Malcolm Godwin

在廣袤的空間和無限的時間中，能與你共享同一顆行星和同一段時光是我的榮幸。

——卡爾·薩根

如果時光能夠倒流，讓我們回到最初的那一刻。

138億年前，宇宙剛剛誕生。那時候，宇宙中沒有生命，沒有行星，也沒有恒星、星系、或星系團。在巨大和復雜的結構形成之前，宇宙自身首先經歷了非常復雜的過程，制造出了一系列的擁有獨特性質的原子。這些原子，是萬物的基本構筑。它們與引力、電磁力和核力支撐著整個今天已知的宇宙。

隨著時間的流逝，宇宙不斷地膨脹，從一個致密、熾熱的狀態(tài)演變成如今我們所棲息的廣漠、寒冷的宇宙。今天，宇宙中包含了數(shù)以萬億的星系，每個星系中又包含了數(shù)以千億的恒星系統(tǒng)。這些恒星無論是類似我們太陽的系統(tǒng)，或者是像我們最近的鄰居——半人馬座阿爾法星，都有專屬于它們的獨特的行星和衛(wèi)星，如果足夠幸運的話，甚至還能夠孕育出生命。

現(xiàn)代科學最偉大的成就是我們不僅可以理解整個宇宙由什么構成，同時還能知道它是如何演化成今天的樣子。但對我們而言，138億年太過漫長。為了更好的描繪宇宙的歷史，讓我們把它的一生壓縮成地球上的一年。

Cosmos: A Spacetime Odyssey (2014)

一月（Jan）

宇宙從何而來？這是世界上最大的未解之謎，它是所有其它謎題的根源。一個最簡單的答案或許就是宇宙起源于一個開端。但如果深入思考就會發(fā)現(xiàn)，這個答案假定了一個最重要的東西，那就是宇宙有一個開端。當前的天文觀測都支持大爆炸理論，這是目前描述宇宙最好的宇宙學模型。有一些人則開始提出其他的可能性，他們認為，宇宙或許是從上一個宇宙的坍縮中反彈而生的，即所謂的大反彈理論?；蛟S在很長的一段時間內都不會有終極的答案，但這并不阻礙我們繼續(xù)探索、辯論。

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在元旦這天，宇宙度過了許多重要的時期。

就在宇宙誕生后的10^-43秒，宇宙進入了普朗克時期，當時的溫度和壓力是如此之高，以至于自然界中的四種基本力（引力、電磁力、弱核力和強核力）在那個時期并無區(qū)別，換句話說，如果我們能夠創(chuàng)造出當時的環(huán)境，就能統(tǒng)一這四種基本力。很快，宇宙迎來了一場指數(shù)式的膨脹，稱為暴脹時期。四種基本力在夸克時期（10^-12秒）已經完全分離成現(xiàn)在的形式，這是我們在大型強子對撞機（LHC）所能模擬的最早的環(huán)境。接著，就到了重子時期，夸克相互結合開始形成質子和中子，這發(fā)生在大爆炸的1秒鐘之后。在大約10秒后，宇宙進入了光子時期，充滿了原子核、電子和光子組成的等離子體。但是當時的溫度太高，無法形成穩(wěn)定的原子。

○ 宇宙最古老的光——微波背景輻射。| 圖片來源：ESA

就這樣，宇宙度過了大約38萬年。緊接著，有趣的事情開始發(fā)生了，宇宙的溫度已經降低到足以使電子和原子核結合形成穩(wěn)定的中性氫原子和氦原子。這段時期被稱為復合時期。自此，宇宙開始變得透明。光子終于可以自由的在空間中傳播，形成了今天天文學家觀測到的宇宙微波背景輻射（CMB）。通過CMB，天文學家破譯了宇宙的年齡，揭示了宇宙的成分，為我們探索早期宇宙提供了無比珍貴的信息。

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盡管光自由了，但接下來宇宙經歷的時期被稱為黑暗時期。在接下來的幾百萬年中，宇宙非常平靜，充滿了中性原子，大部分是氫氣以及混合了一些氦氣。這個過程一直持續(xù)，直到有足夠的氣體聚集在一起點燃了核聚變，形成了第一批恒星。

○ 第一批恒星。| 圖片來源：NASA

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NASA的哈勃空間望遠鏡在這一天發(fā)現(xiàn)了迄今為止已知宇宙中最遙遠的星系。這顆亮度驚人、大小只有銀河系1/25的星系被稱為GN-z11。

○ GN-z11。| 圖片來源：NASA/ESA

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天文學家發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠的超大質量黑洞，它位于一個超級明亮的類星體 J1342 + 0928的中心。它的發(fā)現(xiàn)使天文學家倍感困惑，它究竟是如何形成的？為什么能在這么短的時間內形成如此巨大的黑洞？

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天文學家利用一系列望遠鏡發(fā)現(xiàn)了處于最初發(fā)展階段的星系團，這也是在早期宇宙觀測到的最遙遠的原星系團。早期的原星系團非常罕有，并且極難定位。（星系團是由上百個單獨的星系，在引力的作用下束縛在一起形成的。一個典型的星系團包含了50到1000個星系。銀河系是室女座星系團的一員，該星系團包含了大約2000個星系。）

二月（Feb）

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宇宙在不同的物理尺度上都呈現(xiàn)出了結構——從環(huán)繞行星的衛(wèi)星，到跨越可觀測宇宙大范圍的超星系團、星系的薄片、纖維狀結構和空洞。后者通常被稱為宇宙中的“大尺度結構”。宇宙中的大尺度結構在情人節(jié)這天開始慢慢形成。

○ 大尺度結構。| 圖片來源：NASA

三月（Mar）

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2016年，NASA的錢德拉X-射線天文臺及其他望遠鏡發(fā)現(xiàn)了最遙遠的星系團——CL J1001+0220。該星系團最令人驚奇的是，其核心區(qū)域包含了11個大質量星系，其中9個正瘋狂地產生著恒星，形成率相當于每年3000個太陽。

○ CL J1001+0220。| 圖片來源：X-ray: NASA/CXC/CEA/T. Wang et al; Infrared: ESO/UltraVISTA; Radio: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA

四月（Apr）

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在天文書籍中，通常會把星系描述為壯麗的孤島——一個閃爍著繁星的世界。但是星系也有動態(tài)的一面。在空間中，不期而遇的星系最終會合并成一個更加龐大的星系，觸發(fā)恒星的誕生。星系的合并在過去更加的普遍，因為膨脹的宇宙更加的小。在宇宙誕生后的40億年，有大量的大型螺旋星系合并形成橢圓星系。

○ 星系的合并。| 圖片來源：NASA/ESA/A. Evans

六月（Jun）

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恒星并不是亙古不變的閃爍著光芒，它們自誕生以來就注定了滅亡。在這一天，第一批類似太陽的恒星耗盡了自身的燃料，在一場煙花般的行星狀星云中結束自己的生命。

○ 行星狀星云是宇宙中最耀眼的演出。| 圖片來源：ESA/Hubble & NASA, ESO, Ivan Bojicic, David Frew, Quentin Parker

從1月3日第一批恒星誕生起，它們就不斷地經歷著演化-滅亡-誕生-演化-滅亡......

恒星的注定毀滅聽起來像是個悲傷的故事，但卻是至關重要的，它們是重元素的工廠。我們血液中的鐵，骨頭中的鈣，肌肉中的碳和肺里的氧，所有的這些都是在恒星的內部中制造出來的。因此可以說，我們都是星塵?；仡櫿麄€宇宙的歷史長河，正是有數(shù)十億恒星的饋贈才有了今天的我們。

○ 鷹星云中的“創(chuàng)生之柱”包含了大量的氣體和塵埃，是恒星的誕生之所。| 圖片來源：NASA

九月（Sep）

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這一天，迎來了重要的一刻。我們的太陽和原行星盤誕生了！圓盤中的氣體和碎石逐漸凝聚成行星，小行星等等。這其中一員便是我們的星球——地球。地球在誕生之初并沒有現(xiàn)在的寧靜，它飽受撞擊。

○ 太陽和原行星盤。| 圖片來源： NASA/FUSE/Lynette Cook

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在所有撞擊地球的天體中，有一顆火星大小的天體，被稱為Theia?？茖W家認為這次撞擊殘留的碎片形成了月球。但科學家對月球樣本的化學分析中，并沒有發(fā)現(xiàn)任何微量Theia的成分。因此有科學家認為月球或許是通過一系列的撞擊產生的，而非一次巨大的撞擊。

○ 月球是在連續(xù)地撞擊中誕生的嗎？| 圖片來源：R. RUFU ET AL

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這一天，暗能量迎來了歷史性的一刻，它開始統(tǒng)治宇宙：物質的密度低于暗能量的密度（真空能），因此空間的膨脹開始加速。盡管如此，我們對暗能量的真實面目依然一無所知，它是現(xiàn)代物理學最大的一朵烏云之一。

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有證據(jù)表明，地球上的生命大約誕生于這一天。我們依舊不知道生命起源于何處，或許它來自外太空的隕石。生命是如何起源的？這個問題一直是科學中最基本的大問題之一，無論是化學家、生物學家、地理學家、或是天文學家都希望能找出答案。雖然目前有許多理論試圖解釋，但沒有一個具有說服力。

十月（Oct）

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火星一直是科學家所熱衷的研究對象，也是伊隆·馬斯克征服外太空的首選目標。在這一天，火星失去了磁核，這意味著它失去了保護屏障。很快，它的大氣層就被太陽風剝離，才演變成今天我們所看到的紅色星球。

○ 或許在不就的將來，我們就能踏上火星這片土地。

十一月（Nov）

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在11月9號這天，地球上的生命開始呼吸、移動、進食，并對周遭環(huán)境做出反應。多虧了這些開拓性的微生物。它們還發(fā)明了繁殖。

十二月（Dec）

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寒武紀大爆發(fā)，絕大多數(shù)的動物“門”都在這一時期出現(xiàn)。海洋中的生命開始蓬勃發(fā)展，形形色色的大型動物和植物開始爆炸式的發(fā)展。

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森林、恐龍、鳥類、昆蟲，都在12月的最后一周進化而來。地球上的第一朵花，盛開在28日。

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6：25AM：最后一次大滅絕事件發(fā)生，小行星撞擊尤卡坦半島，導致了?？颂K魯伯隕石坑的形成，作為地球上曾經的霸主——恐龍，因此徹底地被毀滅了。這顆小行星改變了一切，如果不是它，恐龍或許還在，而我們卻未必了。

31

在漫長的歷史中，人類出現(xiàn)在最后一天的最后一個小時。我們曾經是流浪者，是獵人，是采集者，我們制作工具、生火、捕食。直到11：59：46PM，人類發(fā)明了書寫方法來記錄事物，所有能被記載的歷史都發(fā)生在最后的14秒內。統(tǒng)治者、戰(zhàn)爭、發(fā)明和愛情……歷史書中記錄的一切都發(fā)生在宇宙年歷中的最后這幾秒。

11：59：59PM：在最后一秒中，我們使用科學的方法，去探索大自然的奧秘和規(guī)則。從伽利略的望遠鏡第一次指向太空，到人類第一次在月球上留下足跡?？茖W讓我們越過空間和時間的限制，去觀測我們在宇宙時空中的位置?？茖W使我們有了理解宇宙本質的方法，在黑暗之中探索光明。正如卡爾薩根所說的：“科學，照亮黑暗的蠟燭?！?/p>

參考來源：

[1] Cosmos: A Spacetime Odyssey

[2] https:///starts-with-a-bang/all-the-universe-in-one-year-6288cc26e72