夏夜,當你遠離城市的喧囂,站在高原或曠野之中仰望星空,那是一幅令人窒息的畫面:銀河橫跨天際,繁星如鉆石碎屑般鋪滿黑絲絨般的蒼穹,古人說“星漢燦爛,若出其里”,面對這浩瀚的星海,我們往往會生出一種直覺:我看到了整個宇宙。
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我們覺得,視野所及,就是宇宙的深度,然而,天文學家會冷冷地告訴你一個反直覺的真相:你被騙了,你的眼睛在撒謊。
在地球上,在最完美的觀測條件下,人類肉眼所能看到的所有星星,加起來大約只有 7000 顆,更殘酷的是,這 7000 顆星星,全部、徹底、毫無例外地,都位于我們自己的銀河系內,甚至它們中的絕大多數,都僅僅位于銀河系中那個被稱為“太陽附近”的極小區域里。
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我們以為自己眺望的是汪洋大海,其實我們只是透過窗戶,看到了自家院子里的幾只螢火蟲。
為什么我們只能看到這么少?
這要怪人類的生理構造,我們的瞳孔太小了,感光能力太弱了,天文學上用“視星等”來衡量星星的亮度,數值越小越亮,數值越大越暗,太陽是 -26.7 等,滿月是 -12.6 等,天空中最亮的恒星天狼星是 -1.46 等。
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而人類肉眼的極限,大約是 +6.5 等,凡是暗于 +6.5 等的物體,對我們來說就是隱形的。
宇宙中的恒星,亮度取決于兩個因素,首先是原本的發光能力,有些恒星像探照燈,比如藍超巨星,有些像快沒電的手電筒,比如紅矮星,其次是距離,距離越遠,亮度按平方反比衰減。
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這就造成了一個巨大的“幸存者偏差”,我們能看見的星星,要么是“離得極近的鄰居”,比如半人馬座α,4.3光年,要么是“離得遠但亮得離譜的巨無霸”,比如參宿四,640光年;天津四,2600光年。
至于那些離得稍遠一點的普通恒星,或者離得很遠的巨型恒星,它們的光芒到達地球時已經微弱到無法激活你視網膜上的視桿細胞,于是,它們消失了。
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讓我們把視線拉高,看看我們在銀河系的位置。
銀河系是一個直徑約 10 萬到 18 萬光年 的棒旋星系,擁有 1000 億到 4000 億 顆恒星,請記住這個數字:4000 億,而我們肉眼能看到的:7000,我們肉眼看到的星星,不到銀河系恒星總數的億分之二。
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這些可見的星星分布在哪里呢?
絕大多數可見恒星,都分布在距離地球 1000 光年 的半徑范圍內,最遠的肉眼可見恒星之一,如海山二,距離我們也只有 7500 光年左右。
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相比于銀河系 100,000 光年的直徑,這 1000 光年的視野,就像是你住在一個巨大的超級城市里,但因為大霧彌漫,你只能看清你家樓下那條街道上的路燈,至于幾公里外的繁華市中心,或者城市邊緣的郊區,你完全看不見。
我們被困在了一個“光的小氣泡”里,這個氣泡位于銀河系的獵戶座旋臂內側,這一小撮星星,就是我們眼中的“全世界”。
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這種視覺欺騙甚至比你想象的更嚴重。
你以為你看到了太陽系附近所有的鄰居嗎?宇宙中最常見的恒星是紅矮星,它們質量小、溫度低、光度暗,占據了銀河系恒星總數的 75% 以上,但是在地球的夜空中,你肉眼看不到任何一顆紅矮星。
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哪怕是距離太陽最近的恒星比鄰星,距離只有 4.24 光年,就在我們家門口,但它的視星等是 +11 等,比肉眼極限暗了 100 倍,如果不借助望遠鏡,我們甚至不知道這位“最近的鄰居”的存在。
所以,我們眼中的星空是虛假的,我們看到的都是那些極其耀眼、極其巨大的恒星,那些數以億計的紅矮星、褐矮星、已經冷卻的白矮星,都隱藏在黑暗的背景中,如同大海中的暗流,雖近在咫尺,卻視而不見。
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在北半球,如果你視力極好且環境極黑,你可以看到仙女座星系,它像一團淡淡的棉花糖,在南半球,你可以看到大麥哲倫云和小麥哲倫云。
但是,這里有一個概念陷阱,你看到的是“星系”,而不是“星星”,當你看著仙女座星系時,你看到的不是一顆星星,而是 1 萬億顆恒星 匯聚在一起發出的彌散光輝,因為距離太遠,這 1 萬億個光點在你的視網膜上糊成了一團霧氣,你的肉眼無法分辨出其中的任何一顆單體恒星。
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所以夜空中每一個你能在指尖上數出來的、清晰銳利的“光點”,每一顆以個體身份出現的“星星”,全部、百分之百、絕對屬于我們的銀河系,只要出了銀河系,就沒有單獨的星星能亮到讓你的肉眼看見,除非發生超新星爆發,那是極其罕見的瞬間。
除了距離,還有一個殺手阻擋了我們的視線:星際塵埃,你可能會問,既然銀河系中心有那么密集的恒星,為什么夜空中沒有一團巨大的亮斑照亮大地?事實上,如果銀河系是透明的,銀河中心的亮度確實足以讓地球的夜晚亮如黃昏。
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但在那個方向,漂浮著巨量的氣體和塵埃云,這些微小的塵埃顆粒極擅長散射和吸收可見光。這種現象被稱為“星際消光”, 它們就像厚重的霧霾,擋在了地球和銀河系中心之間,著名的“大裂縫”,就是銀河系那條明亮光帶中間的黑色條紋,那實際上是巨大的塵埃帶擋住了背后的星光。
正因為這些塵埃,我們不僅看不見銀河系之外,連銀河系內部最繁華的“CBD區域”也看不見。我們只能在這個荒涼的懸臂郊區,看著身邊寥寥無幾的幾盞燈。
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為了打破肉眼的枷鎖,人類制造了望遠鏡,這是人類最偉大的“義眼”,1995 年,天文學家做了一件極其瘋狂的事,他們控制哈勃太空望遠鏡,對準大熊座方向上一小片看起來空無一物、漆黑一片的區域。
那個區域極小,只相當于你伸直手臂后,手指尖上一粒沙子遮擋的天空面積,在這里,肉眼看不到星星,地面望遠鏡也看不到星星。大家都以為那里是虛空,哈勃對著這片黑暗,連續曝光了 10 天,當照片沖洗出來時,全世界都震驚了。
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那張照片里不是黑色,而是密密麻麻的斑點,每一個斑點,不是一顆星星,而是一個星系,在那片只有“沙粒大”的黑暗中,藏著 3000 多個星系,每一個星系里,又包含著數千億顆恒星。
這就是“哈勃深空場”,它告訴我們如果你把那一粒沙子移到天空的任何位置,背后都藏著同樣數量的星系,宇宙中大約有 2 萬億個星系,而我們肉眼那引以為傲的 7000 顆星星,在 2 萬億個星系、幾百億億億顆恒星面前,連大海里的一滴水分子都算不上。
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知道了這一切,你是否會感到一種前所未有的孤獨和渺小?
原來我們所謂的“仰望星空”,只不過是坐在一口深井里,看著井口那那一小圈天空。我們甚至連井壁都看不全,更別說井外的大地了,但這并不代表我們的夜空不美,恰恰相反,這種局限性賦予了星空一種“家”的溫馨感。
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雖然它們都只是銀河系的一粒塵埃,但對于只能活短短幾十年的碳基生物來說,它們就是我們的全部神話,全部歷史,全部詩歌。
下次當你仰望星空時,請記住:你看到的不是宇宙的全貌,你看到的是銀河系家園的客廳,雖然墻壁之外還有無盡的世界,但此刻,能看見這幾盞溫暖的燈火,本身就是一種高達 46 億年的幸運。
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