事实如此浪漫

这将帮助你掌握宇宙中事物的大小

在里面缩放的宇宙,沙尔夫把尺度的概念放在生物学和物理学的中心舞台上。他写道:“你通过这本书和所有已知的现实尺度的旅程的开始是在已知和未知之间的边缘。”。 插画:Ron Miller

C阿莱布·沙夫想带你来一场史诗之旅。他的最新著作中,缩放的宇宙从可观测宇宙的末端开始,探索其最大的结构,比如星系群,一直到普朗克长度——不足十亿分之十亿分之一米。它是大与小的惊人结合。读者在旅途中通过书处理的图片,图表,插图都伴随着沙夫清晰的,对话的散文。这些视觉辅助为他指出的现象提供了重要的深度和视角,就像宇宙旅行指南。他说,你知道吗?银河系的所有恒星都可以容纳我们太阳系的体积。

沙夫,哥伦比亚大学天体生物学中心的主任,是一个适当的迷人的向导。他是2012年那本书的作者引力的引擎:吹泡泡的黑洞如何统治宇宙中的星系、恒星和生命,他推测在里面鹦鹉螺关于外星生命是否可以如此先进,以至于与物理学难以区分。

在里面缩放的宇宙,沙尔夫把尺度的概念放在生物学和物理学的中心舞台上。他写道:“你通过这本书和所有已知的现实尺度的旅程的开始是在已知和未知之间的边缘。”。鹦鹉螺和他聊了聊我们在规模方面的经验以及他为什么认为这很神秘。(沙夫是诺第留斯公司顾问委员会成员。)


为什么规模很有趣?

规模是迷人的。科学地说,这是现实的基本属性。我们甚至都没想过。我们谈论空间和时间,也许我们对时间的本质比对尺度和空间的本质更困惑,但它同样神秘。

规模有什么神秘之处?

这是我们都有直接经验的东西,甚至是直觉的。我们学会评估事物的大小。但我们作为人类的活动范围非常非常狭窄。我们只知道一个非常狭窄的尺度范围:在某种意义上,我们对非常大的尺度的了解比我们对非常小的尺度的了解更多。

我们知道原子,但如果原子变小,就会变得更不确定,不仅仅是因为内在的不确定,物理学的完整性也会变得更差。我们不知道这里发生了什么。这就引出了普朗克尺度上的一个谜题。在大范围内,我们可以看到这些东西,我们可以绘制图表。

不是外星,而是一只嵌在大象皮肤上的虱子的眼睛。 缩放的宇宙

在某些规模上,并没有太多的变化。这是否暗示了一些潜在的秘密?

我认为这是值得考虑的事情。有夸克,然后有20个数量级,你怎么说?这是一个非常小的经历,但在更大的范围内也有一些…星际空间的空虚。令人惊讶的是,在大尺度和小尺度上,大多数东西都是空的。

我们在太阳系、地球和我们的生物规模中都有丰富的资源。在那里我们获得了最深刻的见解,积累了最多的知识。在这个尺度上,物质似乎凝结了,物质看起来是固体,但实际上,它的内部同样是空的。但这是人类文化偏见吗?还是说这告诉了我们一些关于宇宙本质的深刻的东西?我不知道这个问题的答案。但我们的构建方式,我们看待世界的方式,有一些问题。我们显然不适应那种空虚。

然而,我们被它所吸引。

我们被它所吸引,就像书中的例子一样,群星聚集在一起。把银河系中所有的恒星放在一起,然后把它们放在太阳系的体积内?令人震惊。相信我,我不得不运行几次这些数字,然后说,“哦,哇,好吧,这真的很有效。”

当地球遮住太阳时,我们在月球上的高地荒原被沐浴在红色的光芒中。 插画:Ron Miller

你是如何表示那些我们没有图片的东西的,比如系外行星的表面,或者是非常小尺度的东西?

这是我们在编写这本书的过程中经常谈到的。艺术家罗恩·米勒(Ron Miller)将为一颗系外行星绘制一幅风景画。作为一名科学家,我倾向于说,“我们不能那样做,我们不能说它看起来像什么。”所以我们进行了这次对话。我们需要一种知情的艺术方法。当我们缩小到一个小规模时,事情变得棘手起来。我想避免通常的比喻,原子是球体,或者分子是由物体连接的球体。你不能像我们习惯的那样了解这些事情。我们试图妥协。我们做了一些人们可以识别的东西,但是我们避免了粘在每个人脑袋里的球和棍子模型。

Dan Garisto是一位科学作家.

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观察:我们是否暗地里认为宇宙的其余部分应该看起来像我们自己的一部分?

这篇经典的“事实如此浪漫”的帖子最初发表于2017年11月。

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