Wonders about our place in stars.

1929年，美國天文學家哈勃通過觀測發現，宇宙中幾乎所有我們能夠觀測到的星系都具有譜線紅移現象。根據多普勒效應，紅移現象的出現意味著所有的星系都在遠離地球，並且遠離的速度和與地球之間的距離成正比關係，即離地球越遠的星系離開我們的速度越快！這就是註明的哈勃定律！

哈勃定律印證了這樣一個有人提出過質疑但卻從沒有人願意相信的事實：宇宙在膨脹。其實在廣義相對論方程當中，愛因斯坦就已經發現宇宙似乎無法維持住一個穩定的狀態，要麼在膨脹要麼在收縮。可愛因斯坦及其所處的時代還接受不了一個不穩定的宇宙模型，於是愛因斯坦在相對論方程中加入了一個宇宙常數，這個宇宙常數被調整到一個精確的數值從而能夠保證宇宙處於穩態。而當哈勃望遠鏡發現了紅移從而印證了宇宙膨脹之後，我們21世紀最偉大的科學家悄悄的將宇宙常數從方程中擦掉了.....

宇宙在膨脹。這是一件細思極恐的事情，這意味著在本來就浩瀚的宇宙當中，地球正在變得越來越孤獨。著名的理論物理學家布萊恩格林曾經這樣描述過宇宙的膨脹：想像一下很久很久以後，當所有的天體都逐漸遠離我們，那時的物理學家仰望星空什麼都看不到，如果沒有我們留下的文獻，他們一定會說這個宇宙除了地球以外空無一物。這意味著我們也許身處於最好的時代，宇宙萬物的真理此時還在我們觸手可及的地方。（原文略有差異）

現在問題來了，既然宇宙在膨脹，那麼很久很久以前宇宙是什麼樣子？

沿著這個問題想下去，似乎都能接近這樣一個線索——大爆炸理論。宇宙大爆炸假說最早在1927年由比利時天文學家勒梅特提出，該假說認為宇宙在誕生之初是處在一種極熱極密的狀態，在長達近140億年的時間裡不斷膨脹降溫，形成我們現在所生存的宇宙。

宇宙大爆炸作為理論則是在1946年由美國人伽莫夫正式提出。大爆炸模型中認為早期宇宙溫度是極高的，隨著不斷膨脹和降溫，理論上直至今日應該殘留高於絕對0度的溫度。上世紀60年代美國的兩位科學家成功觀測到了宇宙微波背景輻射，早期宇宙極熱後冷卻的餘溫如今僅在3K左右。這一發現為大爆炸理論帶來了重要的證據，也為兩位科學家贏得了諾貝爾物理學獎。

隨著哈勃望遠鏡不斷從宇宙的各個方向搜集回數據，天文學家們發現了一個非常奇怪的問題。我們現有的技術已經能夠觀察到100多億光年遠外的星系，這意味著我們已經能夠看到宇宙大爆炸初期時宇宙的樣子。按照大爆炸理論，宇宙大爆炸之初星系之間應該非常的靠近彼此，物質之間的距離尚未被拉伸到如今這種尺度。可哈勃的觀察卻發現100多億光年遠外的星系之間的距離和今天一樣稀疏。同時，關於宇宙的各向同性問題也深深困擾的天文學家和物理學家，即宇宙的各個方向溫度和密度幾乎是一致的，整個宇宙看起來均勻的不可思議。

為了解決種種疑問，麻省理工學院的阿蘭固斯提出了暴漲宇宙模型。該模型修正了宇宙大爆炸模型，認為在宇宙大爆炸之初小於1秒的一瞬間宇宙膨脹了100萬億億億倍。好比吹氣球一樣把宇宙的褶皺抹平了。直至今日，暴漲宇宙學說雖然僅僅停留在理論階段，卻依然是較為符合實驗觀測的理論。

為什麼宇宙會在137億年前的某一刻誕生呢？一種說法採納了人存原理，也就是說之所以我們問這個問題是因為智慧生物的出現需要經過漫長的137億年時間，那麼我就嘗試回顧一下從宇宙誕生之初到現在的這段時間裡究竟都發生了些什麼事情。

大約137億年前，宇宙處於極熱極密的狀態，被稱之為奇點。不單單所有的物質存在於奇點當中，奇點的外部甚至不存在空間和時間。宇宙的大爆炸不同於我們所想的爆炸，正是因為空間和時間也是在這次爆炸的過程中逐步伸展開來，構成了我們當下稱之為時空的形態。在大爆炸之後，時空逐漸膨脹，溫度和密度慢慢降低，引力分離出來成為一種單獨的力。隨後宇宙發生了暴漲，在一瞬間（十的負三十三次方秒）內時空膨脹了十的三十次方倍。在這個過程中形成的時空為其中孕育無數的演化可能提供了條件。

在之後的時間裡，氫氦類中性原子慢慢形成並處於氣態，逐步在自身引力的作用下凝聚成氣體雲。氣體雲中75%是氫元素，其餘是氦元素和少量比氦更重的元素。當一團星雲聚集了足夠多的物質時，自身就會變得不穩定。在外界的擾動下就星雲中的物質會開始收縮，根據廣義相對論，這個收縮聚集的過程一旦開始就無法停止，直到形成一個穩定的核。這個核的密度和溫度在物質聚集的過程中不斷升高，終於溫度高到可以使氫元素髮生聚變反應，於是一顆恆星誕生了。

恆星在其生命過程中只做一件事情，就是燃燒體內的氫元素，通過聚變反應生成更重的氦元素。這個過程中恆心內部釋放的能量在對抗著萬有引力，以維持恆星不向內繼續塌縮。直到有一天氫元素燃燒殆盡，無法繼續完成聚變反應，恆星形成了由氦元素構成的氣體星球。接下來恆星會繼續通過核聚變燃燒氦元素，將氦元素轉換成更重的核。氫「燃燒」是最為有效的能源，但卻不是唯一的核能源，如果核心溫度足夠高，氦核可以聚變成碳，並通過進一步的聚變生成氧、氖以及其他一些元素。一棵大質量恆星可以產生必要的內部溫度——可達10億度以上，從而使上面的一系列核反應得以進行。但隨著每一種新元素的慢慢出現產能率下降，核燃料消耗得越來越快。直到聚變生成了相對穩定的鐵元素，恆星的末日也就快到了。合成鐵元素實際要消耗能量，導致引力在和能量的對抗中佔了上風。

核聚變的能量提供的力無法抗拒萬有引力時，恆星會突然坍縮，內核溫度迅速提升。氣體在萬有引力作用下，接近光速砸向內核，此過程會有「反彈效應」，進入的部分氣體反旋向上，從內核中吹出。而內核里電子和質子擠壓產生中微子，中微子穿過稠密氣體時部分被吸收，氣體獲得巨大能量，從而產生巨大爆炸——超新星爆發。在超新星爆發的過程中，恆星較內層的物質會被有力地噴射到外圍空間。噴射到空間的物質會已經存在的塵埃氣體雲，並且成為形成富含鐵及其它如金元素的「第二代新恆星」的原材料。

當然這些豐富的材料不僅僅會形成第二代恆星，大約46億年前，地球和整個太陽系便在這樣的氣態塵埃中誕生了。地球上這麼豐富的鐵元素的，很可能就是來自第一代恆星的核心地帶。

地球誕生了，可生命之光尚未被點亮。構成生命的元素和構成地球的物質沒有任何區別，究竟是一種什麼樣的力量讓元素組成了基因，並由基因驅使生命演化成今天的樣子，我至今對此充滿敬畏之心。

在地球誕生之後的40多億年里，能夠演化出智慧生命也並不是一件大概率的事件。《三體》第一部當中關於三體世界的模擬傳達了一個簡單而深刻的道理——一個星球上生命發展的過程隨時可能被滅絕性災難中斷。幸運的是，在這40多億年中，在經歷了幾次重大氣候變化之後，人類最終找到了一個星球演變的安全期，並在這個安全期內發展出了足夠的科技反過來探索孕育我們生命的宇宙。於是，今天我們站在這個宇宙中並不起眼，且看似孤獨的岩石星球上，作為碳基黑猩猩的後代，不斷的問自己：我們是誰？我們來自哪裡？我們將去向何方？
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