宇宙的大小

很多读者都知道，我们这代科学家的抱负和期许，大都启蒙于小时候接触到的《宇宙》节目（主持人为著名天文学家、天体物理学家与科普作家卡尔·萨根）。在节目一开头，萨根就提出了一个非常宏大的想法：“宇宙的大小和规模，远远超出一般人类的理解。”

随着长大成人，成为科学家，我慢慢地也忽略了这么一个简单的事实。我学会如何书写表达庞大的数字，学会在需要的时候换算米、千米和光年，甚至学会使用“疯狂相对论者的单位”，把距离、时间、能量和质量全部都用“米”来度量。这些事情我做过很多，多到我计算数字的时候马上就能知道是不是大概没错。

科学家的重要技能就是培养出对庞大数字的敏感度，还有判断数字是否大致正确的能力。我们花了大量时间训练自己和学生，以求能够精通此道。但这却完全忽视了萨根的见解———这些庞大无比的数字，意味着我们在浩瀚宇宙中是何其渺小！

遇到太阳系步道的时候，我总会去走走。这些比例模型展示了太阳系的星球排列，将星球的位置依照适当的空间比例标示出来，让你感受一下太阳系究竟该有多大（更别说是宇宙了）。我最喜欢的一条太阳系步道位于阿拉斯加的安克拉治，被称为“光速行星步道”———如果你以正常速度走在这条步道上，你走到每个行星所花费的时间，就等同于光线抵达该行星所需的时间。这简直太棒了！如果从“地球”开始，在你出发前进的同时用激光笔往海王星照射，你走到“海王星”所花的时间，就和那支激光笔的微弱绿光抵达真正的海王星所需时间相同！

虽然这些模型步道的实体规模都很大，但我还是常会觉得，这些步道并没有把那样的浩瀚、广阔用让我震撼的方式表现出来。我常常在思考这一点，而且猜想可能确实是这样，因为当我走过这些模型时，感觉十分平常。从“火星”一路散步到“木星”的同时，我并没有真的去思考自己走的距离究竟有多远。我会分心去听我女儿叽叽呱呱地说为什么冥王星还是应该归类为行星，会边看鸭子吃水藻，还要闪躲快速经过的登山车车手。

但就在不久前，一个天文学家朋友给我看了些东西，让我大为惊奇。这是个非常简单的示范，你也可以自己在家里进行，但却显现出我在心中描绘的太阳系构图错得多么离谱！我想我心里的太阳系构图之所以有误，是因为我们总把整个太阳系家族放在一起，好呈现出星球的相对大小，却没有呈现出天体之间的距离。我们早已掌握星球之间的相对间距，这些距离的推算，是用基本的几何学知识加上巧妙的观测，并运用物理定律得出的。

让我告诉你这个小把戏是怎么玩的。首先拿一条长条的纸片，长度约需1米。在一端写下“太阳”，在另一端写下“冥王星”。现在将纸对折之后再打开。太阳系中位于太阳和冥王星之间的是什么？是“天王星”，把它写在对折处。现 在，把写着“冥王星”的那一端折到“天王星”，这样代表“海王星”的对折处就可以标示出来了。这说明什么呢？这显示出太阳系外侧区域的行星并不多！

现在把写着“太阳”的那一端折到“天王星”，在新的折痕处写上“土星”。把“太阳”与“土星”对齐折好，在新的折痕处标上“木星”。再把“太阳”与“木星”对齐折好，在新的折痕处标上“小行星”。做到这里时，你的长纸条有93%是在小行星与冥王星之间。太阳系中的这个部分，便是外太阳系。可是，在太阳系已知的行星里面，足足有半数还要挤在“小行星”和“太阳”之间！让我们继续进行这部分。

把“太阳”折到“小行星”，然后把折痕处标为“火星”。最后是两次对折：将“太阳”对齐“火星”折好，然后将对折处与“火星”对齐再折一次。结果会有三个折痕，从“太阳”开始，依序把这三个折痕标上“水星”、“金星”以及“地球”。这整个过程最后的成品，就是一张精准到不可思议的天体间距示意图。

现在，好好看一下你的间距模型图：太阳系里还有很多空着的地方；靠近地球的星球最容易前往，但还是非常遥远；到月球的距离在图上大约和铅笔画出的直线相同，搭乘“阿波罗”号的宇航员却花了4天才得以跨越这鸿沟般的距离！太阳系实在非常广大，而宇宙更是浩瀚无垠。

我想，这张间距模型图最让我惊讶的，就是我以为很遥远的地方，其实远比我脑中所想的近得多。想想看木星，它位于外太阳系，但在图上，它的距离只有太阳到冥王星的1/8！

“宇宙的大小和规模，远远超出一般人类的理解。”也许真是如此，至少这超出了我们日常经验的范畴。但我们的智力促使大脑去尝试理解，而像这样巧妙的示范，可以让你进一步思考。所以，现在就拿出剪刀来，把纸裁好，动手折折看吧！（裘枫插图）