为了便于理解地球、人和宇宙的关系,我们不妨把140亿年的宇宙史按比例“浓缩”成14年。这样,鲜明的对照就形成了:地球形成只有5年、大型复杂生物诞生只有7个月、恐龙灭绝发生在3周前、人类历史只有3分钟、近代工业革命发生了才只有6秒。
与宇宙的历史相比,人类只不过是3分钟前才呱呱坠地的孩子,对纷繁复杂的宇宙充满迷茫是自然而然的事情。但孩子的好奇心最强,渴望了解宇宙的求知欲也最强。如果想让孩子们亲自窥探一把宇宙奥秘,我可以推荐一个地方去游玩。这个地方是欧洲太空中心(European Space Center,ESC)。
在去ESC之前,首先要弄清一个概念。ESC并非常出现在媒体上的欧洲航天局(European Space Agency,ESA)。ESA是欧洲国家政府间的空间探测和开发组织,总部设在法国首都巴黎;而ESC则是比利时的一家航天科普馆,位于该国卢森堡省的特朗西纳(Transinne)。
从布鲁塞尔驱车到ESC,大约130公里,需用时约90分钟。ESC与ESA设在比利时的地面监测控制中心相邻,由ESA和比利时政府在1991年联合投资建成,目的是向欧洲青少年普及航天科学技术。
热情好客的ESC主任让·托马斯说:“培养天文学兴趣,要从孩子抓起,因为他们是未来人类探索宇宙奥秘的主力军。”他还说,一般情况下,ESC主要接待来自比利时和其他欧洲国家的青少年。而今年(2013)暑假,该中心还迎接了美国、亚洲和非洲的学生。
“今年,我们第一次接待了来自中国北京的中学生参观团。”让·托马斯高兴地说,“我们还特意为这些中国学生准备了中餐。”
在ESC的不同的主题大厅里,一些美国航天局(NASA)和ESA训练宇航员的仿真器械供参观者体验。体验者可以亲身感受宇航员离开地球进入太空后,在微重力环境中的生活和工作状态。
“太刺激了!太好玩了!”一位来自中国北京的同学体验完“多轴椅”后兴奋地说。这种椅子是NASA当年为“阿波罗”登月飞行的宇航员专门设计的训练设备。当参观者坐在“多轴椅”旋转时会感受到强烈的加速重力。
在ESA参见夏令营活动的学生们,还可以在专业老师的指导下制作火箭。这种自制火箭的高度从50厘米到1.5米不等。制作完成后,他们还可亲手将自己制作的火箭发射升空,目睹火箭发射的激动瞬间。
在ESC,我花了半天时间和孩子们一起体验探索太空的乐趣。但除了这些“物质享受”外,我还特别留意了天文学理论给人的“精神享受”。
“大爆炸理论是比利时人首先提出来的。”让·托马斯非常自豪地说。他还亲自陪我观看了ESC专门为宇宙演变历史播放的影片。
让·托马斯提到的这位比利时人叫乔治·勒梅特(1894年~1966年)。他是比利时的一位神父兼天文学家,鲁汶大学教授。
1927年,勒梅特撰文指出,宇宙起源于一个“原始原子”。这个原始原子像核裂变那样发生爆炸而创造了膨胀的宇宙。他本人将这一理论称为“原生原子假说”。但剑桥大学的天文学家弗莱德·霍伊尔(Fred Hoyle)不认同这一观点。为了嘲笑它,霍伊尔还生造了“大爆炸”一词。意思是说,不是说“奇点”小得很吗,哪儿来的大爆炸?谁知,原意是嘲笑,现在却成了流行世界的天文学理论术语。
为了给自己的宝贝女儿赚学费,英国著名天体物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)写了一本科普读物,取名《时间简史:从大爆炸到黑洞》。1988年出版发行以来,这本书出奇地畅销,到现在已被翻译成40多种语言,发行了1000余万册。
说是通俗读物,但读起来一点也不轻松。所以,有人将其戏称为“读不懂的畅销书”。可是,霍金本人却不以为然。他曾骄傲地说,他关于物理的书比麦当娜关于性的书还畅销。
为什么?霍金认为,他的书探讨的是有关宇宙起源和归宿的根本性问题,关系到人类的产生和未来。或许,霍金说得对。因为,人类是宇宙的一部分。自从有了人类以来,人们就在不断地探寻宇宙起源的秘密。代表西方文明的古希腊人在这么做,代表东方文明的中国人也在这么做。
中国古文献《文子·自然》中说:“四方上下谓之宇,往古来今谓之宙。”在这种语境中,“宇”代表上下四方,即空间,“宙”代表古往今来,即时间。把“宇宙”的概念与时间和空间联系在一起,体现了中国古代人民的聪明才智。霍金所说的时间简史,也就是指宇宙的发展史。
关于宇宙的起源,中国古代也有一个美丽的传说,即盘古开天的故事。据三国时期吴国徐编著的《三五历纪》记载,太古时期,太空中飘浮着一颗形状酷似鸡蛋的巨星。它在无际的黑暗中运行,万籁俱寂。在巨星内部,有一个名叫盘古的巨人,一直用斧头不停地开凿,试图将自己从围困中解救出来。经过18000年艰苦努力,当盘古挥出最后一斧时,只听一声巨响,巨星裂为两半。盘古头上的一半化为气体,不断上升;脚下的一半则变为大地,不断加厚。宇宙就这样形成了。此后,天每日增高一丈,而地则下陷一丈。
不同的是,在西方天文学发展史上,科学家们没有满足于美丽传说的诱惑。他们的做法是,后人站在前人肩膀上,一代一代地不断积累和进步,创立了影响世界思想进程的一个又一个天文学理论。人们耳熟能详的,不仅有托勒密的地心说、哥白尼的日心说,还有一串串响亮的名字:伽利略、牛顿、开普勒、爱因斯坦、哈勃……
在西方的天文学理论中,有许多是用来解释宇宙起源的。其中,最有名且占据主导地位的,莫过于“大爆炸理论(Big Bang Theory)”。该理论认为,大约在140亿年前,目前宇宙的一切,包括恒星、行星和所有物质都被浓缩成一个很小的点,即“奇点(Singularity)”。这个奇点体积非常小,小得令人难以想象。但它的密度却非常非常大,温度又非常非常高。直到某一天,奇点突然爆炸并向四周膨胀扩散。经过几十亿年的膨胀扩散,我们现在看得见和看不见的宇宙万物就逐渐形成了:日月星辰、金银铜铁、动物植物、暗物质和暗能量、人类……
从此,宇宙有了时间概念。但奇点究竟是哪一天爆炸的?也就是说,宇宙究竟是哪一天形成的?科学家们目前还不能给出明确的答案。但他们认为是140亿年前的某一天。这样说,太含糊了。于是,科学家干脆幽默地说,宇宙是在“没有昨天的那一天”形成的。
“没有昨天的一天”显然有些绕人,也有些哲学思辨的味道。我们所说的天文学,一切都是地球上的人观察和研究的结果。但地球和人类存在的时间还相当短,难以完全理解宇宙的奥秘也是完全可以理解的。
对于中国人来说,我们也应该为我们的先辈感到骄傲和自豪。因为,大爆炸理论和盘古开天的故事讲的理论精髓是一致的:两者都认为宇宙是由一个点爆炸形成的,而且宇宙还在不断膨胀变大。