斯科特·邓肯·特里梅因做什么的

斯科特·邓肯·特里梅因

斯科特·邓肯·特里梅因，1950年出生，加拿大天体物理学家，美国普林斯顿高等研究所讲席教授，美国国家科学院院士、《星系动力学》的作者。

中文名：斯科特·邓肯·特里梅因

外文名：ScottDuncanTremaine

国籍：加拿大

出生日期：1950年5月25日

职业：天文学家

代表作品：《星系动力学》

职称：教授

个人简介

斯科特·邓肯·特里梅因，加拿大天体物理学家，美国普林斯顿高等研究所讲席教授，美国国家科学院院士，在天体物理动力学领域中做出了一系列开创性的学术贡献，在理解包括行星系统、彗星、超大质量黑洞、星团、星系以及星系团等的形成和演化等诸多方向均作出过具有深远影响力的重要工作。1988年，当时就职于加拿大多伦多大学的特里梅因和同事马丁·邓肯（MartinDuncan）、汤姆·奎恩（TomQuinn）一道证明了，费尔南德斯预言的星体群其实可以解释短周期彗星的轨道和出现频率。他们使用了“柯伊伯带”一词，不过，后来就职于普林斯顿高等研究院的特里梅因解释：“这个词可能不正确，应该以‘费尔南德斯’来命名它。”此外，特里梅因还成功预言了海王星外的柯伊伯带彗星群、土星环系统中的牧羊犬卫星和密度波的存在，以及行星迁移现象。他还从理论上用偏心恒星盘诠释了类似仙女星系中的双星系核的成因，阐明了动力摩擦在星系演化中的作用。

代表作品

《星系动力学》

狐狸星座中最著名的深空天体是？接下来跟随八十八星座来寻找答案吧！在全天的行星状星云中，狐狸座哑铃星云无疑是最美丽的一个，它列于梅西耶星团星云表的第27位，故又称M27星云。

深空天体M27哑铃星云狐狸座M27(NGC6853)行星状星云是狐狸星座中最著名的深空天体。M27呈球状扩展的气体并不均匀，在东西方向中变得十分稀薄，形似哑铃，因而又叫"哑铃星云"。1764年7月12日，梅西叶发现了它。M27比较明亮且结构较清楚，是小型望远镜观测的好目标之一。

在全天的行星状星云中，狐狸座哑铃星云无疑是最美丽的一个，它列于梅西耶星团星云表的第27位，故又称M27星云。由于较大的行星状星云均比较暗，而最亮的行星状星云又很小，因此狐狸座的哑铃星云就成为最容易观测的行星状星云了。狐狸座哑铃星云是个很美丽的天体。很明亮，视星等为76等。在满布恒星的星空背景中仍显得很突出，它的形状像两个圆锥顶对顶对接起来的哑铃，因此被称为“哑铃星云”。其赤道坐标为：赤经19时596分，赤纬：+22°43′。角大小为8′0×5′7，视星等为73等，距离为815光年。

1764年7月12日法国天文学家梅西耶首次观测到它时这样记述：一个没有恒星的云雾状天体，用35英寸的望远镜很容易观测到它，外形呈卵形，其中没有任何恒星。现在时不再来，行星状星云一般都有一核心恒星，M27的核心恒星是一颗12等的恒星，这颗恒星具有连续光谱，即光谱中没有亮谱线和暗谱线。在光谱的不同波段拍摄的星云照片显示出，有的情形下它有颗粒状结构，在另外的情形下可看到它有细的纤维状结构。

这似乎表明，M27具有非常复杂的层理形式。1937年原苏联天体物理学家沃隆佐夫——维利亚米诺夫和克拉默提出一种看法，认为狐狸座哑铃星云的结构是很复杂的，不能用一种单一的理论模型来解释。美国天体物理学家L·H·阿勒在他的所写的《气体星云》一书中这样写道：“用大型望远镜所进行的一系列观测结果更加证实了上述论断。”和许多别的行星状星云一样，M27也在膨胀，膨胀速率为每百年约6″4。由此推断M27是在大约3000-4000年前发生的一次超新星爆发所形成的。

对于使用小型望远镜的人，这可能是最好的行星状星云。因为它大而明亮，结构清楚。使用3英寸(8厘米)望远镜可以看见它，用口径6英寸的望远镜观看，可以看得非常清晰。但是全部星云面貌要使用14英寸(36厘米)或更大的望远镜才可见。当用更大的望远镜观测时，能够看到柔和的蓝绿色的光晕包围在“哑铃”的周围。用大望远镜照相观测表明，光晕的长轴方向的方位角为125°，12等的核星很明显地靠近哑铃形的西边缘，不过，天文学家维波注意到那里有几颗和星云并无物理联系的暗星。那颗12等的核星是很难辨认出来的。另外，在哑铃星云以北25′处，仅有一颗5等星，它就是狐狸座14星。

NGC6830星团这是一个由星等+11或更暗的星构成的小星团。越向中心越紧密。

NGC6940星团这个疏散星团的突出特征是6颗星等+9的恒星分布在一个细致的星团上。用6英寸(15厘米)或更大的望远镜能看到60-100颗恒星。

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天体物理学（英语：Astrophysics），又称天文物理学，是研究宇宙的物理学，这包括星体的物理性质（光度，密度，温度，化学成分等等）和星体与星体彼此之间的相互作用。应用物理理论与方法，天体物理学探讨恒星演化、恒星结构、星际物质、宇宙微波背景、太阳系的起源和许多跟宇宙学相关的问题[1]。由于天体物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常应用很多不同的学术领域，包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学以及原子分子与光物理学等等。由于近代跨学科的发展，与化学、生物、 历史 、计算机、工程、古生物学、考古学、气象学等学科的混合，天体物理学目前大小分支300—500门主要专业分支，成为物理学当中最前沿的庞大领导学科，是引领近代科学及 科技 重大发展的前导科学，同时也是 历史 最悠久的古老传统科学。

天体物理实验数据大多数是依赖观测电磁辐射获得的。比较冷的星体，像星际物质或星际云会发射无线电波。大爆炸后，经过红移，遗留下来的微波，称为宇宙微波背景辐射。研究这些微波需要非常大的无线电望远镜。

太空 探索 大大地扩展了天文学的疆界。太空中的观测可让观测结果避免受到地球大气层的干扰，科学家常透过使用人造卫星在地球大气层外进行红外线、紫外线、伽马射线和X射线天文学等电磁波波段的观测实验，以获得更佳的观测结果。

光学天文学通常使用加装电荷耦合元件和光谱仪的望远镜来做观测。由于大气层的扰动会干涉观测数据的品质，故于地球上的观测仪器通常必须配备调适光学系统，或改由大气层外的空间天文台来观测，才能得到最优良的影像。在这频域里，恒星的可见度非常高。借着观测化学频谱，可以分析恒星、星系和星云的化学成分。

理论天体物理学家的工具包括分析模型和计算机模拟。天文过程的分析模型时常能使学者更深刻地理解个中奥妙；计算机模拟可以显现出一些非常复杂的现象或效应其背后的机制。

在实践中，现代天文学研究通常涉及理论和观测物理领域的大量工作。天体物理学家的一些研究领域包括试图确定暗物质，暗能量，黑洞和其他天体的性质 ; 以及宇宙的起源和最终命运。理论天文学家还研究了太阳系的形成和演化。恒星动力学和演化 ; 星系的形成与演化 ;磁流体力学 ; 宇宙中物质的大尺度结构；宇宙线的起源; 广义相对论，狭义相对论，量子和物理宇宙学，其中包括弦宇宙学和天体粒子物理学。

大爆炸模型的两个理论栋梁是广义相对论和宇宙学原理。由于太初核合成理论的成功和宇宙微波背景辐射实验证实，科学家确定大爆炸模型是正确无误。最近，学者又创立了ΛCDM模型来解释宇宙的演化，这模型涵盖了宇宙暴胀（cosmic inflation）、暗能量、暗物质等等概念。

理论天体物理学家及实测天体物理学家分别扮演这门学科当中的两大主力研究者，两者专业分工。理论天体物理学家通常扮演大胆假设的研究者，理论不断推陈出新，对于数据的验证关心程度较低，假设程度太高时，经常会演变成伪科学，一般都是天体物理学研究者当中的激进人士。实测天体物理学家通常本身精通理论天体物理，在相当程度上来说也有能力自行发展理论，扮演小心求证的研究者，通常是物理实证主义的奉行者，只相信观测数据，经常对理论天体物理学所提出的假说进行证伪或证实的活动，一般都是天体物理学研究者当中的保守人士。

天文学的 历史 纪录虽然很久远，但是它长期以来都跟物理学分开，直到物理学发展才开始结合起来，主要发展的目的是历法。

天文学在 历史 当中，中国、欧洲、非洲、中东、印度、美洲都有独立的发展 历史 ，其中以中国的 历史 纪录长度最久，但是中国并没有发展出天体物理学，最早有天体物理学研究的纪录是印度。

天文学在古代 历史 上的发展分支：

中国古代天文学

印度古代天文学

非洲古代天文学

埃及古代天文学

非洲部落天文学

近东古代天文学

两河流域天文学

美索不达米亚天文学

巴比伦天文学

阿拉伯天文学

巴格达学派

开罗学派

西阿拉伯学派

美洲古代天文学

玛雅天文学

欧洲古代天文学

希腊古代天文学

也有一种看法认为非洲古代天文学、两河流域天文学及美洲古代天文学都是由传说中的姆大陆及亚特兰提斯所流传而来的，但是这项说法缺乏考古学上的证据，虽无法证伪，但也无法证实。欧洲天文学主要源自于非洲古代天文学及两河流域天文学，现代天体物理学是由欧洲天文学建立起来的。

理论天体物理学的起点可由十六世纪开始计算起，绝大多数的理论提出系以“物理建模方法”提出假设，建立物理模型，验证方法则多数以“波普尔论证法”来进行确认，主要采取“证实主义”或“证伪主义”两种手法交错并用。理论的状态多数有以下几种：

全部理论证实：目前不存在。

部分理论证实：例如“广义相对论”及“牛顿力学”。

理论证伪：为数庞大，例如，中国的“混天说”。

技术力无法验证理论：例如，“夸克星”，通常都是理论当中存在尚未验证的物理假说。

理论错判证实：例如，“牛顿力学”曾经被错判证实。“夸克星”则曾经有两年的时间被认为已经找到（SN1987A，约1989-1990年之间被错误地认为存在夸克星）。

伪科学：数量庞大的民间学说，例如一整批以科幻小说为基础的幻想学说、科普及神学天体物理，通常的特征是理论自身不自洽。例如，“星际之门虫洞物理”，“星际之门”当中的“虫洞物理”与现实研究中的“虫洞物理”差距非常地大，而目前现实中的“虫洞物理”，实际也并未被列入合格的天体物理理论，实际的“虫洞物理”认为“虫洞”的大小如果小于一光年，则无任何可能传送任何物质进行太空旅行，“星际之门虫洞物理”与此差距极大，而开启虫洞颈部的维持能量是“负能量”，“星际之门虫洞物理”却是使用“正能量”来维持，“量子虫洞”是采用“虚粒子对相互作用”来维持“量子虫洞”的恒稳态，能够穿透“量子虫洞”的只有超流体，而“星际之门虫洞物理”却是什么物质都可以传送。事实上两者的说法都没有经过检验。

未经检验的假说：例如，“人造月球假说”及“平行宇宙”与一整批与霍金宣称有关的说法。由于通俗易懂、貌似合理，检验方法却需要耗费大量金钱，因而大批未经检验的假说在民间流传，被误认为已经检验的正统科学，透过大众文化传播，成为非专业信徒型学科。

绝大多数的天体物理理论都处于“部分理论证实”及“技术力无法验证理论”的状态，基本的过滤方式是“证实方法”或“证伪方法”，持续过滤到每一个步骤都与数据吻合。

现代理论天体物理学家使用多样的研究工具，包含了分析模型及计算机数值模拟，分析模型可以提供每一个步骤是否吻合现行或假设的物理定律，计算机数值模拟则主要用于推算出物理数学模型是否有矛盾之处。理论天体物理学家致力于发展理论模型以便理解这些模型与观测的拟合程度，这可以使观测者证实或证伪某个模型是否正确，并且从模型当中选择一个恰当的理论来说明观测数据。

一旦某个物理模型大体上被验证，实测天体物理学家就会依据该模型输入观测资料，一旦发现某些不吻合之处，该理论就会进行修正，直到全面吻合，所有观测数据都合乎理论预测以后，便可称该理论为已经证实的天体物理理论。如果，理论与数据有大批不吻合，该理论会先被限定为有限理论，一直到发展出其他可以全面吻合的理论以后，该理论会被废弃掉。

理论天体物理研究的范围非常地广泛，包含了：“星体动力”、“星体演化”、“银河生成及演化”、“电磁动力”、“广义相对论”、“宇宙学”、“弦宇宙论”、“天体粒子物理”、“引力波”、“宇宙生命”、“宇宙航行”、“宇宙通讯”等等，课题包罗万象。

现代天体物理的发展方式多数采取物理数学的方法，先发展相关理论，然后再透过实测天体物理学的技术手段来验证，并且透过观测数据来修正理论上的缺失，因此常常会看到由于实测天体物理技术的发展，事后发现理论天体物理的陈述荒唐到完全无法吻合的现象，进而全面修正理论天体物理的模型。实测天体物理扮演天体物理当中最重要的把关及验证，因此，理论天体物理上的盖棺论定一向是由实测天体物理来执行，这也使得实测天体物理学家多数都是这个领域当中最保守的菁英人士在运行。

实测天体物理目前持有全球最尖端的 科技 来进行研究，技术的演进，天体物理实验数据已经可以采取多种管道获得，包含了地面各类望远镜、空间天文台及空间探测器。此外，由于需求的缘故，实测天体物理学家是目前建造超级电脑的最积极人士，全球最尖端的超级电脑有大批是由实测天体物理学家所建造及持有，其次则是高能物理学家所建造及持有，多数的实测天体物理学家同时也是电脑专家及理论物理学家，经常会透过全球虚拟天文台的数据互换来进行研究，超级运算的领域当中，有许多出身于实测天体物理学的工作者。

   在李白的诗歌中，诸神、神仙、天堂、银河的想象似乎远远高于同龄人的想象。有没有可能他实际上就是一位天体物理学家或占星家，而他通常的“观光”实际上是为了寻找一些好的占星术观测地点。因为天文学需要冷静、明智和谨慎。天文学有很大的发展空间，需要更多优秀的人才去探索未知的宇宙。如果他们坚持下去，努力探索，未来天文学领域将会有更好的发展空间！

我不知道什么是最擅长学习的？我现在是大一新生了。我从初中开始学物理。我从初中开始学物理。我觉得上学期学的声学和光学还可以。我能通过100分的考试。下学期我学了电。在这个时候，我被迫什么也不学，我不能理解，也不能提问。考试是三四十分，我还是忍不住。所以我到了初中，学习了力学和功能关系。

学霸女生一般都是面目高傲，有点神气，所以这种女生比较骄傲，不会和普通男生交往。许多年前，当我在学校的时候，我学习像我，看起来像我。我根本不想交一个学霸女朋友，所以我没有那种个人经历，更不用说那种经历是什么滋味了。无论是本科生还是研究生、大学还是研究机构，天文学专业的教师通常都会进行一些专业的科学研究。如果专业和研究方向提前确定，你可以跟随老师提前做一些科学研究工作，在科学研究的起跑线上你将领先于同行。

天文学的一个分支，研究天体和其他宇宙物质的性质、结构和演化。天体物理学学分包括：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体化学等分支。此外，射电天文学、空间天文学和高能天体物理学也是其分支。就业啊,到科研机构去,或者作为教授来教学生。

《给忙碌者的天体物理学》（尼尔·德格拉斯·泰森）电子书网盘下载免费在线阅读

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书名：给忙碌者的天体物理学

作者：尼尔·德格拉斯·泰森

译者：孙正凡

豆瓣评分：86

出版社：未读·探索家·北京联合出版公司

出版年份：2018-6

页数：224

内容简介：

★全球现象级畅销书，上市仅一年畅销100万册，售出38国版权。

★亚马逊2017科学类年度好书，《纽约时报》非虚构畅销榜榜首，Goodreads（美国豆瓣）2017科普书读者票选冠军。

★霍金科学传播奖得主、卡尔·萨根传人，写给每一位地球人的宇宙通识课。

★还未引进国内就已口碑爆棚。得到APP万维钢专栏「精英日课 」倾情解读；各媒体、知识传播平台、个人争相传播。

★中国科普界KOL：万维钢、李淼、张双南 作序推荐。

★再忙，也要记得仰望星空。认识宇宙，就是重新认识自己。不仅引领你了解宇宙探索史和宇宙学前沿，更让人以一种“宇宙视角”来重新审视世界、认识自己，甚至改变你的三观。

★超高颜值、精致开本，单手可握，专为忙碌者量身打造。

空间和时间的本质是什么？宇宙如何起源的？我们是宇宙中唯一的智慧生命吗？这是萦绕在每个人心灵深处的追问。但当今时代，人们更加忙碌，更没有时间通过读大部头的专业书来获取相关知识。

谁能引导我们去追索这些知识呢？没有比尼尔·泰森更合适的人了 。他的这本《给忙碌者的天体物理学》简洁而清晰，处处闪烁着智慧的火花，你可以在繁忙的日常里随时随地享受其中隽永的章节。

当你品呷早间咖啡的时候，当你在乘坐地铁、等侯火车或航班的时候，《给忙碌者的天体物理学》会用最易懂的语言，为你讲述你最关心的宇宙问题：从大爆炸到黑洞，从夸克到量子力学，从搜寻宜居行星到寻找地外生命……

作者简介：

尼尔·德格拉斯·泰森（Neil deGrasse Tyson），生于1958年，美国家喻户晓的天体物理学家，科普作家。哈佛大学物理学学士，哥伦比亚大学天体物理学博士，普林斯顿大学博士后。美国自然博物馆海登天文馆馆长。

热门科普节目 StarTalk 主持人。还曾经在著名 美剧《生活大爆炸》第四季中客串，饰演自己。被誉为卡尔·萨根的接班人，主持了近年来大热的科普纪录片《宇宙：时空之旅》（COSMOS：A SPACETIME ODYSSEY，1980年史诗级科普片《卡尔·萨根的宇宙》的更新版）。

泰森获得的主要荣誉有：

2017年获斯蒂芬·霍金科学传播奖。

2008年《发现》杂志（Discover magazine）“科学界最聪明的 50 人之一”。

2007年《时代》周刊（TIME）100大全球最具影响力人物。

2007年《哈佛校友》（Harvard Alumni）杂志“最具影响力的 100 名哈佛校友之一”。

2004年 NASA 杰出公共服务奖章。

2001年小行星13123以他的名字命名。

2000年《时人》杂志（People）“最性感天体物理学家”。

这周正值十一假期，利用长假旅游很好，说明一个人对外界充满好奇。哪怕只是不断赶路，到一处自拍几张发个朋友圈算数，也说明这个人对他以陌生环境为背景的自拍会吸引到多少人点赞很好奇。排除在社交平台获得点赞这样的低级趣味，出门旅游究竟是想收获什么呢？至少能长见识吧。所谓长见识，其实是为了撑开格局。比如，我在重庆生活久了，去了一次珠穆朗玛峰，才知道什么叫高山，我对山高的尺度不再停留在缙云山；我听说佛系青年这个词很久了，去了一次白马寺，才领略了什么是佛教，不再是一个只知道华岩寺和少林寺的人。

但仅知道这些是远远不够的，当我登上珠穆朗玛峰，第一时间——当然是自拍，拍完呢？是赶紧说两句“这山真高啊、这山真高啊”？不是，我想问为什么珠峰只能这么高（因为地球引力不允许更高，再高就会压塌，火星引力不如地球，所以火星上的山最高可达2万米）。而对于直径是13万公里的球体——地球来说，一座不到10公里的山，就像台球上的一粒微尘，根本不影响我们对其光滑表面的认知。当我来到中土佛教第一寺——白马寺，不是赶紧和佛祖进行利益交换——磕头烧香换得佛祖保佑，而是从白马寺的历史想到两千多年来这片土地上为什么会频繁出现灭佛运动（因为拆除寺庙使国库有了钱和军队有了兵源）。

这两个例子就是我所理解的撑开格局——从时间和空间两个维度展开。历史学能提升我们时间维度的认知，而天文学则能同时提升时间和空间维度的认知。论时间，你我身上的每一个原子，都可以追溯到133亿年前宇宙大爆炸；论空间，我们只是在这个宇宙的一个平凡角落（室女超星系团的外围），一个平凡星系（银河系）中，一块平凡的区域（猎户旋臂）上，一颗平凡的恒星（太阳）旁边……注意，是这个宇宙，到底有没有多个宇宙，有多少宇宙，最负责任的回答是——不知道。

当然，科普天文学并非为了在别人感动于大好河山之际泼冷水，赢得智力优越感。学习天文学，恰恰是为了懂得谦卑。

这本《给忙碌者的天体物理学 》是著名天体物理学家尼尔·德格拉斯·泰森的新作，他更著名的身份则是科普达人，有个拍得特别漂亮的系列纪录片叫《宇宙》就是他主持的。

140亿年前（书中为140亿年，如今准确的数据应该是133亿年），已知宇宙所有的空间、所有的物质、所有的能量，都包含在一个极小极小的尺度之内，比这句话末尾的句号的一万亿分之一还要小。那是一个致密的奇点。

首先是引力逐渐分离出来，其它三种自然力仍然统一。随着时间达到10的-35次方秒，宇宙继续膨胀，稀释了所有曾集中的能量，刚才还保持统一的作用力分裂成“弱电力”和“强核力”，后来弱电力分裂成电磁力和“弱核力”，于是未吃宇宙架构的四种作用力就全都登场了：决定放射性衰变的弱核力，把原子核束缚起来的强核力，使得分子结合在一起的电磁力，把大团物质聚集在一起的引力。

在强核力和弱电力分道扬镳之前、之中、之后这段极短的时间里，宇宙变成了由夸克、轻子和它们的反物质兄弟——还有承担它们相互作用力的玻色子——共同组成的一大锅沸汤。强有力的理论证据表明，在极早期宇宙中的一段时间，某种作用力分离之时，赋予了宇宙一种非同寻常的不对称性， 其中物质粒子的数量略微超过反物质粒子：比例为十亿零一比十亿。

夸克开始形成中子和强子， 而上面所说的那个令人困扰的微小的“物质-反物质不对称性”到了强子中。请注意这个几乎可以忽略的比例，按道理一个物质粒子和一个反物质粒子会湮灭，正因为每十亿多出来的那么一个物质粒子，构成了后来宇宙中物质集合体，比如星系、恒星、行星、玫瑰、奶牛、你和我……

宇宙尺度已经增长到了几光年（1光年约10万亿千米），大约相当于从太阳到离它最近的恒星的距离。随着宇宙继续降温，降到1亿开尔文以下时，质子与质子当然还有中子发生融合形成原子核，孵化出一个婴儿宇宙，其中90％的原子核是氢，10％是氦，还有微量的氘（重氢）、氚（超重氢）和锂。

在这漫长的时光里，宇宙温度仍然足够高，高能电子可以自由地在光子之间漫游，就像来回击球一样不断地吸收和发射光子，发生相互作用。但是，当宇宙温度低于3000开尔文（大约是太阳表面温度的一半）时，这种自由自在就戛然而止了，所有的自由电子都跟原子核发生了结合。它们的联姻留下了无处不在的可见光，不仅为那一刻天空中的所有物质留下了永远的印记，也宣告了原初宇宙粒子和原子的形成过程已经完成。

宇宙继续膨胀并冷却，这时物质因为引力作用聚集成团，形成了我们所称的星系，数量近1000亿。每个星系都含有几千亿颗恒星，恒星核心发生着热核聚变。那些质量超过太阳数十倍的恒星，其核心具有足够高的压力和温度，从而制造了比氢要重的几十种元素，正是基于这些元素，才构成了行星，为生命勃发提供了场所。

在宇宙的一个平凡角落（室女超星系团的外围），一个平凡的星系（银河系）中，一块平凡的区域（猎户旋臂）上，一颗平凡的恒星（太阳）诞生了。从其中形成太阳的气体云包含了足够多的重元素，凝聚生成了一系列相互绕转的天体，其中包括几颗岩石行星和气态行星、数以万计的小行星和数十亿颗彗星。在最初的几亿年里，在轨道上残留的横冲直撞的大量碎片被吸积到更大的天体上。随着在太阳系中留下来的可吸积物质越来越少，行星表面开始冷却。一颗离太阳位置刚刚好的行星逐渐形成。如果它离太阳更近，海洋就会被蒸发掉；如果离得更远，海洋就会结冰。无论哪种情况，这颗行星都不会诞生生命。这颗行星，就是地球。

到了此处，恐怕任何人都忍不住想问，宇宙开始之前是怎么回事？为什么会有宇宙大爆炸？谁提供了那个源动力？非常负责任地告诉你：不知道。这个世界如今没有任何人知道。谁说谁知道，那一定是忽悠人。

如今，我们只知道，我们身体里的每一个原子都可以追溯到宇宙大爆炸，以及50多亿年前发生爆炸的大质量恒星里的核聚变。

我们是获得了生命的星尘，然后被宇宙赋予了发现自我的使命——而我们的旅程才刚刚开始。

13亿年前，遥远的宇宙深处，质量分别相当于太阳的29倍和36倍的黑洞合并，变成了质量相当于太阳的62倍的大黑洞，剩下的差不多3倍的太阳质量全部转化成了能量——相当于突然增加了10的21次方个太阳。

那时，地球上还是单细胞生物的天下。那些能量的涟漪向各个方向荡漾开去，过了8亿年，地球上才进化出复杂的生命，包括花朵、恐龙和飞行生物，还有一个哺乳动物的脊椎动物分支。

直到最近一万年，那个分支中灵长类的一个分支，发生了一种促使语言产生的基因突变，，从此，那个分支——智人——将发明农业、文明、哲学、艺术和科学。而智人里一位20世纪的科学家将从他的大脑中发明相对论，并预言那个能量——引力波的存在。

在这个人预言整整一个世纪之后，在宇宙中旅行了13亿年的引力波，终于到达了地球，并被人类的科学技术成功地捕获。百年前的预言终于被证实。 这个猛人，就是爱因斯坦。

而这一切的根基，是什么呢，就是物理定律在宇宙普遍适用，元素周期表也已经清晰呈现了宇宙的物质。由此我们可以得出一些有趣的洞见：比如，遇到外星人，我们肯定不可能用中文英文交流，你想和他握手可能会被解读为是攻击性行为，但你说光速恒定、说万有引力定律，就可以接着讨论。又如，外星生物大概率和地球生命一样是碳基生物，因为宇宙中碳最适合组合成稳定的大分子，同时它又特别特别多。

在大的漩涡星系之间是矮星系、类星体，比如我们银河系最近的星系位于200万光年之外，在历史上被称为仙女大星云，在某种程度上说是银河系的一个更大、更明亮的孪生兄弟。而麦哲伦星系就是银河系周边的矮星系。在所有曾被可靠地调查过的空间区域里，矮星系的数量要比大星系多得多，比例超过10比1。 在星系团的高密度环境中，两个或两个以上的大星系经常发生碰撞，留下的是一场大混乱。

行星之间比较空旷，如果把太阳系比作一个球体，那么太阳、所有行星以及它们的卫星所占据的体积只占这个球体的万亿分之一略多一点儿。但行星之间的太空并非空无一物，而是包含各种形式的大石块儿、小石块儿、冰球、尘埃、带电粒子流，还有远航的太空飞船。太空里还遍布着巨大的引力场和磁场。地球在轨道上的运行速度是每秒30千米，每天能扫到数百吨的流星体——其中大部分还没有一粒沙子大。流星体冲进大气层时由于能量极高，以至于几乎全部刚一接触就气化了，随即在地球上层大气中燃烧殆尽。我们地球上的这些脆弱物种，有赖于这层大气保护罩才得以生存演化。 月球，很可能就是一颗游荡的火星大小的原行星与地球任性碰撞的后果。

特别要提一下木星，它以其强大的引力场拦住了许多彗星的去路，否则它们将会在内太阳系肆虐。木星充当了地球的引力盾牌，就像一个魁梧的壮汉，让地球拥有了长期（数亿年）的相对和平和安宁。没有木星的保护，地球上的生物将很难进化成有趣的复杂生命，并且总是会生活在毁灭性撞击带来的灭绝危机之中。

其实，星系之间（也包括之中）的真空里最奇异的事情是，它是虚粒子的沸腾海洋——无法探测的物质和反物质对突然出现又消失。这一奇特的量子物理学预言被称为“真空能量”，它表现为向外的压力，作用与引力相反，在完全没有物质的情况下也依然蓬勃发展。正在加速的宇宙（暗能量能力的展现），可能就是被这种真空能量驱动的。

根据万有引力，我们知道距离越远引力越小，那么在每个星系边缘的星体轨道速度应该随着距离增加而下降，但实际观测结果是仍然很快。是牛顿定律和广义相对论错了吗？

牛顿定律和广义相对论没有错，错了就惨了，整个物理学的根基崩塌，那个破坏力，无法想象。其实，在每个旋涡星系远远超出可见边缘的那些遥远区域，存在某种形式的暗物质。在整个宇宙中，平均而言，暗物质的引力大约是所有可见物质总引力的6倍。

暗物质的效应是真实存在的。我们只是不知道暗物质是什么。暗物质似乎不通过强核力相互作用，所以它不能形成原子核。它还没有被发现通过弱核力进行相互作用，而甚至是难以捉摸的中微子也存在弱相互作用。它似乎并没有与电磁力相互作用，所以它不会产生分子，也不会聚集成致密的暗物质球。它既不吸收、发射光，也不反射或散射光。正如我们从一开始就知道的，暗物质确实会施加引力，而普通物质对此会产生响应。但仅此而已。经过这么多年，我们还没有发现它能做什么别的事情。 现在，我们只能满足于把暗物质作为一个陌生的、隐形的朋友来对待，在宇宙需要我们召唤它的时候请它施以援手。

爱因斯坦的广义相对论没有错，但爱因斯坦也犯过错，大错，一个有些憋屈的大错。当年，我佛爱因斯坦就想，一个不稳定的静态宇宙，应该存在一种和万有引力相对于的“反引力”，于是他提出了一个宇宙常数——Λ，并写到了广义相对论方程式之中。

后来，研究发现，宇宙并非静态的，而是宇宙在膨胀。爱因斯坦于是抛弃了这个宇宙常数，还说这是自己犯过的最大的错误。 没过多久，大家才发现，爱因斯坦犯过的最大的错误，就是他放弃了宇宙常数。 越来越多的证据表明，越遥远的星系，与银河系相对退行的速度就越快。也就是，那个“反引力”不仅存在，而且随着真空的增长，宇宙中物质和（我们熟悉的）能量密度逐渐减小，而Λ对宇宙状态的相对影响变得更大。

Λ突然获得了一个物理实相，于是它需要一个名字，所以“暗能量”登上了宇宙戏剧舞台的中央。这个名字非常恰当地体现了它的神秘，又体现了我们对其成因的无知。 迄今为止最精确的测量结果显示，暗能量是宇宙中最主要的东西——它才是宇宙的主角，目前占据了所有质量-能量的68％，暗物质占了27％——配角，一般物质仅占5％——我们就在这5%里面。

由于暗能量导致宇宙加速膨胀，那么，任何没有被银河系束缚在附近的东西都将以越来越快的速度退行，成为时空结构加速膨胀的一部分。如今在夜空中可见的遥远的星系，最终将会消失在可以企及的视野之外，而它们离我们远去的速度比光速还要快。 再过大约一万亿年，居住在我们银河系里的所有人可能根本就不知道还有其他星系存在。我们的可观测宇宙将只包括一个由邻近的长寿恒星组成的系统。在这繁星满天的黑夜之外，还会有无尽的虚空——那是深空黑暗的脸庞。

暗能量是宇宙的基本属性，它最终将会削弱人类后代理解未来宇宙的能力。

书中较少了几种发现类地行星的方法，今后星际移民就靠它了。

1监视恒星，看它们是否定期地晃动。一颗恒星的周期性晃动暴露了它周围行星的存在。与大多数人的想法不一样，行星不是简单地绕其主星公转，而是和它的主星围绕着它们共同的质心一起转动，行星越大，恒星晃动的幅度就越大，当你分析恒星的光谱时就可以更容易地做出预测。

3对行星大气进行化学分析，宇宙化学依赖于光谱学——通过光谱仪分析光。如果一个星球上充满了动植物，它的大气层将富含生物标记，也就是生命的光谱证据。无论这种标志物是来源于生物（由某种或所有生命形式产生）、人类活动（由广义的智人物种产生），还是科技（由技术产生），这些证据都将难以隐藏。

但以上办法都存在一些缺陷，综合验证得出的证据会更有力。第一颗太阳系外行星是在1995年被发现的，如今已经上升到3000颗，大多数是在银河系里太阳系附近的一小块儿区域里发现的。所以，系外行星的数量应该还有很多。毕竟，我们的星系有超过1000亿颗恒星，而已知的宇宙蕴藏着数千亿个星系。 据推测，仅在银河系就有多达400亿颗类地行星。

有人说，研究天文学引发了人们最强烈的渺小感和无意义感。作者不赞同这样的观点，反而，他觉得充满力量和激情。人脑只有1400克重，而它产生的思维活动却能让我们找到我们在宇宙中的位置，这让我感到自己很强大。很多人其实误读了大自然。出于一种毫无道理的自大，首先源于对所谓意义的幻想，另一方面“人是万物之灵长，宇宙之精华”的文化假设也助长了这种自负。

研究天文学，让我们认识到人类并非空间和时间的主人，而是作为一个伟大的宇宙存在链的参与者，与现存的和已灭绝的物种都有直接遗传联系，而且可以追溯到近40亿年前地球上最早的单细胞生命。

也许你认为：我们比细菌更聪明。是的，我们比任何曾经在地球上奔跑、爬行或匍匐的其他生物都更聪明。但我们有多聪明呢？我们比最聪明的黑猩猩好得多——但它们的遗传特征与我们的差异微乎其微。貌似一个巨大的基因鸿沟将我们和我们在动物王国中最近的亲戚分隔开来，我们就可以理直气壮地赞颂我们的聪明才智。

其实，我们与自然的其余部分是一个整体，我们的位置既不高于也不低于自然，而是属于自然。对数量、尺度和规模做简单的对比就可以很好地消除人类的自负。

一个250毫升杯子里的水分子的数目，比世界上所有海洋里的水按杯计算的数目还要多。这一杯水里的分子数目之多，能够匀出1500个分子到世界上的每一杯水中。无可回避的是：你刚才喝的一些水曾流经过孔子、苏格拉底、成吉思汗和圣女贞德的肾脏。

你每一次呼吸吸入的空气分子数目，比在地球整个大气层里的空气按“口数”计算的数目还要多。这意味着你刚刚可能吸入了被嬴政、贝多芬、林肯和居里夫人呼出的气体分子。

宇宙中的恒星数目比任何海滩上的沙粒还多，比地球形成之后经历的秒数还要多，比曾经生活过的所有人写下的文字和发出的声音还要多。

如果你想看过去的全景，宇宙的视角将带你去那里。光从太空深处到达地球是需要时间的，所以你看到的天体和现象并不是它们现在的样子，而是它们曾经的样子，几乎能够追溯到时间本身的开端。在这个可推算的范围内，宇宙进化的全景连续不断地展开。

想知道我们是由什么构成的吗？又一次，宇宙视角提供了一个比你的预期更让你震惊的答案。宇宙中各种化学元素是在大质量恒星尤其是其生命结束时发生剧烈爆炸的火焰中锻造出来的，这些元素丰富了它们所在的星系。结果呢？宇宙中四种最常见的活跃元素氢、氧、碳和氮，也是地球生命体中四种最常见的元素，碳更是生物化学的基础。

我们不只是生活在这个宇宙之中，宇宙就存在于我们的身体之中。

几个世纪以来，宇宙的发现一次又一次使我们对我们自身的看法降级。地球在天文学上曾经被认为是独一无二的，直到天文学家得知，地球只是绕太阳运行的又一颗行星。然后我们推测太阳是独一无二的，直到我们得知，夜空中无数恒星其实都是太阳。然后我们认为我们所在的星系即银河系是整个已知宇宙，直到我们确定，天空中的无数模糊天体是其他星系，布满我们已知宇宙的图景。今天，我们多么容易假设只存在这一个宇宙。 然而，现代宇宙学新出现的多种理论，以及对不可能存在任何独一无二的事物的不断重申，要求我们继续包容对我们的独特性期冀的最新冲击：多重宇宙。

宇宙视角源自基础知识。但它又不仅仅是你所知道的知识，而是关乎拥有智慧和洞察力把那些知识用于评估我们在宇宙中的位置。

这是一张著名的照片。1990年，旅行者1号探测器即将飞出太阳系的时候，在距离地球60亿公里的地方，美国国家航空航天局命令它回头再看一眼，拍摄了60张照片。照片上的光带是相机镜头反射的太阳光。其中的这一张上正好包括了地球 —— 就是图中那个亮点。

泰森的老师，天体物理学家、也是著名的科学作家卡尔·萨根，看了这张照片非常感慨，他在1996年的一个颁发学位典礼上就此说过一段非常著名的话：

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