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2020-12-05

邊界之內邊界之外,宇宙沒有義務對你有意義|cacao 可口雜誌

天體物理學家總是置身於震撼之中:即使是很瘋狂的科幻故事也總是離不開人類。無論是多麼奇怪的地方,還是多麼不尋常的科學概念,到最後,大多數的科幻小說都會回歸到典型的人類的相互作用、問題、困難和挑戰上。這正是我們需要應對,也最能理解的東西。現在的大多數科幻小說都發生在相對可靠的背景設定中:在某顆行星或某艘宇宙飛船上。但真正的挑戰,並不僅僅是要把故事與人類的情感、規模和時間尺度聯繫在一起,還要將宇宙本身的無垠尺度放進故事之中。

宇宙的真實大小一直是困擾全人類的大難題。我們說,可觀測到的宇宙延續了幾百億光年,如果人類想要真正理解這一點,就得將事情分解為一系列步驟,從理解地球的大小開始才是唯一的辦法。從杜拜到舊金山的直飛航線長約8000英里與地球的直徑相當。太陽則更大一些,它的直徑比地球直徑大100多倍。日地距離大約是太陽直徑的100倍,約一億英里。地球繞太陽公轉的軌道半徑是天文學中的一個基本測量單位,稱為天文單位也稱為AU。比如,1977年發射的旅行者1號(Voyager 1),就是以每秒11英里的速度飛行,現在到太陽的距離為137AU。

但其他恆星離得還要更遠。距離地球最近的恆星叫做毗鄰星(Proxima Centauri),約有270000AU遠,也就是4.25個光年。必須排隊個3000萬個太陽,才能跨越太陽和比鄰星之間的鴻溝。英國科幻小說家道格拉斯·亞當斯(Douglas Adams)的《銀河便車指南》(The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy,1979)中,外星的勃根族(Vogons)對於人類沒有去到毗鄰星所在的星系,沒能看到地球的拆除通知感到無比震驚。笑點就在於:地球和毗鄰星之間的距離遠得多麼不可思議。

銀河系中恆星間的平均距離為4光年,太陽也是銀河系的一員。這裡有無限、空無一「星」的空間!銀河約有3000億顆恆星,這些恆星都包含在銀河系巨大的框架之中,直徑約為100000光年。在過去的20年裡,人類迎來了一個真正令人興奮的發現:我們的太陽並不是獨一無二的恆星;證據表明,銀河系中大多數太陽般的恆星都有行星環繞,許多行星的大小以及與母星之間的距離,都讓它們擁有孕育生命的可能。

想要抵達這些行星卻是另一回事:如果旅行者1號保持正確的飛行方向,它將在75000年後抵達毗鄰星,但如今,它已經偏離了正確的方向。科幻小說作家利用各種技巧,試圖跨越這些星際距離:在長途飛行期間讓太空員保持假死狀態,或以接近光速的速度飛行(利用愛因斯坦狹義相對論中預測的時間膨脹)。他們也藉助經線驅動器、蟲洞或其他尚未發現的現象。

一個世紀以前,天文學家對銀河的規模作出了第一次明確測量,他們被自己繪製的宇宙大小震驚了。最開始,人們懷疑天空深層照片中所謂的「渦狀星雲」其實是「宇宙島」是和銀河系一般大的結構,相距更遠。雖然絕大多數的科幻故事都局限在銀河系之中,但過去100年中天文學的大部分故事都在於發現了更大的宇宙。我們和最近的鄰居星系相距約有200萬光年。當我們在望遠鏡中看到從最遙遠的星係發出的光時,這束光走過的時間幾乎已經與整個宇宙的年紀相仿,大約130億年。

20世紀20年代,我們發現大爆炸之後的宇宙在一直不斷擴張。但在大約20年前,天文學家發現,這種擴張正在某種力量的驅動下加速,這種力量的物理性質我們無法理解,但我們暫且將其稱為暗能量(dark energy)。暗能量對整個宇宙的長度和時間尺度都有影響:我們怎樣才能在一部小說中捕捉到這樣的概念?

故事並不止於此。我們看不到宇宙中的部分星系,是因為大爆炸之後還沒有經歷足夠的時間讓它們的光到達地球。宇宙可觀察範圍之外是些什麼?最簡單的宇宙模型表明,宇宙在其最大規模的屬性上是統一的,永遠都在擴張。另一種看法認為,大爆炸讓宇宙得以誕生,但它只是諸多此類爆炸(可能有無限多)中的一種。大爆炸產生的「多元宇宙」,程度遠遠超出了我們的理解範疇。

美國天文學家Neil de Grasse Tyson曾經說過:宇宙沒有義務對你有意義。同樣,宇宙奇蹟也沒有義務必須讓科幻作家可以輕鬆講述它們的故事。在這浩瀚的宇宙中,多是空無一「星」的空間;各星系裡恆星間的距離以及宇宙中各星系間的距離,在人類的角度上都是難以理解的。儘管它以某種方式與人類的努力和情感相連。對於任何科幻作家來說,捕捉宇宙的真實規模都是一個艱鉅的挑戰。奧拉夫.斯特普爾頓(Olaf Stapledon)在他的小說《造星者》(Star Maker,1937)中接受了這個挑戰。小說中的恆星、星雲和宇宙是一個整體,是有意識的。站在無垠的宇宙面前,人類是何等渺小,但我們的大腦卻可以在一定程度上理解宇宙有多大。

一切仍有希望,哥倫比亞大學的天文物理學家Caleb Scharf說:在有限的世界中,遍覽宇宙並不是一種奢望,而是一種必然。想要把這一想法傳遞給大眾,才是天文學家和科幻小說作家面臨的真正挑戰。

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