理论物理大神笑谈韦伯对宇宙深处的新发现

作者:(加拿大)半个鼠标

– 妙趣横生的宇宙天体科普 –

“写得好。那么高大上的题目付诸笑谈,很有趣儿。至于观点,相关领域除了专业知识和科学素养,更需要想象力。对绝大多数人来讲,有可解、不可解,不必解。”     – by 大学读过四年物理的有梦人

“超級喜歡這位博士的文字風格,轻松的笔触解释了宇宙、星系、外星系⋯⋯ 那些枯燥乏味的探索,又避免了冗長無趣論文般的結論,使得文章妙趣橫生,又脑洞打开,这位理论物理博士真是博走宇宙外星的🐜🐜蟻士呀!”   – by 大学读过四年物理的千玫

.美国太空总署(NASA)7月12日公布了首批由史上最大、最强的韦伯太空望远镜拍摄的宇宙深处高清彩色照片,这些令人惊叹的图像,被NASA形容为标志着天文探索新时代的里程碑。

同宇宙天体相关的学问,高深又神秘。很想找个朋友用轻松些的、通俗些的语言来聊聊这个话题,有幸联系到群友 “半个鼠标” ,这位才华横溢的身在加拿大的理论物理学博士,下笔如有神 …… 。( by  编辑 / 毛芃 )



人类往宇宙深处才看了一百来年时光

作者: (加拿大)半个鼠标


群主出了作文题,抱着手机来调皮😊。群主的题有两部分: 一问对韦伯望远镜的感想;  一问对宇宙和外星人的看法及其对宗教有何影响。

01: 先说韦伯



韦伯太空望远镜是个好东西,它能开始正常工作,对天文学和航天技术来说都是巨大的成就。它的那些设想(折叠镜面、遮阳板、围绕拉格朗日点的轨道等等)非常精妙,设计和制造非常精密,发射和展开非常精确,让人不得不佩服那些参与此项目的科学家和工程师。

老外说起聪明蛋时,常常首先提到”火箭科学家”,真是很有道理。



02、关于宇宙

我们现在能看到的是,宇宙中有成百上千亿的星系,已看到最远的星系离我们有一百多亿光年远。更远的地方应该还有,但是光太暗了难以成像,要等以后有了口径更大的望远镜再看。还有就是星系的光谱大多有红移,越远的红移量越大,这说明星系基本上在互相远离,隔得越远,看起来跑得更快。

另外,宇宙中星系的分布并不太均匀,有像星系长城那样的密集带,也有动不动几亿光年里空空荡荡的超级空泡。


星系团SMACS 0723的中红外线(左)和近红外线(右)图像

03、关于宇宙学理论

人类有个天性,看到了什么现象,就爱弄个想得美的解释来把它套进去,不然总觉得有什么事没做,手痒痒得简直想挨打。象宇宙这么伟大光荣的家伙,不管正不正确也得上去摸一把啊,丰富人生经历不说,也许还能在大脑中分泌几毫克参与解放人类壮丽事业的自豪感。所以,各种各样的宇宙学理论层出不穷。

美国有个物理学家惠勒,就是首倡”黑洞”这个名称的老先生,他说不要去追公共汽车和宇宙学理论,因为一转眼就会冒出新的来。其实我自己原来也曾拍脑门编了个度规张量,由此构造出个稀奇古怪的时空结构,只为了解释一个东西。

至于其它,比如满天都是的小星星该怎么解释呢? 那只能呵呵,希望广大人民群众的眼睛是雪盲的。


黑 洞

所以,如果你们看到有什么新奇的宇宙学理论,比如平行宇宙啦、多宇宙啦、稳恒态模型啦、振荡模型啦、暴涨模型啦,有限的,无边的,有限而且无边的……别直接就掉坑里去。这些理论都会有解释不了的天文现象,甚至有些基本就解释不了多少现象。

在现有各种理论中,大爆炸理论还得说是一枝独秀,能够自洽地解释最多的重要观测结果,比如宇宙背景辐射、氦丰度、哈勃红移等等。即使如此,大家也别忙着就紧密团结在大爆炸理论周围。

人类往宇宙深处才看了一百来年的时间,就妄想把关于宇宙的几个重要问题解决了,这未免太心急想吃热豆腐了,其实种的黄豆才刚发芽呢。所以,还是老老实实睁大眼睛先看个几千年再说吧。


04、关于外星人

其实,Alien 这个英文词可以泛指外来物种,并不特定指人。只是翻译成中文时有了个”人”字,或许是译者下意识觉得长得象人的才是值得平等对待的智慧生命,要看见长得象猪的外星动物,就得开始琢磨怎么做好吃了。


电影ET 中的 alien

此外,几部最有影响的电影如《星球大战》、《星舰迷航》,《ET》等等,为了方便人来演,里面的外星生命大多是基于人类形象而整容来的,这也加深了外星”人”的印象。

不过,人还是很有想象力的,非人形象的外星智慧生物在影视小说中也很多,例如如我们小时候看的《大西洋底来的人》,有一集里跑来捣乱的外星伙计就是些细菌类的小聪明蛋。至于真正的外星同学颜值如何,没看到之前,谁说的都是瞎说的。(瞎子: 我什么都没看到也什么都没说啊,不能怪我…… 图片)

那么问题来了:  既然见都没见过,为嘛现在越来越多的人相信有外星生命存在呢?


05、关于太阳系外行星

外星生命要存在,总得有个住处。

人类相信了很久有关别的恒星周围会有行星的说法,但其实在1992年之前,系外行星一直在高冷地表示: 不要迷恋哥,哥只是个传说。

整整三十年前,天文学家确认了第一颗系外行星。到今年七月一日,人类已经确认超过五千颗系外行星,还有更多的候选目标在等待甄别。从已有数据推算,银河系中应有至少上百亿颗行星,其中位于适合产生生命的所谓”宜居带”的行星就有数亿颗。

所以,人类现在自然更有信心了: 鸟巢已经来了,鸟人还会远吗?


下一步,自然有很多同学举起贴着费米老师画像的枪靶: 来来来,解释一下费米悖论看。

下面我要贩卖一些私货了,请大家提高警惕,先学禅宗和尚来一句: 主人公! 且醒着,莫被人谩~~



06、关于费米悖论

先来抱怨一下费米老师这问题问得有问题。他老人家吃饭时跟同事玩闹着,就随手推出个五百万年征服银河系,但这是拿人类文明这个单一样本在地面的历史发展速度外推得来的,真正要开展星际航行时,会遇到前所未见的许多技术与工程难题。
电影里的星际航行很轻松,随便就来个超光速,要么就上个星门虫洞啥的。实际中,这些办法大概都行不通,还得老实巴交地遵循物理原理,呼哧呼哧慢慢爬,一步一个碳脚印。至于虫洞,你随便在哪个角落扎个洞,整个宇宙的拓扑都得变,老想着给宇宙来个三刀六洞,那也太小瞧宇宙这位有大智慧的大块头了。

既然只能慢慢爬,那就是我总想鼓吹的观点了 :  

相比生活不能自理,必须同类相食的碳基生命(Carbon-based life),不用吃饭只要插电的硅基生命Siliconbased life)才能进行长距离的星际航行。要进行光年级距离的航行,碳基得拖上一大包维生系统,苟全性命于深空,难求闻达于星球。


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科幻电影《星际迷航》(Star Trek )中的高智能硅基生命的模样

那好,为什么硅基的外星生命也还没见跑来跟我们打招呼呢?

在元素周期表上,碳和硅同族而早一个周期,所以碳天然地就比硅更易成键,更易构造复杂化合物。因此自由演化而来的话,碳基生命天然地就要比硅基生命更早出现。

我猜测硅基生命不会自然演化形成,而是需要碳基引导而产生,正如人工智能需要人类的研究而产生。我还猜测碳基生命的宿命,其实就是作为硅基生命的引导程序。但困境因此而出现了: 能够发达到足以造出硅基生命的碳基文明,恐怕都是充满自信要掌控所有,就是造出硅基也只想作为自己的工具,又怎会甘心让出主导权给自己的硅基孩子?

就象历史上的皇帝们,有几个能活着让出皇位给太子,自己去当太上皇的? 只要资源没有消耗到极限,碳基文明更倾向于压制硅基,哪怕只能守在自己的行星系中当家作主。

总之,碳基老头们自己爬不动,又把硅基孩子拴裤腰带上以防上房揭瓦,那么能在银河系里到处串门的小朋友自然凤毛麟角了。

再进一步瞎想一下: 要进行星系间的航行,恐怕连硅基也无能为力了,或许得演化到光基生命才行。而神一样的光基们在星系间串门时,谁会稀罕去跟对方家里的碳基蚂蚁打招呼呢?


07、关于对宗教的影响

我觉得一百年来的天文学发现,尤其是系外行星的发现,对西方宗教的冲击,恐怕会不小于当年的进化论。它不像进化论那样来一下猛的,而是潜移默化地在逐渐改变人的倾向,让人觉得天上有那么多经书里学不到的新玩意,不如大家一同去喜新厌旧吧。

巧合的是,近三十年也是西方国家教会里人数流失加剧的时期。所以教会人士真得好好想想了,该怎么叫望着天空的年轻人眼睛里有看不见的上帝,而不是看得见的系外行星;  该怎么和年轻人解释,外星智慧生命以后要如何在启示录时期中被审判 等等。

嗯,还有万一外星生命来了,怎么跟人家传福音,不然到时候在欢迎会上,这边才说:”感谢耶和华上帝带来远方的客人”,对方就开始吹胡子瞪眼睛: ”上帝是零和一 ! 噢主啊!  我必须惩罚这些异端 ! ”,然后两边都扯起屁股下的折叠椅,往对方脑门– 没脑门的话就随便什么身体部位吧 –上拍去,从而开启星际文明交流中一个双方坦诚地交换意见的活动环节。

不知不觉扯了这么多,我猜看到这儿,已经有些末段机动洲际弹道板砖开始发射升

空,那么我就躲进防空洞去了图片。祝大家早安/日安/晚安🌷