第一章 天體的運行

星辰概況

在進入我們要講述的主題之前，先來游覽一番我們賴以生存的空間，這樣更有利于我們簡單地了解這個世界。展開你的想象，幻想自己從宇宙之外的一個點觀察，而這個點需要在非常遙遠的地方。想清楚地得到“遙遠”這一概念，我們可以用光速進行測量。眾所周知，光每秒的疾行速度大約為30萬千米，也就是說，在鐘表的兩聲“嘀嗒”之間，光就可以圍繞地球環行七圈半。如果光到這個點需要行走100萬年的話，那么我們選定的觀察點就比較合適了。在這個遙遠的點上，我們將處于完全黑暗之中，環抱我們的只有毫無星光、漆黑一片的浩渺天空。但是，有一個方向顯露著它的特別，我們可以在那里看到一大片微弱的光，就像黎明前的一縷曙光，又猶如一片微云，占據著天空的一部分。其他方向似乎也有同樣的斑駁光影，但并不是我們現在要討論的。前面說到的那片光，那片“宇宙微光”才是我們的興趣所在。飛向它，該用多快的速度可想而知，至少要比光速快100萬倍才可能在一年之內到達那里——當然，這僅僅是一個思維游戲，事實上沒有任何東西可以超越光速——我們離它越近，它在黑暗天空中就展開得越大，直至覆蓋了天空的一半，僅余我們身后的一片漆黑。

在到達這一階段之前，我們可以看到在那片光霧之中出現了許多閃爍著珍珠般光亮的小點。繼續向前飛行，這樣的光點愈漸增多，不斷地與我們擦肩而過并遠遠消失在身后，更多新的光點迎面而來，如同乘客在飛馳的列車上看到窗外不斷掠過的風景與房屋。于是，身處其中的我們逐漸發現，這些光點就是夜晚看到的散布在天空中的星斗。如果我們用之前預想的超高速度穿越整片光云就會發現，除了散布在黑絲絨般的空中的各種色彩和形狀的光霧與光云外，其他什么都沒有。

但是，我們并不會急匆匆地穿越美麗的光云，而是先選擇一顆星星，將我們的速度減緩，從而可以仔細地觀察它。這只是一顆小小的星星，隨著我們接近，它變得越發明亮起來。一段時間之后，如暗夜燭火；又一段時間之后，似乎可以映出影子；再過一段時間，它的光已經可以照亮書本了；又過了一段時間，星星的亮光耀眼奪目，熱力如太陽一般。是的，它就是太陽！

接下來，我們再選定一個位置，對于我們剛剛的旅程而言，這個位置就在太陽的旁邊，不過按普通的計量單位計算卻已經在幾十億千米之外了。現在，我們仔細環顧四周，便能看到八顆如星星般的光點遠近不同地分布在太陽周圍。如果我們長時間觀察這些光點，就會發現它們都在圍繞著太陽運行，且繞行一周的時間長短不一，有的只需3個月，有的卻要165年。這些光點與太陽距離的遠近也有著巨大差異，最遠的一顆比最近的一顆遠大約80倍。

這些如星星般的東西就是行星，只要我們認真觀察就會發現它們與恒星的不同——它們都是不透明的黑暗物體，不發光，只能借助太陽的光。

我們接著觀察其中一顆吧。根據它們距離太陽遠近的次序，我們選擇了第三顆行星。從上方接近這顆行星——也就是從它與太陽的連線成直角的地方，越靠近，它就變得越大越明亮。當距離非常接近時，它看起來就像半輪明月——一半在太陽的照耀下異常明亮，另一半則隱于黑暗之中。再接近一些，被太陽照亮的部分持續擴大，并呈現出斑駁的光點。逐漸再擴大一些，斑駁的光點就化成了海洋和陸地，大約有一半表面被云遮住而看不到；隱在黑暗中的那部分，也呈現出一些不規則分布的明亮斑點，閃耀著如鉆石般的光芒，這是人類在地球上的杰作——城市燈火。我們關注的這個表面在眼前不斷延展，慢慢覆蓋了越來越多的天空，直到最后我們看出這就是全部世界。我們落在上面，回到了地球。

上文講述的這些，讓我們了解到，飛越天空時憑肉眼看不到的那個點，當我們接近太陽時，它就成為一顆星；更接近一些，會發現那是一顆不透光的球體；最后，它成了我們現在居住的地球。

這趟想象的飛行旅途讓我們明白了一個重要的事實：夜空綴滿的星星大多數都是恒星，都是太陽。換句話說，太陽只是其中一顆恒星。相比之下，太陽還是同類恒星中較小的一顆，有很多恒星發出的光和熱是太陽的幾千甚至上萬倍。倘若僅從恒星固有的內在價值來評價群星，那么看起來光芒萬丈的太陽著實沒有足以超越其億萬同類的杰出方面。我們之所以強調太陽的重要性以及它在我們眼中的偉大程度，都源自我們與它之間一種偶然的關系。

以上就是我們對這一偉大宇宙星辰系統的描述。從地面上看到的現象與想象飛行中的后半段看到的類似，天空中散布的繁星正是我們想象飛行中見到的那些星辰。我們從地面的位置仰望天空，與我們在遙遠星空中的某一點上觀測天空，其最大的區別就在于太陽和行星所處的突出位置。白天，太陽的萬丈光芒遮蔽了漫天星辰。假設我們能在更廣闊的區域截住太陽的光芒，就能看到星辰日日夜夜在空中閃爍。這些天體圍繞在我們周圍，恍然間地球就好似巍然立于宇宙中心，而這恰好符合我們祖先的猜想。

什么是宇宙

我們可以把在天空中看到的與在前面了解到的宇宙最大限度地聯系起來。我們稱宇宙空間物質的存在形式為天體，天體可以分為兩類：一類由萬千星星組成，它們的排列方式和外觀與我們前面講的一樣；另一類則以一顆星星為核心，其他星星受它的某種力量影響而圍繞它，這是所有天體中對我們來說最重要的一類。以太陽為中心主星，許多小星星環繞太陽而構成的一個星群被稱為太陽系。太陽系有一個主要特征——與宇宙中眾多星辰間令人驚嘆的距離相比，它的范圍實在太小了。以我們現在的了解，太陽系周圍的遼闊空間什么都沒有。即便我們可以從太陽系的一邊飛越到另一邊，并不會縮短前方的星星與我們的距離；即使到了太陽系的邊緣，我們看到的星座形狀也與從地面上看到的完全一樣。

天體的大小和距離可以幫助你描摹出宇宙大致的樣子，但我不想在這里列舉太多數字，我們不妨來做一個宇宙模型，或許更有助于我們建立起概念上的認識。首先，在這個宇宙模型中，我們把居住的地球設想為其中的一粒芥子，對照這個比例，月球就只是僅有芥子直徑1/4大小的一粒微塵，位于距離地球2.5厘米遠的地方。我們再用一個大蘋果來表示太陽，把它放在距離地球12米遠的地方。至于其他行星，大小各不相同，從肉眼不可見的微塵到一粒豌豆都有，它們與太陽之間平均有著4.5米到360米的距離。我們可以想象一下，這些小東西開始圍繞太陽慢慢旋轉，如我們前面所講，它們旋轉一周所用的時間也不同，從3個月到165年不等。芥子（地球）每年圍繞大蘋果（太陽）轉一圈，月亮會像好朋友一樣陪著它繞大蘋果（太陽）旋轉一圈，同時，月亮還會繞著芥子（地球）旋轉，一個月旋轉一圈。

按照這個比例可以計算出，我們做的太陽系模型可以平放在2.6平方千米范圍之內。在這個范圍之外，即使我們能飛越比整個美洲大陸還寬廣的距離，也看不到任何東西，偶爾只有一些彗星散布在模型邊界。在更遙遠的地方，我們還會碰到一顆最接近的恒星，這顆恒星就像我們的太陽，同樣可以用一個蘋果來表示。再遠一些，還有這樣的星系分布，但它們之間的距離基本和太陽與最接近它的恒星的距離一樣。不過，按照我們的模型比例，在地球這么大的地方，能容納下的也只有兩三顆星星。

由此可知，在之前設想的宇宙空間中飛行時，像地球這么小的東西很容易被我們忽視，即使仔細搜尋，也不一定能夠找到它。我們就好比在密西西比河谷上空飛行的人，想看清楚美洲大陸某個地方的一粒芥子。即使是那個代表光芒萬丈的太陽的“大蘋果”，也完全可能被忽視，除非它剛好離我們很近。