正文
感谢知乎出版组的帮助,我的电子书《漫步到宇宙尽头》上架了。
宇宙那么大,就不想去看看吗? - 知乎电子书 - 知乎专栏
这是我自己写作的第一本小书,完成了我长久以来的一个心愿。我自己在写作过程中也学到了很多新东西。希望大家能够喜欢。
在这本书中我系统整理了一下,之前写过的一些宇宙学方面的内容。如果大家有新的问题可以在下面留言,我可以在未来慢慢增补。今年的工作非常忙,但还是希望在业余时间能够多写一些有趣的天文内容。初步计划会增加介绍一些国内外的天文学观测项目。
自序
在成为天文学研究者之前,我就已经是一个重度的幻想作品爱好者。在幻想作品中,主角们很少考虑星际穿越的难度。太空邦德们时刻可以发动星舰,穿越时空,拯救另一星球的人民于水火。
媒体往往用大航海时代来类比太空时代。在哥伦布的时代,航海英雄们在还不确定地球大小的情况下就已经扬帆出海。哥伦布至死都以为自己发现的新大陆是印度。在太空旅行领域则正好相反。在过去的五十年里,天文学取得了巨大的进展。人类建造了巨大的望远镜,可以看到宇宙诞生后38万年处发出的光;可以精确测量宇宙中的暗物质分布;甚至可以测定驱动宇宙膨胀的暗能量密度。但人类星际航行的能力却并没有提升太多,相反的,因为航天科学研发经费在苏美争霸后缩减,连载人登月也渐渐成为了昨日传奇。
为什么星际航行如此之难?首先是因为宇宙太过广袤。在大航海年代,航海家们跨过浩瀚的大西洋,前往美洲,其实英雄们的旅途并没有超过他们所生活的大陆的宽度。太空飞船面对的却是更加空旷的空间。地球和火星的距离,即使在两星球最靠近时也是地球直径的4000倍以上。而离太阳最近的恒星系比邻星的距离,还要比这大上十几万倍。糟糕的是,人类的飞船速度无法无限加速。基础物理理论告诉我们,光速——每秒30万公里——是宇宙间的速度上限。而根据人类目前的物理理论储备,人类在可见未来所能拥有的最高速星舰,速度不大会超过0.1倍的光速(如果核聚变技术完美应用于星舰)。这艘想象中的最快星舰,飞往比邻星仍然需要数十年,而飞往Kepler-452b这颗不久前发现,被称作“最像地球的地外行星”则需要一万多年。宇宙就是这样嘲笑着人类易朽的肉身。
如何克服这一终极难题?相对论专家基普.索恩教授设计用虫洞作为跨越时空的工具,并和克里斯多夫.诺兰一道将这个设想搬上了银幕。在科幻小说,《童年的终结》中,人类则是通过进化成为了不朽的新存在。读者们请不要嘲笑我从科幻小说中寻找问题的答案,今天蓬勃发展的人工智能技术,也许真的能在某一天使人类的思维脱离肉身而不朽。
在这本小书中,我收集了一些我自己关于星际航行问题的思考。第一章主要讨论了宇宙疆域的发现史,希望帮助读者建立一个关于宇宙空间的大图像。这部分和我个人的研究最为贴近,其内容已经是被各种观测反复验证的坚实物理理论。第二章主要讨论了太阳系的形成和太阳系内航行、殖民的问题。这部分的科学在最近的十年里发展极其迅速,也许在未来的若干年里,很多知识就会再次翻新。而第三章中的内容主要是讨论太阳系外的旅途,这部分大量的内容并没有经过实验证实,部分内容比如高维生命,事实上已经进入了幻想的领域。我在行文中尽可能区分实在的物理和幻想内容,还请读者留意。有趣的是,第三章最后一节原本计划是讨论《星际穿越》中和引力波相关的内容,在写作开始时引力波仍然是一个科幻电影中出现的未经证实的概念。但在写作结束的前一天,美国LIGO探测器第一次直接探测到了宇宙深处黑洞合并发出的引力波。我们就这样见证着想象成为了现实。
最后,我想感谢知乎出版团队邀请我撰写这本小书。写一本和天文有关的小书是我多年的愿望。我希望这也能帮助我的家人和朋友更多的了解天文学。限于个人水平,很多问题的探讨仍很肤浅。我在本书最后附上了一个小小的书单,包含了一些无疑更棒的科普书籍,未能从本书中找到答案的朋友可以从那里开始进一步的阅读。
我将这本小书献给我的太太,希望你能够不打瞌睡读完它:
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