我們是星塵轉變成的生物,宇宙賦予我們能力了解它

我們是星塵轉變成的生物,宇宙賦予我們能力了解它
Image Credit: NASA, Public Domain

我們想讓你知道的是

我們知道且可以斷言的是:宇宙有一個起點。此外,我們身體裡的每一顆原子,都可以溯源到大霹靂,以及五十多億年前發生爆炸的大質量恆星裡的熱核反應爐。

文:泰森(Neil deGrasse Tyson)

在開頭的十億年之中,宇宙持續膨脹和降溫,物質也受重力吸引,聚成稱為星系的大質量天體。此時形成的星系總數將近1千億,每一個星系都有數千億顆恆星,而且恆星的核心正在進行核融合。而質量超過十倍太陽的恆星,核心的壓力和溫度,更高到可以鍛造出數十種比氫更重的元素,其中包括了組成行星,以及生活在這些行星上生命所需的所有元素。

這些元素如果停留在形成之處就全然無用,但大質量的恆星偶爾會發生爆炸,把化學元素含量豐富的核心散播到星系各處。如此經過了90億年不停的增加元素量之後,在一個平凡的宇宙角落(室女座超星系團的邊緣),一個平凡星系(銀河系)內的平凡區域(獵戶臂)上,一顆毫不起眼,名為太陽的恆星誕生了。

形成太陽的這團氣體雲擁有大量的重元素,聚合後還產生了各式各樣繞太陽運行的天體,包括數顆岩質和氣態行星、數十萬顆小行星,以及數十億顆彗星。在開頭的數億年期間,位在雜亂軌道上的殘渣會受到較大型天體吸積,產生高速與高能量的撞擊事件,造成岩質行星的表面熔化,也讓複雜分子無法形成。

隨太陽系裡可吸積的物質變得愈來愈少,行星的表面開始降溫。我們稱為地球的這顆行星,也在太陽周圍一個冷熱適中的區域裡形成了,這使得地球上的海洋擁有大量的液態水。假使地球離太陽再近一些,海洋就會蒸發殆盡;如果地球離太陽再遠一些,海洋就會凍結。在這兩種情形下,我們所知的生命就無法滋長和演化。

有機分子在化學元素極為豐富的海洋裡,以我們目前仍未知的機制,轉變成了能自我複制的生命。在這鍋生命之湯裡,構造簡單的厭氧菌最具優勢,這種生物能在無氧環境下蓬勃發展,並排放高化學活性副產物——氧。

這些原始的單細胞厭氧菌,不自覺的把地球上的大氣,從原本二氧化碳含量豐富,轉變成氧含量豐富,於是好氧生物得以出現,並進而主宰了海洋和陸地。

這些有助於好氧生物生存的氧原子,通常成雙組成氧分子,但在地球的高層大氣也可以聚合三個,形成臭氧,替地球表面擋掉大部分破壞力強大的太陽紫外光子。

地球上(以及可能在宇宙他處)會有極多樣的生命,都要歸功於宇宙中含量豐富的碳,以及無以數計或簡單或複雜的含碳分子。這一點是毫無疑義的,因為碳基分子的種類及數量,多於其他各種分子的總和。

但生命是脆弱無比的。在過去,地球偶爾會遭遇到突然冒出來的大型彗星和小行星的碰撞,使生態系受到無以倫比的破壞。例如就在六千五百萬年前(地球年齡比現在再往前減2%時),一顆十兆噸的小行星撞在現今中美洲的猶加敦半島,造成75%的植物和動物滅種,其中也包括著名的恐龍。

因為這場生態浩劫,我們哺乳類的祖先從此不再淪為暴龍的開胃小點,得以興起並占住剛空出來的棲域。哺乳類中具有大型腦容量,稱為靈長類的一支,後來演化成為智人,擁有足夠的智慧來發明科學方法和科學工具,甚至還破解了宇宙起源和演化之謎。

然而,在所有的這一切之前,還發生過什麼事?也就是說,在宇宙起源之前發生了什麼事?

天文物理學家目前對此一無所知。或者說,我們目前最天馬行空的想法,幾乎全都缺乏實驗科學的根基。為此,有些具有宗教信仰的人就以正義使者的口吻斷言,一定是某種至高無上者啟動了這一切,而這種力量不但大過其他力,也是所有一切的根源。對這類人來說,啟動這一切的,理所當然就是上帝。

然而,會不會宇宙是永恆的存在,只是它的狀態我們至今仍然無法辨認,例如:它會不會是可以不停產生新宇宙的多重宇宙?或者,宇宙根本是憑空出現的?或者,我們所知和所愛的一切,只是超級智慧外星物種因為好玩,所進行的電腦模擬?這些有趣的哲思,很難讓所有人滿意。儘管如此,這些想法提醒了我們,無知才是科學家心智的自然狀態。自認無所不知的人,從來不會去尋找,也不會碰巧發現到宇宙未知與已知的界線。

我們知道且可以斷言的是:宇宙有一個起點。此外,我們身體裡的每一顆原子,都可以溯源到大霹靂,以及五十多億年前發生爆炸的大質量恆星裡的熱核反應爐。我們是星塵轉變成的生物,然後宇宙賦予了我們能力,讓我們去了解宇宙,而我們的旅程才剛要開始呢。

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書籍介紹

本文摘錄自《宇宙必修課:給大忙人的天文物理學入門攻略》,天下文化出版
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作者:泰森(Neil deGrasse Tyson)
譯者:蘇漢宗

  • 《紐約時報》暢銷總榜第一名
  • 全球知名宇宙學網紅泰森,為忙碌的你開講宇宙必修課!
  • 把天文知識化整為零,去除艱澀計算,沒有難懂圖表。

全世界大概沒有幾個人能像泰森一樣,能把宇宙天文講得扣人心弦又引人入勝。你可能沒有時間看長篇大論,泰森的這堂必修課輕薄短小,攜帶方便,你在捷運上翻一下,喝咖啡的時候讀一點。每天花上兩三分鐘,就能快速吸收夠用的天文知識,不再被暗物質、暗能量弄得昏天暗地,不再遭大霹靂、重力波震得頭昏眼花。

宇宙必修課
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責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航