诗意的宇宙：蔷薇、时空与21世纪物理学 - (EPUB全文下载)

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版权信息
书名:诗意的宇宙：蔷薇、时空与21世纪物理学
作者:[奥]斯特凡·克莱因
ISBN:9787521707144
中信出版集团制作发行
版权所有•侵权必究
献词
谨以此书纪念
我的父亲是
他向我展示了这一切
1 真实的诗意 宇宙大爆炸
通过一枝蔷薇，我们能够意识到，
世间万物均不是孤立存在的。
我们愈了解宇宙万物的联系，
就愈能感受到这个世界的神秘莫测。
越接近真实，真实就越显得神秘。令人诧异的是，质疑这一点的恰恰是些善感的人。一位著名的德国抒情诗人就曾在某座谈节目上反驳我说，人们对基因的认识越来越深入让他感到懊丧，因为在他看来，这个解码的过程会使人类变得无趣。而美国的神秘文学名家埃德加·爱伦·坡（Edgar Allan Poe）也把科学比作诗意的掠食者：
为何觊觎诗人的心脏？
秃鹫，你的羽翼不过是干瘪的真实
这实在是个误解！诚然，诗人们担心事物会因为科学探索而失去本身的魅力，但这种恐惧其实是因为错把对世界的科学探索当成了寻找复活节彩蛋，以为所有藏好的蛋都迟早会被找出来。恰好相反，真正的认识会不断地抛出更多疑问，超出人类的解答能力。
伟大的美籍物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）有一位艺术家朋友。这位朋友曾问他，难道科学家在研究蔷薇的时候，不是在破坏它的美吗？费曼答道，他完全能够体会艺术家所感受到的美，但他还可以看到更深层次的美，一种只有通过深入的认识才能发掘的美。例如，花在进化过程中形成色素以吸引昆虫，这是一种美。而这一知识又引出了新的疑问，例如，昆虫是否也有美学？更准确的认识并不会抹煞花的美感，反倒会增添美感，使蔷薇愈发摄人心魄、神秘莫测。
费曼甚至可以继续补充：即使事物一开始显得丑陋甚至令人厌恶，研究人员也能够用敏锐的目光从中发掘出美。蔷薇枯萎，意味着它的衰弱。但再仔细观察，会发现枯萎的花底正悄然孕育着蔷薇的果实。而果实中的每一粒种子，本身就是一个奇迹。因为，每粒种子里都有蔷薇完整的胚胎，它正在等待时机，等待着吸饱水分、长大、胀破种皮，最终向阳光舒展子叶。
蔷薇的萌发需要光、水分和氧气。其中所需的空气是单细胞生物在很久之前留下的遗产。将近30亿年前，这些单细胞生物就像厚厚的蓝绿色垫子一般覆盖着海底，并存活至今。当时，地球的大气中几乎没有氧气，假使存在更高等的生物，也会窒息而死。这些单细胞生物大多只有几微米。与蔷薇相比，这种被称为蓝细菌（Cyanobacteria，旧名蓝藻）的生物虽然显得十分原始，但堪称大自然的杰作。有一部分蓝细菌甚至能够看得见！它们体内有一个微小的晶状体，像简易摄像头，赋予它们区分明暗的能力。它们能够避开黑暗，向光源移动。它们利用太阳光获取能量，就像植物进行光合作用一样。这些蓝细菌定居原始海洋以后，逐渐把溶解在海洋中的二氧化碳转化为氧气。十几亿年间，一个个微小的氧气泡从海底向上升腾。就这样，这些能看得见的蓝细菌为蔷薇的萌发制造了空气，为更高等的生物塑造了一个宜居的地球。
蓝细菌本身又由一些更古老、更简单的生命发展而来。这些生物同样不需要氧气就能存活，早在38亿年前就生活在地球上。没有它们，我们或许就没有机会看到蔷薇。而这些生命从何而来？问题的答案尚无从知晓。
蔷薇需要的水从哪里来呢？水分形成的历史要追溯到空气形成之前。在很长一段时间里，人们都认为早期的地球内部会散发出蒸汽。但这些水分要如何才能进入地球内部呢？地球形成时，内部应该是个封闭的空间：45亿年前，围绕太阳旋转的碎石和尘埃聚合成为行星，地球就是由这些靠近太阳、正向太阳聚拢的物质构成的。但是，这些碎片不够潮湿，不足以使地球变成蓝色的海洋星球，所以这种假设几乎是不可能的——太阳附近的高温足以烘干水分。
那么，地球最初就是一个干燥的荒漠星球。没有人确凿地知道它是如何成为海洋星球的。在众多推测中，最天马行空的一种情形恰恰可能性最大：水分从宇宙中来。那些在太阳系较寒冷地带形成的彗星和小行星，带着水分，像巨大的雪球一般砸在地球这个荒漠星球上。上面的冰融化成湖泊、河流、海洋。因此，濡湿蔷薇花瓣的，是来自浩瀚宇宙的露珠。
蔷薇所需的阳光，归根结底来源于强相互作用力。虽然这个自然界最强大的基本力名字毫不显山露水，但它在间距很远时力量之大，使其他自然力都不能望其项背。它能够使原子核紧紧地聚合，在太阳内部，这种力量被释放：氢的原子核在那里聚变为氦，同时会释放巨大的能量，向宇宙空间辐射。而作为燃料的氢元素是所有物质中最古老的，自宇宙大爆炸的第一分钟，它就已然在宇宙间游荡。在恒星的烈焰中，再通过强相互作用力，所有其他元素以氢为基础生成了。所以，地球上围绕在我们周围的一切物质，都曾是恒星的星尘。幼苗的组成成分碳元素也是从它而来的，因此，蔷薇可以说是变幻后的星尘。
创造了蔷薇的恒星，则诞生于氢云。在自身引力的作用下，氢云不断浓缩，直至燃烧：这就是最初的星光。那么，恒星是自发诞生的吗？人们长久以来是这样认为的。但如今我们知道，恒星的诞生需要借助外界力量。也就是说，宇宙中的氢仅凭自身引力不足以团聚为氢云。如果没有外界力量，氢就只会均匀分布在宇宙之中，如同糖分融入水中，气体也不可能浓缩，亦不会有任何恒星当空闪耀。宇宙将保持混沌。
必定有一些更重的物质，一些我们不了解的物质开了头，将氢聚拢成氢云。这些物质不发光、不可见，因此被称为“暗物质”。没有人了解它们由什么组成、有什么性状。
理查德·费曼，也就是那位思考蔷薇之美的先生，已无缘得知其中的诸多奥妙。1988年，这位20世纪的重量级科学家离开了人世。但几十年来，我们已大大加深了对宇宙结构的认识，能够粗略描述前至宇宙诞生后十亿分之一秒的历史。我们认识了太阳系外的宜居行星，发现了40光年之外有一个包含7颗类地行星的星系。我们不禁推测，群星闪耀的夜空里还暗藏着更多行星。我们还发现了一些物理现象，挑战着我们对时空的认识。
不久前，这些认识还只是一些大胆的推测，如今通过精确到小数点后几位的测量验证，它们均已成为事实。
当然，我们的认识不过是未知海洋上的一座小岛。如果我们能够成功扩大这座小岛的面积，海 ............

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