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2021年06月10日 来源:百道网
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【百道编按】在人类文明的发展历程中,人们对宇宙、自然、历史的轮回等始终充满好奇,并不断探索,保持着求解未知、探索未来、回溯过去的浓厚兴趣,宇宙是怎样起源的?人类文明是如何形成的?上海交通大学出版社出版的《湍动的宇宙》一书将回答这些问题。本文为精彩书摘,与读者共享。
《湍动的宇宙(精)/科学思维书架》
点击图书封面可直接购买
出版社:上海交通大学出版社
作者:[美]保罗·库尔茨
译者:王丽慧
出版时间:2018年12月
人类一直猜测着我们赖以生存的地球母亲的起源。创世神话中充满着诗意的神话式象征;据称这样的启示往往来自高处,宗教先知站在山顶上宣称神创造了天堂和人间。摩西(Moses)遇到被火烧着的荆棘丛,耶和华这时在火中向他显现,提示他要去做的事情,并且后来在西奈山顶将“十诫”传达给他。当穆罕默德(Mohammed)在麦加外的洞中和山上静修时,天使加百列经常出现在他面前同他交谈,后来这些谈话内容即是《古兰经》(Koran)的最初来源。据说大洪水后,诺亚方舟应该在土耳其的一座高山上遇难;而根据荷马史诗,希腊诸神居住在奥林匹斯山。在当代,我们不再有牧师的权杖来安慰我们;相反,我们有天文望远镜和人造卫星,它们让我们遨游太空。
根据卡尔·萨根(Carl Sagan)的说法,从外太空看到和拍摄的地球是一个“暗淡的蓝点”。它过去曾经被认为是一个完美的球体,每隔24小时自转一周,每365天绕太阳运行一周。从外太空更近距离观察地球,我们会对这颗星球有新的认知,随着我们逐渐接近,可以看到繁茂的绿色植物和树木以及被海洋包围的大陆;我们甚至还能看到白色的极地冰盖。这是一幅田园诗般美丽的宁静画面。
天文学家们试图推测地球可能的起源。地球并非如《创世记》(Genesis)中所称是由神在六天里创造的;相反,它是动荡不安的过去的结果,是天文学家和地质学家试图使用现代科学最好的工具重新描述的灾难性事件的产物。他们已经提出了可能的场景:在大爆炸理论下,宇宙估计诞生于137亿年前,当时不断膨胀的宇宙和星系以极快的速度向外扩张形成猛烈的爆炸。地球的年龄据估计大约为46亿年。放射性的发现使我们能通过测定地球上岩石的年份来确定时间尺度。因为这些岩石中通常含有长时间衰变的放射性元素。
地球的起源与我们的太阳和太阳系的形成密切相关。最新的假说认为,我们的太阳系过去是旋转的气体云和星际尘埃,它们可能受到附近一个经过的天体甚至是超新星的扰动。由于引力的吸引,气体云和星际尘埃开始向内塌缩。
地球表面在其初始阶段溶化。随着地球表面的冷却,火山爆发了,释放出大量的二氧化碳。最古老的火山岩年龄可追溯至37.5亿年,而与地球同时出现的陨石显示它们大约有着45亿年的历史。
在重现的历史序列中,关于细菌的首次证据出现在38亿年前。根据这个说法,生命最有可能在地球形成大约7亿年后开始出现,它们存在于靠近上升热气流出口和矿物的浅海。后来,当植物能将二氧化碳和水转化为食物,利用光的能量通过光合作用产生作为副产品的氧气,并把氧气释放到大气中的时候,其他基本的生命形式出现了。大部分的二氧化碳以化石燃料和碳原子的形式封存在沉积岩中。随着大气中的氧气浓度上升,臭氧层形成,它能够过滤掉紫外线,使多样化的生命有机体的出现成为可能。
这是对基于间接证据和推测的地球起源的简要描述。从那时起,由铁和镍的炽热地核、富含硅酸盐的地幔以及一层薄薄的地壳所构成的地球上,其他力量就留下新的印记。地球经历了运行轨道的变化、宇宙的粒子辐射、磁场转移、火山爆发、地震以及板块活动。德国地质学家阿尔弗宙德·魏格纳(Alfred Wegener)的研究成果具有相当的影响力。他在1912年表示,有证据显示大陆在漂移和运动。在地球上,侵蚀过程持续进行;河流不断将淤泥和沙粒带向三角洲和海洋;石灰岩和砂岩等一直存在化学分解,不断发生风化;冰川期和升温期交替出现。当然各种生命形式也竞相涌现。人类文明对地球产生尤其深远的影响;人类如今主宰着这颗星球。它甚至可以被认为是一颗有生命的星球,因为生物圈的生态系统是相互依赖的。因此,地球在其历史中一直发生着重大的变化。
另一个假说是,地球(和月球)可能最初只是岩石构成的雪球,后来才逐渐变热。还有一个理论是,大约40亿年前,一个大型天体掠过地球,导致大量岩石块从其上崩裂而下,聚拢在一起形成月球。月球表面显示着大量由小行星和流星造成的陨石坑。
太阳诞生于46亿年前宇宙的后期阶段。太阳占太阳系已知质量的99.86%;它具有很大的气体内部密度,温度也高到足以支持核裂变的发生,释放出的能量绝大部分以电磁辐射或可见光的形式向外部空间辐射。氢的核聚变通常温度更高,亮度更大。太阳还持续地射出称为太阳风的带电粒子(等离子体)。此外,太阳表面有地磁风暴、太阳耀斑和日冕物质抛射现象。
太阳只不过是由不同恒星系统组成的银河系中的一员。星系有旋臂,由恒星、气体和尘埃组成。我们的星系银河系,是直径约10万光年、有4000亿颗恒星的漩涡星系。
关于太阳系的起源有几种理论。其中一种设想如下:
它形成于太阳星云,即一片巨大的由尘埃和气体组成的旋转云。
星云的密集中心开始发生核反应。
气态云内部物质的积累导致形成了行星。
太阳附近的行星演变为相对较小的岩石球体。
在远离太阳星云的位置,气体和碎屑积聚形成巨大的气态行星。
一颗邻近恒星(超新星)的爆炸可能使气体和尘埃散开。气尘在引力作用下聚集在中心。在不到10万年的时间里,这一中心不断压缩,温度不断升高,尘埃蒸发,最终成为我们的太阳。
《湍动的宇宙》系“科学思维书架”之一,构建了一种基于科学智慧的全球伦理图景。通过将现实主义和乐观主义融合起来,作者阐述了一种人文主义的伦理准则,也就是生活中的善与智慧,这是受科学智慧激发的实用的道德选择。这种新的伦理文明是基于普遍人权的全球伦理、不受教条约束的自由科学探索、对人类潜能充满期待的态度,以及面对我们时代的艰巨挑战所拥有的勇气和决心。正是基于这种全球伦理,人类可以创造性地通过努力找到生存的意义,并对浩瀚的宇宙、自然和人类未来充满敬畏。
保罗・库尔茨(Paul Kurtz,1925一2012),纽约州立大学布法罗分校哲学荣誉教授,美国科学促进会(AAAS)会士。撰写和编辑出版了50余部著作,包括《先验诱惑》《存在的勇气》和《拥抱人文主义的力量》等,发表900余篇文章和评论。他创立了普罗米修斯出版社、科学和人类价值研究所、科学探索中心、世俗人文主义理事会和科学调查委员会等组织机构并担任主席。多次参与录制电视和广播节目,并到世界各地的大学讲学。
王丽慧,中国科普研究所副研究员,科学技术哲学博士,主要研究方向为科学传播和科学文化。
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