??因?yàn)槊τ凇秾っ刈匀弧废盗校镁脹]有給大家寫東西了，腦子里存了好多關(guān)于天文學(xué)和宇宙學(xué)的內(nèi)容想跟大家分享。終于成稿，希望你喜歡。

天文學(xué)是一級(jí)學(xué)科，它的深度和廣度不亞于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)。

在我的所有著作中，講天文的是最多的，比如《星空的琴弦：天文學(xué)史話》、《太陽系簡(jiǎn)史》（這本書原名《太陽系新知》，但出版社為了強(qiáng)行蹭當(dāng)年的“簡(jiǎn)史”熱，給改的名字，我很不滿意）、《地球的眼睛：地基和太空天文臺(tái)傳奇》、《億萬年的孤獨(dú)：地外文明搜尋史話》、《太空探索者》，這幾本都是專門講天文的。另外，我還有好幾本書也都涉及到天文方面的話題。因此，天文方面的知識(shí)實(shí)在是太龐雜了。

而現(xiàn)在，同事想讓我新開一個(gè)“天文”主題的精品專題，還給我下了這么一個(gè)要求：

干貨，還是干貨！只給你 10 期左右的時(shí)間，從你滿肚子的天文知識(shí)中，精挑細(xì)選一些你認(rèn)為最值得講的東西出來。注意，挑出來的內(nèi)容必須是精品，別用爛大街的東西來水字?jǐn)?shù)。

嗯，我覺得這個(gè)要求非常正當(dāng)，我必須找出最精華的那部分內(nèi)容，滿足那么多對(duì)我懷有期待的讀者。具體怎么布局這 10 期的內(nèi)容呢？讓我思考一下……我所掌握的天文學(xué)知識(shí)，可以分成幾大類：

01 科學(xué)史類。天文學(xué)是最古老的自然科學(xué)之一，它的歷史之長(zhǎng)、分支之多，實(shí)在難以盡述。

02 新知類。就是人類對(duì)宇宙的當(dāng)下最新認(rèn)識(shí)，它們是最近二十年基本得到了科學(xué)共同體的認(rèn)可，并且改寫或者更新了很多教科書上的知識(shí)。比如最典型的：宇宙到底有多大，長(zhǎng)什么樣這個(gè)問題，最近二十年有大量的新知。

03 科學(xué)猜想類。這部分知識(shí)是我們根據(jù)已有的觀測(cè)證據(jù)，對(duì)宇宙方方面面的科學(xué)猜想。這些猜想雖然尚未得到科學(xué)共同體的普遍認(rèn)可，但他們都有很大的概率是正確的，將來很可能會(huì)找到過硬的證據(jù)。比如說，人類對(duì)暗物質(zhì)的猜想，對(duì)快速射電暴的猜想、對(duì)外星生命的猜想等等。

04 未解之謎類。宇宙中有很多現(xiàn)象，科學(xué)家基本上已經(jīng)證實(shí)了這些現(xiàn)象是存在的，但我們對(duì)這些現(xiàn)象的成因卻幾乎一無所知，即便有猜想，也屬于非常初級(jí)的階段，很可能現(xiàn)在的這些猜想完全是錯(cuò)誤的。最典型的就是宇宙暗能量。

作為一個(gè)忙碌的現(xiàn)代人，你很可能對(duì)人類文明方方面面的成果都感興趣，但一個(gè)人的時(shí)間精力畢竟是有限的，面對(duì)幾乎無限多的文明成就，都想要是絕無可能的。假如你的注意力能分配給天文學(xué)的就是 10 篇文章的閱讀時(shí)間，那我覺得，你最該掌握的是第二類，也就是新知類。

如果還有余力可以再了解第三類和第四類，科學(xué)猜想和未解之謎。最后才輪到科學(xué)史。因?yàn)橹挥羞@樣，你才能體現(xiàn)自己是一個(gè)現(xiàn)代人不是嗎？假如牛頓、伽利略他們穿越到今天，你的學(xué)識(shí)竟然不能讓他們感到驚訝和佩服的話，那我們豈不是白白活在二十一世紀(jì)了。現(xiàn)代人就應(yīng)該掌握一些現(xiàn)代最新的知識(shí)。

對(duì)暗能量的主要解釋認(rèn)為， 暗能量是時(shí)空結(jié)構(gòu)中固有的一種具有負(fù)壓強(qiáng)的能量

所以，我這次的新專欄重點(diǎn)是講 2、3 類，也就是新知類和科學(xué)猜想類，但我會(huì)留一些時(shí)間出來，選擇性地講講第一類科學(xué)史或者聽第四類未解之謎類，說實(shí)話，這兩類知識(shí)也都能讓你在吃飯聚餐的時(shí)候高談闊論，大放異彩，到底哪一類更吸睛，我也說不好。

前言夠長(zhǎng)了，讓我們開始正式的內(nèi)容。從我們?nèi)祟悓?duì)宇宙的當(dāng)下最新認(rèn)知開始。

01 永不過時(shí)的“宇宙三問”

面對(duì)宇宙，我們一直就有三個(gè)最最基本的問題：宇宙有多大？宇宙包含了多少物質(zhì)？宇宙存在多久了？

這三個(gè)問題是宇宙學(xué)中的最基本三問，也可以說是人類對(duì)宇宙最好奇的三個(gè)問題，也是三個(gè)最容易聽懂的問題。說實(shí)話，宇宙學(xué)中的有些問題，要理解問題本身就需要講上好幾個(gè)小時(shí)都不一定夠，但這三個(gè)問題不一樣，小學(xué)生也能立即聽懂是什么意思。

但你千萬不要以為這三個(gè)問題我們?nèi)祟愒缇湍芑卮鹆耍蛘哒f，早就已經(jīng)不算什么新知了。錯(cuò)了，這三個(gè)問題恰恰是人類一直在求索，一直在更新答案的問題，我們對(duì)這三問的探索，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有抵達(dá)終點(diǎn)。

02 宇宙有多大？你的知識(shí)停留在……

讓我先從宇宙有多大這個(gè)問題開始講起。這個(gè)問題是被小朋友們經(jīng)常問的一個(gè)題，我不知道，如果你的孩子這么問你，你會(huì)怎么回答。如果現(xiàn)在有一個(gè)家長(zhǎng)隨口回答說：宇宙是有限大的，并且越年輕的宇宙越小，宇宙正變得越來越大。聽到這個(gè)回答，我可以判斷出，這位家長(zhǎng)是有一定天文學(xué)知識(shí)的家長(zhǎng)，小時(shí)候多半也是一個(gè)天文愛好者，對(duì)宇宙學(xué)有一定的了解。

如果有另一位家長(zhǎng)也隨口回答到：宇宙是無限大的。對(duì)我來講，這就有點(diǎn)麻煩了。這位家長(zhǎng)要么是一個(gè)對(duì)宇宙學(xué)一無所知的家長(zhǎng)，要么是一個(gè)對(duì)現(xiàn)代宇宙學(xué)的發(fā)展了如指掌的人。

實(shí)際上，如果一個(gè)人完全沒有學(xué)習(xí)過現(xiàn)代天文學(xué)知識(shí)，僅僅憑著自己樸素的經(jīng)驗(yàn)和哲學(xué)觀，很容易得出“宇宙是無限大”這樣的一個(gè)結(jié)論。人類歷史上的無數(shù)先賢也確實(shí)是這么認(rèn)為的。這是因?yàn)椋凑瘴覀兂Ｈ说倪壿嫞绻钪娌皇菬o限大的，那你告訴我：宇宙的外面是什么呢？在普通人的觀念中，外面是一個(gè)不需要條件的概念，不管什么東西，只要有邊界，我就可以問，這個(gè)邊界之外是什么？但是，當(dāng)一個(gè)人具備了一定的科學(xué)素養(yǎng)后，會(huì)開始明白，“外面”的存在，并不是天經(jīng)地義的，誰說一定要有“外面”呢？

如果你穿越回 1988 年的英國倫敦，你有機(jī)會(huì)去問當(dāng)時(shí)世界上最好的宇宙學(xué)家，他剛剛出版了一本叫《時(shí)間簡(jiǎn)史》的書，在全世界賣瘋了。是的，他就是斯蒂芬·霍金。

那一年，霍金 46 歲，他肯定不能算是當(dāng)時(shí)全世界最好的物理學(xué)家，但完全可以擔(dān)得起全世界最好的宇宙學(xué)家。在《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書中，霍金就用科普的方式回答了宇宙有多大的問題。他說，我們的宇宙是一個(gè)有限無界的四維超球體。

03 風(fēng)靡一時(shí)的“有限無界”

想要理解有限無界這個(gè)概念，你就必須先接受我們所看到的空間可以是彎曲的這個(gè)概念。比如說，我夜晚拿起一只激光筆，向宇宙中打出一束光，在我們?nèi)庋劭梢姷母杏X中，這束激光是完全平直的一條線。但那只是因?yàn)槲覀內(nèi)庋鄣目梢姺秶×硕选＿@就好像我們無法感知到地球是一個(gè)球體，我們站在地球上，其實(shí)是站在一個(gè)彎曲的球面上，只有飛到太空中，才能看到地球是一個(gè)球體。同樣的道理，我們之所以感受不到激光是彎曲的，那只是因?yàn)槲覀兊难劢绮粔颉u003c/p>

如果我們的眼界足夠，就會(huì)看到激光是彎的。而彎曲的激光與我們?cè)谝粡埰教沟募埳袭嫵鲆桓【€是完全不一樣的，激光的彎曲并不是因?yàn)榧す獾穆窂绞菑澢模且驗(yàn)檎麄€(gè)空間是彎曲的。就像我如果在紙上畫一條直線，把紙條彎曲起來，你會(huì)看到這根直線也變成了弧線。激光在空間中一定是沿著最短路徑傳播，但因?yàn)榭臻g本身就是彎曲的，所以光也就成了彎曲的。

彎曲一張平坦的紙這個(gè)很好理解，但是彎曲空間這件事情對(duì)于絕大多數(shù)普通人來說就很難理解。關(guān)鍵的原因在于，紙片是二維的，我們是三維的生物，所以從三維看二維，就很容易理解彎曲是怎么回事。但問題是，空間是三維的，我們身處在三維的空間中，就很難理解彎曲的空間是怎么回事。這就好像，如果有一只螞蟻在這張紙上爬，螞蟻也很難感知到這張紙被我彎曲了。但空間真的是可以被彎曲的，關(guān)于這一點(diǎn)，我們不僅有完善的物理理論來描述，就是愛因斯坦的廣義相對(duì)論，而且，我們還找到了非常有力的證據(jù)。最有名的一項(xiàng)證據(jù)就是 1919 年，英國物理學(xué)家愛丁頓通過日食的時(shí)候觀察天上星星的位置，證實(shí)了太陽的巨大引力可以彎曲周圍的空間。

好，假如你現(xiàn)在接受了空間是可以彎曲的這個(gè)事實(shí)。你就不難接受，宇宙可以是一個(gè)有限但無界的循環(huán)空間這樣一個(gè)奇怪的觀點(diǎn)了。換句話說，霍金認(rèn)為，如果你朝著宇宙中的任意一個(gè)方向一直飛一直飛，最終你會(huì)回到原地，盡管你自己覺得你一直在沿著直線朝一個(gè)固定的方向飛，沒有拐彎，但因?yàn)橛钪姹旧硎且粋€(gè)超球體，你一定會(huì)回到原地。這就好像麥哲倫當(dāng)年的環(huán)球航行一樣，他的船隊(duì)朝著東方一直航行，最終回到了原地。

霍金關(guān)于宇宙有限無界的這個(gè)模型被寫在《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書中，隨著這本書在全球熱賣幾千萬冊(cè)，宇宙是有限大的這個(gè)概念也逐漸深入人心，也成了很多科普書講到宇宙大小時(shí)的一個(gè)必寫的知識(shí)點(diǎn)。說實(shí)話，宇宙有限無界的概念是反直覺、反經(jīng)驗(yàn)的，能接受這個(gè)概念，并且隨口告訴自己的孩子，這已經(jīng)可以充分說明，這位家長(zhǎng)是具備很不錯(cuò)的科學(xué)素養(yǎng)的。

但是，這個(gè)觀念，最近這 10 多年來，幾乎已經(jīng)被徹底轉(zhuǎn)變了。預(yù)知詳情，周五更新見！