用文字丈量宇宙

昕山子

如果你很喜欢科幻作品的话，那么你会发现，无论里面包含多少神奇的世界或不同寻常的科学概念，大多数宇宙题材的科幻作品（或者叫做“太空歌剧”），其故事核心都与人类（或类似人类的生物）有关。毕竟，这是我们所关心的，也是最容易理解的。而在实践中，这意味着大多数科幻作品都发生在与人类相关的地方，比如在一颗行星上或一艘宇宙飞船中。科幻作家的真正挑战，是如何把故事与人类的情感以及人类所熟悉的时空观结合好，同时还能描述出宇宙本身最为重要的属性——巨大。

宇宙太大了

宇宙的大，总是令人难以置信的。我们说，可观测宇宙范围有数百亿光年，但作为人类，要想真正理解这个尺度的唯一方法，就是将问题分解成一系列的步骤，从我们可以理解的尺度开始。

一个从迪拜到旧金山的直达航班全程1.3万千米，这差不多等于地球的直径。太阳大得多，它的直径大约是地球的100倍。地球和太阳之间的距离大约是太阳直径的100倍，接近1.5亿千米。如果把太阳比作一只篮球并位于篮球场的一端，那地球就像一粒沙子，并位于篮球场的另一端围绕太阳旋转。其中，地球到太阳的平均距离，还是一个长度单位，叫做天文单位。例如，于1977年升空的旅行者1号探测器现在离太阳大约有137个天文单位。

但是其他的恒星都更加遥远。最近的恒星则是比邻星，离太阳大约有27万个天文单位，或4.25光年。你可以在太阳和比邻星之间并排填满3000万个太阳。如果太阳如你眼前的一分钱硬币那么大，比邻星则会处在560千米以外。著名科幻小说《银河系漫游指南》中，沃贡人在比邻星那里公示了一个拆迁通知：因修建星际快速通道，准备拆迁挡道的地球。但在公示的50年里，人类都没能力抵达比邻星去看那个通知。沃贡人以为地球人同意了，于是，地球毫无预兆被强拆，人类文明也就毁灭掉了……这段搞笑的故事其实就是在说，4光年的距离仍是难以置信的长。

但事实上，4光年其实就是银河系内恒星之间的平均距离。而拥有1000亿至4000亿颗恒星的银河系，其直径大约有10万光年。如果仍把太阳缩小为一枚一分钱的硬币，那么银河系的直径大约有1200万千米，比地月距离的30倍还要长。

不过，在过去的20多年里，真正令人激动的天文学发现之一是银河系中大多数的类似太阳的恒星都有行星相伴，其中一些类似地球的行星气温适宜，表面上可能会有液态水。然而，抵达这些行星却是另外一回事了。如果旅行者1号是飞向比邻星那里的话，那么也许需要7.5万年才能抵达那里。

而在一个世纪前，天文学家才发现深空中所谓“螺旋星云”其实并不是银河系中的星云，而是与银河系一样的离我们很远的星系。现在，我们知道仙女座星系是离我们最近的大星系，距离我们约为250万光年。目前检测到的最遥远的星系是GN-z11星系，离我们有134亿光年，位于大熊座方向。宇宙大爆炸发生在138亿年前，意味着大爆炸以后4亿年该星系就存在了。

科幻作家常常使用各种技巧来跨越这些星际距离。比如，把乘客冷冻起来，使他们在漫长航行中处于休眠状态；或者，直接让飞船以接近光的速度来行驶。此外，更加未来化的科学概念，比如曲率引擎或虫洞，也常常用来当作穿越星际的手段。然而，宇宙还有着更为宏大的东西。

挑战难以置信的大

20世纪20年代，天文学家发现了宇宙在膨胀。而在20年前，天文学家還发现宇宙在某个未知因素作用下在加速膨胀，我们把这个未知因素称之为暗能量。暗能量作用于宇宙的整体，那么如何把类似这样的宏大概念很好地融进科幻作品中？

故事并没有就此止步。因为宇宙在膨胀，一些区域中的星系发出的光可能始终来不及抵达我们。这些区域处在可观测宇宙之外，那里会有什么特别之处吗？此外，一些理论认为，宇宙大爆炸产生不止一个宇宙，我们的宇宙可能只是众多（也可能是无限多的）宇宙的一员。而这个“多元宇宙”的广阔，可能完全超出了我们的理解。

美国天文学家奈尔·德葛拉司·泰森曾说：“宇宙没有义务对你讲得通。”同样，宇宙也没有义务为科幻作家讲故事提供方便。宇宙中绝大多数是真空，而星系之间、恒星之间的距离也是不可思议地远，远远超越了人类熟悉的尺度。捕捉宇宙的真正规模，并以某种方式把它与人类的故事结合起来，对任何科幻作家都是一项艰巨的挑战。英国作家奥拉夫·斯塔普尔顿就接受了这个挑战。在他所写的小说《造星者》中，恒星、星云以及整个宇宙都是有意识的，这种跨越星际的智慧生命，能从天文学的角度来考虑所有的事物……

相对于浩瀚的宇宙来说，人类实在是太渺小了，微不足道。但难能可贵的是，我们的大脑仍然可以在某种程度上理解宇宙究竟有多么大。如果你想写一部“太空歌剧”，可以去挑战一下，不妨试着去描绘出宇宙的难以置信的大。

（摘自2017年07期《大科技·科学之谜》）endprint