宇宙﹝廣角鏡﹞時空轉換知多少？
宇宙﹝廣角鏡﹞時空轉換知多少？
宇宙極早期是光子和其他物質緊密耦合著的混沌。隨著宇宙膨脹，物質密度變小，溫度變低，粒子成分也發生轉化，生成氫、氦等元素。到大爆炸後約30萬年，遺留遍佈的熱氣體，發出的輻射才可以到處穿透，成為“宇宙背景輻射”。在宇宙“漲落”的局部較密集區，由於自吸引而形成第一批星系和恒星等天體。隨後，在恒星內部的高溫和高密度條件下發生氫燃燒（氫聚變為氦）、氦燃燒（氦聚變為碳、氧）等熱核反應，生成重元素，同時產生巨大能量，發出強輻射。這些重元素又隨著恒星的爆發而拋到星際，以後又參與下代恒星及星系的形成和演化。
1964年，彭齊亞斯（A.Penzias）和威爾遜（R.W.Wilson）為了查明衛星通訊的天空干擾雜訊來源，用一架雜訊極低和方向性很強的天線（工作波長7.35釐米）測量天空的電波，扣除所有已知的（地球大氣、地面輻射和儀器的）雜訊外，發現星空各個方向總是接收到原因不明的微波雜訊，強度等效於溫度約3 K的黑體輻射，稱為微波背景輻射或3K背景輻射，這就是宇宙背景輻射，他們因這一重大發現獲得1978年諾貝爾物理學獎。
馬瑟（J.C.Mather）和斯穆特（G.F.Smoot）從1974年開始宇宙背景輻射探測器（COBE）專案，1989年發射到太空，探測波長1微米～1釐米宇宙背景輻射的方向分佈和能量譜，搜尋跟完全各向同性和理想黑體輻射譜的偏差。結果符合於溫度2.728±0.004K的黑體輻射分佈，證實了宇宙背景輻射是黑體輻射。近年更精確測量發現背景輻射的溫度在一個方向上比相反的方向高0.003K，解釋為地球及銀河系有相對於整個膨脹宇宙背景輻射的運動所致。接著，他們取得又一重大成果，發現宇宙背景輻射溫度有微小漲落--各向異性。這種漲落正式宇宙極早期"暴漲"遺留下來的。他們因這些重大成果獲得2006年諾貝爾物理學獎。
1998年末到1999年初，BOOOMERANG(毫米波河外輻射與地球物理氣球觀測台)飛行於南極上空，可分辨比COBE（角分辨約7°）小35倍的背景輻射漲落，發現很多溫度微小差別(0.0001 K)的熱斑和冷斑，角大小不到1°。在ＣＯＢＥ專案的基礎上，耗資1．45億美元的"WMAP--威爾金森（Wilkinson）微波各向異性探測器"已於2001年進入太空，對宇宙微波背景輻射進行更精確的觀測，得到宇宙最老光子（背景輻射）的第一批詳細的全天圖。而歐洲"普朗克"衛星不久也將發射升空，繼續提高研究的精確度。
人類的出現，最終實現了宇宙的物質向精神的飛躍。由大爆炸推動的4種力使我們成為宇宙物質運動的最大受益者。這時宇宙的大爆炸和引力的遊戲已經把宇宙變得如此精彩，既有巨大的百億光年的空間，又有無數不同尺寸的引力創造的小物質團。人類的最終誕生，也許是宇宙中最重要的一件事，也是原子、電子和種種粒子之間無所不能的一種表現。
人類進化證明了40億年的生命史為人類的出現做了全部生理上的準備，而這一進程的最後衝刺大約開始於500萬年前。從那時起，有一些靈長類放棄了動物的本能而以智慧的方式去求生存。這當中許多嘗試都遭到慘敗，很多介乎於人和靈長類之間過渡狀態的生物滅絕了。發掘到的一些介乎於人和猿之間的進化類型的化石，給我們展示了相當多的悲壯，這些類種走進了死胡同，在生存中被淘汰。
在沒有學會人的生活方式之前，輕易地放棄猿的靈巧或者技能，是十分危險的。但是，我們的祖先仍舊義無反顧地踏著失敗者的屍骨前進，它們堅持用兩條腿行走，努力地把前肢變成了手，變成了可以製作工具的器官。然後，他們堅持用工具代替生理器官使自己生活得更好，而工具的使用又促進了我們祖先的飲食逐漸細膩並導致他們的口腔逐漸精緻，並最終進化出了語言，顯示了一個可以相互說話的動物在這顆星球上一定是最終的成功者，因為相互交流是對大腦皮層最好的訓練。
智慧的發生是和能夠表達語言的器官的完善聯繫在一起的，人類的大腦這個超級資訊處理器，是目前宇宙中最完美的智慧結構，宇宙贈給人類的東西似乎很超前。據人類從遠古的原始狀態到現代高科技的思維，大腦並沒有進化，我們今天使用的大腦和3萬年前的大腦沒有多大的差別，而且一般情況下還只是使用了整個大腦潛能的10％。
離我們最近的恒星是比鄰星，有4.3光年，也就是光要走4年多的時間才能到達地球。那麼我們看到的它永遠是4年前的模樣，如果它現在已經爆炸了，我們也只有在4年後才知道。其他恒星因為更遠而在這個意義上就更“假”。目前人類看到的最遠的天體離我們大約有130多億光年，這就意味著我們現在看到的它的模樣是130多億年前的模樣，當然此時此刻它肯定不是我們看見的樣子了。但是也不用沮喪，認為宇宙永遠用虛假欺騙我們。儘管宇宙是一個歷史的呈現，但這種歷史其實就是最真實的。因為宇宙中最快的就是光了，沒有比光更快的速度，其他一切物理因素都不能比光更快。
如果所謂的真實就是天體對我們的影響，那麼這個影響也不會超過光速。即便一顆恒星爆炸了，它的引力的消失也不會超過光速。我們生活在一個不能超過光速的宇宙中，這給我們帶來哲學上的某種困惑，那就是人類似乎永遠無法到稍遠一點的地方去旅行，因為即使有一天人類能夠使用光的速度，畢竟自己的壽命還有限呢。也就是人類即使使用光速，也只能到自己的壽命極限所允許的半徑範圍內轉悠在大約100光年左右遠的空間裡，更何況要達到光速更是一個夢想。
宇宙總是有意想不到的神奇，雖然它限制了最高的速度，但它還有時間和空間的彈性，這就是愛因斯坦發現的相對論，它是人類創建的最偉大的理論。根據相對論的觀點，當一個物體的運動速度接近光速時，它的時空參照會發生變化。離光速越近，時空的參照係數變化會越大，這就是速度的狀態不同會對原來的時空產生巨大的影響。理論上速度越快，時間越慢，當達到光速時，時間就會停止，而空間也會自動地縮小或者縮短。當你的速度接近光速時，不僅你的速度很快，更重要由於達到這個速度從而使時間發生了改變，原來的1秒可能就變成了1萬年，而原來的1億光年的距離就可能縮短成
我們的宇宙為我們準備了一切機制，允許一個只能在小尺度上演化的智慧生命能在宏觀的大宇宙中馳騁翱翔。在中國禪宗有一段玄妙的對話：一位僧人問另一位僧人：天上的雲在飛，是雲動還是風動？回答是：既不是雲動，也不是風動，而是你的心動了！這裏似乎就蘊藏著相對論的時空觀。人類靠智慧做到的事情，要比宇宙靠自然選擇做到的事情效率高得多。幾百萬、幾千萬乃至幾億年的演化，人類可能在幾百年甚至幾十年間就能完成。人類給自己創造的奇跡，如果在幾十年前人們還懷疑有些事情人類可能永遠做不到，而今天幾乎大部分的人都相信，人類沒有做不到的事情，一切只是時間的問題。
人類的生命用了近36億年才站在地球的甲板--陸地上，而此後生命只用了4億年就能夠離開地球，在真正的宇宙中飛行38萬公里，到達另一個星球--月亮，這一壯舉對人類的震撼恐怕很難用語言表達透徹。但人們的心底還會湧動一種困惑，這種困惑有理智上的思考，更有來自地球生命本能的一種超越感，因為人們在理智的常識和實際操作的感覺體驗中，只是把地球當作實實在在的物質實體，而對地球以外的世界似乎只有理論和觀賞方面的意義。當人類觸摸到月亮的土地時，的確真真切切地感受到地球以外仍是物質的正常延續。令人感到震撼的一點就是：它的正常要遠遠超過人們期待的不正常。不過這一切和遼闊的宇宙相比，從地球到月亮只是穿越一個小小的海峽，真正的宇宙的海洋還要靠我們擁有更好的航行技能和勇氣去遊弋。
雖然光是宇宙中最快的速度，一秒鐘能圍繞地球轉7圈半，然而這個速度在宇宙中簡直就是蝸牛爬行。我們現在看到的所有的星光，都是經過漫長的時間旅行才到達我們的視線中的，這個過程在我們看到星光之前就已經完成了。其實在我們所看到的宇宙現象全是“假”的，它們都沒有時間去延長壽命，而人類長壽的秘訣居然在速度之中。相對論是一種宇宙的理論，大尺度物質的理論，在理解宇宙並且超越地球的時候，必須使用相對論。地球就如同是一口井，人類就如同井底之蛙，而相對論則使人類跳出了這口井，進一步看清了物質世界更神秘的內容。一旦人類進入真正的宇宙文明，那麼首先要適應的也許就是“時差”了。那時人類在不同的時空中轉換也許就像今天坐飛機一樣普遍。
我們再看一下愛因斯坦思想的精髓『能量等於品質乘以光速的平方』。這裏表達的就是能量和物質相互轉化的關係，用光速作為一個常數，物質就可以精確地計算出能量，而且一點點的品質就能轉化成巨大的能量。物質和能量是宇宙這個事物的兩個方面，我們的一切也都是來自於能量，宇宙就是一個物質--能量轉換器，我們就是在這凝固的能量--物質中存在。有部《宇宙與人》的影片中解說了宇宙，它的偉大在於它用純粹的物質，創造了一個不可思議的能夠理解它的智慧生物—人類！自從人類用笨拙的手，在岩壁上用簡單的圖形記錄自己的生活，到創造輝煌的史前文明，最後穿越宗教的黑暗迎來科學的曙光，只用了幾萬年。今天的人類更加強大，為更輝煌的未來在前進，宇宙已經把物質的智慧賦予了我們，但精神的道德準則卻要靠我們自己來建設，文明的級別越高，毀滅的概率也就越大。相信一個還擁有40億年太陽光輝的智慧生命，將不會辜負如此厚愛我們的宇宙。
當「1000年後」現有的人種將融為一體！奧裏佛·卡裏是英國倫敦經濟學校達爾文研究中心的研究員，不久前他應英國“布拉沃”電視臺邀請，對人類未來的進化進行了大膽預言，並拍攝了《布拉沃進化報告》。卡裏預言，1000年後，現有的人種概念將不復存在。由於不同膚色人種1000年來互相結合繁衍，最終導致全體人類融合為同一個“咖啡色人”的人種。而隨著營養學和醫療水準的提高，那時人類的平均身高將達到
而當「1萬年後」的人類身心與健康將逐漸嚴重退化！由於人類長期對科技過分依賴，在1000年後，人類終於將嘗到自釀的苦果。卡裏稱：由於人類對加工食品依賴嚴重，使得咀嚼功能變得不再重要，很可能將導致下顎骨退化，令下巴逐漸變短。因此1萬年後，人類的相貌將變得越來越像青春期尚未發育成熟的少年。此外人類將逐漸徹底喪失社交技能，變成沒有愛心、同情、信任和尊敬等感情的“冷血動物”。而且，人類還會面臨嚴重的健康問題。由於醫療技術的發達，癌症等遺傳性疾病導致的死亡將被阻止，令這些致命基因將得以遺傳下去，變得越來越普遍，無法從人類的基因庫中“清除”出局，而人類長期因依賴用藥物治療疾病，最終導致身體免疫系統的退化。
然而在「10萬年後」的人類是野蠻與高雅的物種而水火不相融！最令人驚訝的是，在10萬年之後，由於社會貧富階層兩極分化，人類將徹底進化成2種截然不同的物種：英俊而聰明的高雅人，和醜陋而愚笨的野蠻人。卡裏稱高雅人處於社會的頂層，由少數擁有特權、受過高等教育、而且健康的富人進化而來。他們外貌又高又瘦、體形勻稱，聰明而且富有創造力，仍可維持120歲的平均壽命。而野蠻人處於社會的底層，由一無所有的窮人進化而來。他們不僅身材矮小肥胖、智力低下，壽命也大大縮短。由於2個種族之間可謂水火不融，社會動盪不安，甚至爆發大戰。
我們所居的地球不僅表面有生命，還有溫暖的地殼在下面，和寒冷的冰在山頂上。那麼地球外也有生命嗎？科學家的回答是肯定的，他們把地球外有生命的地方叫做“生命居住區”，並且認為生命居住區只能出現在地球型行星和相應的衛星，例如太陽系的火星、木衛二、木衛三、土衛二和土衛六上。而恒星上因為溫度太高，生命難以生存，所以不能作為居住區。
“居住區”一詞最早出現在1959年，在1992年美國賓夕法尼亞州的詹姆斯•凱斯汀對它作了詳細的闡述：居住區是恒星周圍的空間區域，區域內的行星表面上要有液態水，這樣的區域只能存在於“太陽型恒星”周圍的行星上。在我們太陽系中，居住區位于金星與火星之間，這裏不太熱，也不太冷，是“黃金軌道”區。比金星近的行星太熱，太乾燥，但也不能太遠，像冥王星那樣的行星太冷，整個行星結成了一塊冰，生命無法生存。居住區的位置取決於帶行星系統的恒星大小和溫度，一般位於恒星外面。
恒星越熱，居住區的位置越遠，也越寬。居住區也取決於行星大氣，如果某行星周圍存在大量俘獲熱量的溫室氣體，例如二氧化碳，那麼該行星就可以維持在距離恒星較遠的地方。此外還希望恒星周圍有氣體與塵埃盤，否則就沒有形成行星的“原料”。行星形成後還需有長期穩定的氣候和適當比例的化學成分，還需要有磁場防護來自太空其他星球的致命高能粒子襲擊。對地球大小行星而言，維持生命或許還需要一個大品質行星作為 “引力真空吸塵器”，為地球大小的行星清除前進道路上的障礙，以免發生1994年“蘇梅克－劉維彗星”撞擊木星那樣的宇宙撞擊事件。
對於生命起源和生存而言，一定要在地質時間尺度上保持連續的可居住性。由於這個原因，天文學家只選擇低品質的主序星作為具有可居住的行星。這樣的恒星像太陽一樣，所以生命的諾亞方舟應當到“太陽型”恒星周圍去找。現在已經在太陽系外發現了130多顆行星，但遺憾的是，除地球外，目前還沒找到一顆行星上有生命棲息。據估計在銀河系內，周圍擁有行星系統的恒星有100萬－150萬顆，而且這些恒星不是一成不變的，由於演化，恒星會變老。恒星變老，光度會增加，這將推動居住區向外移。在極端情況下，整個居住區可以移到它的所在地外面，從而導致業已形成居住區的行星上一切生命都慘遭不幸！
在太陽的情況下，居住區將移動0.95－1.15個天文單位。好在大部分恒星生命期間，恒星變老對居住區影響不太大，不會影響到居住區的存在，即使在它們內外邊緣隨其光度變化而變化的時候，也不會有多大的改變。人類的認識是與時俱進的，20世紀下半葉，在宇宙生命研究中取得了一系列發現，這些發現向傳統觀念提出了挑戰，讓科學家對居住區的認識有了飛躍。10年前科學家在被視為生命不能存在的海底發現了微生物，其中有奇異的蟹、奇異的蛤和奇異的管蟲，還有細菌移民。這是一些超級喜熱微生物，生活在海底火山口附近
除了海底存在奇異的有機物外，還在幾米深的溫暖地殼下面和寒冷的冰山頂上，發現了包括超級喜熱微生物在內的多種原始生命。超級喜熱微生物與呼吸氧氣的有機物獲得能量的方式不同，它們不需要有機分子或陽光，而是由臨時代謝作用獲得能量。地球上所有有機物都存在核糖核酸的細胞分子內，每一種核糖核酸都有唯一的化學序列，兩種比較接近的核糖核酸，其核糖核酸序列比較相像。因此大量比較有代表性的有機物，科學家可以做出地球上熟悉的“生命樹”，令人驚訝的是，生命樹的“根”和最低的“枝”都被超級喜熱微生物佔據著。
這給科學家一個啟迪：生命可能起源超級喜熱微生物！在苛刻的生命條件下，生命力頑強的有機體能夠生存。因此在傳統的居住區外面，有液態水的地方也可以支持生命存在；如果一顆巨大行星內有大量內能提供熱量，它就不需要接近太陽，在沒有光照的表面上也能有足夠能量維持生物量。即使一切都具備了，在適當軌道上發現地球大小的行星後，還需要對新世界的居住區進行仔細考慮。因此在尋找太陽系外新行星的同時，還需要對已經探測到的生命諾亞方舟進行深入研究。有人預計發現新行星的任務在10－25年內可以基本結束，而由於太陽系外行星距離遙遠，那裏