第一章
我们生存在一个奇妙无比的宇宙中。只有凭借非凡的想象力才能鉴赏其年龄、尺度、狂暴甚至美丽。在这个极其广袤的宇宙中,我们人类所处的地位似乎微不足道。因此我们试图理解这一切的含义,并且了解我们在宇宙中的角色。几十年前,一位著名的科学家(有人认为是伯特兰·罗素)作了一次天文学讲演。他描述地球如何围绕太阳公转,而太阳又如何围绕着一个巨大的恒星集团的中心公转,我们把这个集团称做银河系。讲演结束之际,坐在屋子后排的一位小个子老妇人站起来说道:“你讲的是一派胡言,实际上,世界是驮在一只巨大乌龟背上的平板。”这位科学家露出高傲的微笑,然后答道:“那么这只乌龟站在什么上面呢?”“你很聪明,年轻人,的确很聪明,”老妇人说,“不过,这是一只驮着一只,一直驮下去的乌龟塔啊!”
当今大多数人会觉得,把我们的宇宙喻为一个无限乌龟塔的图像相当荒谬。但是我们凭什么就自认为了解得更好呢?暂时忘却你所知道的——或者认为你所知道的有关空间的知识。然后抬头凝视夜空。你对所有那些光点做何解释呢?它们是微小的火焰吗?它们究竟是什么?真是难以想象,因为这远远地超出了我们的日常经验。如果你是一位定期的观星者,你也许见到过,在晨昏时刻徘徊于地平线附近的闪烁光点。它是一颗行星,即水星,但是它和我们自己所在的这颗行星毫不相像。水星的一天相当于该行星年的2/3。太阳出来时,水星表面温度高达400摄氏度,而在深夜它几乎降到-200摄氏度。尽管水星和我们地球的差别如此之大,但更不可思议的是一个典型的恒星,恒星是一个每秒燃尽几十亿磅(1磅=454克)物质的巨大火炉,而它的核心温度达到几千万摄氏度。
行星和恒星究竟离我们多么遥远?这是另一桩难以想象的事。古代中国人建筑石塔以便更近地观测星空。以为恒星和行星比它们在实际上离我们更近得多是很自然的事——在日常生活中,我们毕竟没有和巨大空间距离打交道的经验。它们离我们的距离是如此之遥远,用我们测量大多数长度的办法,即用英尺或者英里去度量,是没有什么意义的。取而代之,我们使用光年,那是光在一年中行进的距离。一束光在1秒内行进1866000英里(1英里=1.6093千米),这样,一光年便是一个非常长的距离。除了我们的太阳,最近的恒星叫做比邻星(也叫半人马座α星),大约在4光年之外。这是那么遥远,甚至利用当今正在设计的最高速的宇宙飞船,也需要花费大约106000年才能到达那里。
古人曾努力尝试理解宇宙,但是他们还没有发展出我们所知道的数学和科学。今天我们拥有强有力的工具:诸如数学和科学方法的智力工具,以及电脑和望远镜等技术工具。科学家借助这些工具把大量关于空间的知识拼凑在一起。但是关于宇宙,我们究竟知道什么,并且我们何以得到这些知识呢?宇宙从何处来?它又向何处去?宇宙有一个开端吗?如果有的话,在此之前发生了什么?时间的本质是什么?它会到达一个终点吗?我们能在时间中返回到过去吗?物理学中最新的突破,使我们有可能为其中一些悬而未决的问题提供答案,而新技术是实现这些突破的部分原因。对我们而言,这些答案有朝一日会变得和地球围绕太阳公转那么显而易见——或许变得和乌龟塔一样荒谬,只有时间(不管其含义如何)才能裁决。