P45

他以系统的实验和观察推翻了纯属思辨传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。 P46

此外,他还绘制了清晰直观的世界地图,其内容几乎涵盖了当时人类所能了解到的所有区域。 P47

于190年前后,由潘代诺创建于埃及亚历山大,以哲学问答的方式来教导基督教神学。 P48

总的来说,托勒密定义了一个狭小的世界,在这个世界里,那些与我们生活息息相关的星体(如太阳和月亮)离我们并不是十分遥远,天上的星星只有五十几个,它们可以帮助夜行人辨别方向。 P49

) ,并向他解释:“地理学知识在政治生活中是不可或缺的。 P50

在理论研究领域,和托勒密同时代的学者—巴比伦的塞琉古通过对潮汐以及其他自然现象的观察,发表了这样的物理学观点:地球绕轴自转,同时也围绕太阳旋转。 P51

) 还是发展起来了。 P52

)委托建筑师安提莫斯遵照“宇宙的形制”重修圣索菲亚大教堂,安提莫斯一筹莫展,最终选择了求助一位托勒密体系的支持者—欧托基奥斯。 P53

但在公元6世纪至7世纪的这一百年间,这一进程却被突然打断了。 P56

”如今的《意大利百科全书》对古日耳曼民族的描述,就是以这句评价作为开头的(书中写到“古日耳曼民族”这一词条大约写成于80年前,在编写时考证了大量一手的德文资料)。 P57

日耳曼人南下到达罗马尼亚,对那里进行了无情的掠夺,自公元400年起,又将其占领了长达一个半世纪。 P58

汪达尔人和伦巴第人信仰阿里乌教派( 阿里乌教派:由曾任亚历山大主教的阿里乌所领导的基督教派别。 P59

那里的基督教科学家们继续着对宇宙的思考和研究,有时研究没有实质性进展,甚至是带来了教条主义和思维固化,有时却有着令人欣喜的发现,但却都与希腊文明渐行渐远了。 P60

正因为中空的空间不具备承载天地万物的能力,我们便只能将万物的存在看作是造物主的旨意。 P61

这些观点最初是在公元3世纪由古罗马神话学者伊吉诺引进的,他用讲故事的方式向人们解释天空的性质,诗意地描述了每个星座的起源。 P62

约一个世纪以后,一位在中世纪举足轻重的不列颠基督教思想家—比德( 比德(Beda,约673-735):最早出现在英国历史上的卓越学者、历史家,被尊为英国史学之父。 P63

几百年后,随着加洛林王朝( 加洛林王朝:自公元751年统治法兰克王国的王朝。 P64

如果说比德让人们意识到了人类研究能力的局限性,那么阿尔琴则直接告诉人们,做那些无能为力的研究是没有必要的。 P65

一个世纪之后,欧里亚克的葛培特,也就是教皇思维二世擅长制作浑仪,这种仪器在当时还是十分少见的。 P66

820年,哈里发( 哈里发:伊斯兰国家政教合一的领袖称号。 P67

阿布马苏尔的《科学汇总表》和阿法干尼的《天体科学纲要》从一开始就引用了大量托勒密在《至大论》中的观点,但是这两部作品在写成后约三百年才被传入欧洲。 P68

我们不清楚发明和制作星盘的是怎样的一群人,却知道哈瓦西米给予了他们极高的评价。 P69

来自波斯的天文学家阿尔苏飞第一次观测到了仙女座星系( 仙女座星系:又名仙女座大星云,位于仙女座方位的拥有巨大盘状结构的旋涡星系,在梅西耶星表编号为M31。 P70

每一项研究的过程和成果,他都会条理清晰地记录下来,进行科学的归纳整理。 P71

其中一处讲道场专门用来传播天文学知识,但是根据安娜·吉洪的观点:“真正实现的天文学研究少得可怜,除了854年修订的一幅恒星图和记录于906年的一些行星运算,公元9至10世纪的天文学研究成果可谓一片空白……那时像《至大论》这样内容繁杂的作品很有可能是被束之高阁的。 P72

迪奎尔在《土地的测量》一书中,以从特里尔( 特里尔:德国城市。 P73

但为什么后人却不能效仿他,制作出精准的地图呢?其中一个解释是:教堂或是本笃会修道院占据的空间较小,同时又是圣地,因此格局比较规范,测量起来相对容易;而我们的地球却广袤无垠、遍布危险,测量起来要比教堂或修道院难得多。 P74

11世纪丹麦人入侵爱尔兰,残存在修道院的最后一丝知识的火焰也随之熄灭了。 P75

这些认知大多数来自古希腊和古罗马的记载,但当时的人们却并未把它们当作古老的文献资料,而是当作全新的发现。 P77

这些作品大多是关于天文学仪器制作的,想要使用这些仪器,就必须对制作理论有较深的理解。 P78

显然,对空间和距离的测量与计算都需要通过数值来实现,阿拉伯算术体系中涉及一些习惯使用罗马数字的欧洲人从未接触过的概念,如小数、分数、幂等。 P79

12世纪的比萨,商业一片繁荣,而要等到比萨的列奥那多(比萨的列奥那多(Leonardo Pisano,1175-1250):又名斐波那契,意大利数学家,12、13世纪欧洲数学界的代表人物,著有《计算之书》。 P80

但是,如我们之前所说,在君士坦丁堡,真正被保存下来的古希腊素材寥寥无几。 P81

盖拉尔多翻译了托勒密的《至大论》并促进了这部作品在整个欧洲的传播。 P82

代表作有《关键的论文》《证明的过程》《哲学家矛盾的矛盾》《医学通则》。 P83

他意识到很多作品在阿拉伯文、希腊文和希伯来文的不同翻译版本中,都对数值做了近似化处理,这必然会导致理解的偏差。 P84

与罗伯特·格罗斯泰斯特和约翰·萨克洛波斯科同为圣方济各会士的罗吉尔·培根(约1214-1294)同时也是他们两人的追随者。 P85

)中,保留着波斯学者拉齐的一本天文学作品—13世纪的希伯来语手抄本,这本书的编辑在书的边缘这样写道:“为什么人们会相信这些无稽之谈呢?” 这些“无稽之谈”究竟影响了谁,我们无从得知。 P86

天主教教会认为他是历史上最伟大的神学家,将其评为33位教会圣师之一。 P87

这些观点并非都是毫无意义的,有必要说明的一点是,它们虽然没有给人以真理的启迪,却在问世两百多年后,为伽利略的思考提供了基础。 P88

)当作院训。 P89

但丁的观点属于神学的范畴,他使用的语言也充满了诗意和神秘色彩,在这样的作品中,再怎么发挥想象力也不为过。 P90

这些探索带给人们的震撼是当时那些所谓关于天空的“猜想”所难以企及的。 P93

) 这样的时间单位来计算走过的路程。 P94

正如我们常说的,人类犯的是一个“幸运的”错误,如果不是低估了地球的大小,哥伦布可能就不会出海,这样一来也就没有新大陆地发现了。 P95

第谷为人类留下了大量的天文学观测数据,对数据的准确性更是反复求证,他是历史上最伟大的用裸眼观测天空的天文学家之一。 P96

在书中,他提到一种名为“雅各布之杖”的工具,实际上它是通过几何思维构想出来的简易的测量天体之间角距离的仪器,并不具备像之前的夜行器以及后来的天文望远镜一样的光学特性。 P97

但值得称赞的是,吉尔松尼德并没有把现行的宇宙体系看作不可更改的规范,而是把它当作一套需要靠试验证实的理论。 P98

他在著作中对复式记账法的记载和研究被认为是会计学的开端,故被称为“会计学之父”。 P99

),设计了一种大理石质的、带围栏的椭圆刻度,进而提出“椭圆形建筑”的概念。 P100

在当时,重新提出日心说的是德国学者库斯(1401年出生于德国特里尔,1464年卒于意大利托迪),拉丁语名为尼古拉·古萨诺。 P101

那时,人们尚未掌握任何光学仪器,因此古萨诺试图用数学计算的方法验证自己的理论。 P102

宇宙的概念变大了,与此同时,人们可感知的地球空间也在逐渐变大,而且是以一种直观的、可测量、可描绘的方式。 P103

1530年出版的叙事长诗《梅毒》(或称《法国病》)为他赢得了世界声誉。 P104

这本书介绍了行星是如何围绕太阳旋转的,为人类带来了一场宇宙观的革命,因此在历史上享有极高的地位。 P105

) 甚至将哥白尼的作品当作邪恶之书。 P106

著有《太阳城》一书,他在书中借航海家之名,严厉批判了私有制,并描绘了一个理想社会—“太阳城”。 P107

值得一提的是,第谷和开普勒曾分别见证过超新星爆炸( 超新星爆炸:某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。 P108

为了开辟新的土地、开拓新的市场、掌握更多的机会,甚至是为了巩固自身优势、满足好奇心,人类都从未停止过探索的脚步。 P112

1958年,他完成了独自穿越南极的壮举。 P113

在不明确说明的情况下,星等一般指目视星等。 P114

但遗憾的是当时正值海王星逆行,能观测到的运行速度十分微小,伽利略用他的望远镜几乎无法察觉。 P115

但是后来,他又观测到该星的运行轨道并非像其他彗星那样呈离心率很高的椭圆形,而是圆形,这是行星的典型特征。 P116

1A.U.=149597870700米。 P117

起初,它被归入太阳系的第九颗行星,根据2006年在国际天文学联合大会(国际天文学联合大会:每三年举办一次,是国际天文界最重要的学术和工作会议。 P118

重815千克,于1977年9月5日发射。 P119

海尔-波普彗星( 海尔-波普彗星(Hale-Bopp):长周期彗星,1997年4月1日过近日点。 P120

几个世纪以来,我们在观察太阳周围的行星、卫星以及一些主要的小行星和彗星时,都习惯了采用就地获取数据的方法。 P121

欧洲航天局( 欧洲航天局(European Space Agency):简称ESA。 P122

我们曾用一颗重约三百千克的深度撞击探测器撞击过坦普尔1号彗星( 坦普尔1号彗星(Tempel I):周期彗星,先前编号为9P/Tempel1。 P123

而之后的一些研究,不管是已成型的,还是尚未成型的,在后辈科学家们的努力下,都将预示着更高质量的成绩和更伟大的成就。 P124

它是负责日本航空、太空开发政策的独立行政法人,其主要工作包括研究、开发和发射人造卫星,小行星探测以及未来可能的登月工程。 P125

尽管ExoMars的计划在名义上是为了考察未来的火星勘探在技术上的成熟度和可信度,但同时ExoMars探测器也帮助科学家收集一些火星数据,其中就包括人们最关心的关于火星上是否存在生命的问题。 P126

太阳系是如何形成的?它的存在是否稳定?为什么组成它的不同行星之间会有如此大的差异?它在过去是什么样子?未来又将朝着怎样的方向发展?太阳系的哪些特性是其他星系所普遍具有的,哪些特性又是独有的呢?所有的这些问题其实可以归结为两个终极问题,一个基于哲学层面:“我们从哪儿来?”另一个基于科学层面:“人类最终的宿命是什么?”我们首先探索的是那些距离我们较近的、可以被“触碰”到的天体,尝试为这两个问题提供一个初步的解答,而后再过渡到那些距离我们较远的、太阳系之外的天体。 P127

首先构想出太阳帆(太阳帆:利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。 P128

经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。 P129

如果有正确的引导,配备了太阳帆的飞船时速可以达到15万至20万千米,不到五年的时间,就可以从地球到达冥王星。 P130

)。 P131

但毫无疑问,如果人类想继续对宇宙的探索,太空垃圾问题必须得到解决。 P132

他写道,所有认为宇宙具有无限性的说法都属于异端邪说。 P136

尽管已经开始意识到宇宙的庞大,但是我们所熟知的一些天体依然仅限于太阳系以内的狭小空间。 P137

教堂内有许多重量级名人的纪念碑和陵墓,如但丁、米开朗基罗、伽利略等。 P138

如今,我们已经制造出了直径为10米的望远镜,直径约为40米的望远镜也正在制造中。 P139

现在同样是用径向速度法或行星凌星法却能精确地测出行星的大小和质量(也就是密度),从而分辨出行星的状态(气态或岩态),在少数情况下甚至还可以绘出行星的直观图。 P140

) 。 P141

人们尤其希望从行星大气中找到如氧气、甲烷这样潜在的生命指示剂,又或者是如水蒸气这样的可以暗示海洋存在的物质。 P142

哥白尼、伽利略和达尔文等科学巨匠身体力行地告诉我们,在研究中不可盲目地将人类置于宇宙中心地位,更不可一味地相信人类作为高级生物的独特性。 P143

目前我们还处在起步阶段,许多基本问题依然等待着我们去解答。 P144

著名的德雷克方程就是一个典型的例子,它是1961年由射电天文学家法兰克·德雷克( 法兰克·德雷克(Frank Drake,1930-):美国天文学家与天体物理学家,以创立搜寻地外文明计划(SETI)与提出德雷克方程而闻名。 P145

)的表达式为: N=R*×fp×ne×fl×fi×fc×L其中R*代表银河系中恒星形成的平均速率,fp代表恒星拥有行星的比例,ne代表每个恒星(特指可以孕育生命的恒星)系统所拥有的行星的平均数量,fl指有生命进化可居住的行星的比例,fi代表演化出智能生物(拥有文明)的概率,fc代表智能生物开发出可将其存在的信号释放到太空的技术的概率。 P146

如果当时沃尔夫冈·泡利( 沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli,1900-1958):美籍奥地利科学家、物理学家。 P147

) 和赫歇尔空间天文台( 赫歇尔空间天文台:欧洲航天局的空间天文卫星。 P148

最近,一些科学家通过分析开普勒太空望远镜从太空返回的数据,估算得出:在与太阳相似的恒星中,拥有大概22%的与地球大小相近的可居住行星。 P149

在我们收集到可信的数据证明人类在宇宙中并非孤立存在之前,L的值绝无确定下来的可能。 P150

许多人认为,在所谓的“可居住范围”之外,也有许多星球上可能有生命存在。 P151

人们通常定义的太阳系中的可居住范围,除了地球和它的卫星—月球外,就只有火星。 P152

) 如果可以顺利实施,也一定会更好地推动行星大气的研究进程。 P153

在1609年天文望远镜被制成之前,以上就构成了人类对宇宙的全部了解。 P157

而此后,正是伽利略改进了望远镜,并将其伸向遥远的夜空,自此,天文学及其相关学科的发展便迎来了春天。 P158

1690年,他在观测木星的大气层时发现木星赤道旋转得比两极快,因此发现了木星的较差自转。 P159

天上的星星其实远不止我们能看到的几千颗,一些亮度很小的星星用裸眼是感知不到的,是伽利略用天文望远镜观测到了它们。 P160

他为星云、星团和星系编上了号码,并制作了著名的“梅西耶星团星云列表”。 P161

许多人认为,康德在最初面对可感知的庞大空间时感到了慌乱和迷惑,而后将这些慌乱和迷惑内化为空间范畴,它既无关天文学研究,又不受证实结果的影响。 P162

20世纪初,他在仙女座附近观测到了大量新星,它们的亮度大约只有银河系中星星亮度的万分之一。 P163

就这样,人类对宇宙的认识又得到了一次巨大的更新。 P164

) (该现象也因此得名星系红移),显示着光源正在离我们远去。 P165

后来,察觉到它们提供的“不可见”能量可以加速宇宙的膨胀,我们才更加清楚地意识到它们的存在。 P166

她发现了实际观察的星系转速与原先理论的预测有所出入。 P167

))和宇宙线的各向异性。 P168

)或者超对称粒子( 超对称粒子:由日本粒子物理学家宫沢弘成于1966年提出,描述了费米子和玻色子之间的对称性。 P169

关于这些暗物质,我们既不知道它们的冷热,也不知道它们的轻重。 P170

目前,多元宇宙的观点依旧停留在假设阶段,许多相关的概念问题还没有解决。 P172

我们不妨想象一场棋赛,其中棋盘上只有九个棋格,两位参与者分别选择白棋或黑棋,交替在棋格上放置棋子,并试图将三个同色棋放在一条直线上(水平、垂直或者对角线方向)。 P173

不仅如此,如果平行宇宙超过了一定的数量,可能(也是必然)会出现重复的宇宙。 P174

而一说到“无限”,我们却很难有一个客观的印象。 P175

) 是目前我们拥有的非常先进的物理理论,使用它能够极为准确地测量许多物理量。 P176

两个种群总数之间的比例就是无穷比无穷,它的值我们是难以确定的。 P177

提到那场辩论,我们不难想起此后学界的一系列争论:静止状态下的宇宙模型( 该模型提出后,霍伊尔、伯比奇和纳尔里卡尔为了填补该模型在逻辑上的漏洞,将它修改为准静止状态下的宇宙模型。 P178

)的发现标志着静止状态下的宇宙模型彻底退出历史舞台(此前,在射线源计数过程中,该模型也已经显现出了致命的缺点)。 P179

但在此之前,在争论的过程中,往往正反两方都有其论证上的道理和漏洞,并且都能提出“可能的”情况假设。 P180

1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。 P181

然而,有时提出问题的事实基础也会遭到否认(以上举的三个例子都属于这种情况,比如在最后一个例子中,人们在2016年夏意识到之前的数据存在一些漏洞,那么有关的分析也就不成立了),在这种情况下,疑问常常就不攻自破了,之前的一系列论述也最终沦为没有科学价值的思考记录。 P182

因此,埃利斯和西尔克认为多元宇宙模型不应该被视为“科学”,充其量不过是科学研究方法。 P183

这不仅仅体现在探索宇宙边界的过程中,有时,研究我们已知的天体和星系,同样会有令人惊喜的重大发现。 P185

我们暂时将这颗行星命名为“行星9”,那么它从哪儿来呢?为什么我们之前没有意识到它的存在呢?事实上,人们早就意识到了当前对太阳系主要行星的统计可能并不完整。 P186

) 。 P187

我们在研究天王星时,发现它在公转轨道上的运动会受到一些干扰,一些科学家认为,这是由天王星与其外侧天体间的万有引力造成的,进而预言了海王星的存在,在此后海王星也成功地被观测结果证实。 P188

),以它的探测距离和红外线敏感程度,还不能用来确定行星的存在。 P189

20世纪20年代,人们还发现了重要信息携带者—引力波。 P190

) )可探测的毫赫兹,甚至是更小的频率;范围也非常广,囊括了红外线、可见光和紫外线,从波长很长、携带能量极少的无线电波,一直到携带能量高达数千电子伏的X 射线。 P191

因此,通过引力波我们可以验证一系列有预期的事件,但依然不排除发现未知和特例的可能。 P192

还要感谢其他的同事们,他们耐心回答我们的疑问,为我们消除了许多困惑,反馈了宝贵的信息。 P193

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