危机四伏的宇宙

作者简介

洛伦佐·科伦布（Lorenzo Colombo） 天体物理学专业，目前在帕多瓦大学攻读天文学博士学位。 马特奥·米卢齐奥（Matteo Miluzio） 天文学博士，目前在欧洲航天局马德里分部执行“欧几里得任务”。 菲利波·波拿文图拉（Filippo Bonaventura） 天体物理学专业，专门从事科学教育相关的出版工作。 三人在FACEBOOK上共同开设的科普主页“谁害怕黑暗”（ Chi ha paura del buio）以幽默又严谨的风格面向大众科普关于宇宙的一切。该主页目前已有超33万人订阅。 译者简介： 周佳玲，毕业于四川外国语大学意大利语专业，曾在意大利巴勒莫大学交流学习。

内容简介

《危机四伏的宇宙》第二章 甜甜圈宇宙（章节选） 好了，欢迎来到“圆盘地球”，一个圆盘状、直径20 000千米、厚度约3500千米的星球。“圆盘地球”和球状地球，即真实地球的质量一样大，虽然它实际上更像一枚胖嘟嘟的硬币，而不是圆盘。站在“圆盘地球”的中心，我们会注意到的第一件事是：这里的地心引力比想象中小一点儿，大约是真实引力的2/3。这里的一切都不正常。随着我们慢慢走向边缘，身后的圆盘对我们的吸引力会增大，并将我们拽回去，也就是拽回圆盘中心。我们越靠近边缘，身后的引力也随之增加：感觉像走在一条越来越陡的坡路上。幸运的是，我们行走时受到的合力在减小，人也变得越来越轻。当我们终于到达边缘时，地心引力的方向就完全朝向圆盘中心了：所以别指望圆盘边缘有什么大瀑布。要跨越“圆盘地球”的边缘，必须像攀岩似的爬上一层很高的干燥地面，到了那儿就能站起来了，只不过在那里走路就像是走在一枚硬币的边缘上。这里的引力给人的总体感觉是，“圆盘地球”更像一个碗，而不是圆盘。真是让人抓狂啊：从每个角度看地球都是平的，但越靠近边缘，路却越陡。水和气体能够自由流动，这意味着它们会朝引力势能更小的地方，即“低处”流动。于是乎，“圆盘地球”上的所有水都汇聚到圆盘中心，形成纵横千里的汪洋大海，这片大海的深度远远超过真实地球上的海洋深度。大气在海的上空盘旋，覆盖约200千米宽的空间。圆盘上剩下的区域是绵延数千千米的层层山峦，而山峰则位于星际真空之中。随着时间流转，经过海水侵蚀、洪水冲刷和山体滑坡，“圆盘地球”的构成物质将全部聚集到圆盘中心。由山脉构成的圆盘边缘被完全腐蚀后，一切便会达到平衡，然后圆盘就会变成……一个球！唯一能让“圆盘地球”保持原本形状的方法是，像烤比萨一样让它绕自己的中轴线快速旋转，这样它就能保持圆盘形状了。可惜岩石的可塑性远比不上做比萨的面团，所以，“圆盘地球”会在一瞬间瓦解，只剩下一堆石头和粉末。就算它奇迹般地保持完整，快速旋转产生的离心力也会把圆盘上不牢固的东西全部甩出去。 更奇怪的地方是圆盘的引力场。如果圆盘厚度缩减200千米——比如当组成“圆盘地球”的物质是密度很大的金属，如钨和锇时，那么圆盘上的引力作用会变得更加难以理解。引力方向还是指向中心，所以液体和气体都将汇聚在那儿，并且越靠近边缘地面越陡。但地心引力不会减小，反而会增大。在这个极薄的“圆盘地球”上，中心位置的引力要比实际地球中心的引力小20%，但边缘区域的引力却几乎翻倍，比实际引力大60%。 到现在为止，我们假设的“圆盘地球”是一个特别坚硬、冰冷的天体，但如果变换一下它的内部结构，比如说，假设它的核心是液体，那么情况将更加糟糕。由于自身引力作用，液体核心会呈球状，而这会使圆盘发生不可逆转的变形。可怕的地震将会随之而来，同时，圆盘上的层层山峦也会坍塌，整个圆盘会像成熟的西瓜一样裂开，释放出来的能量足以熔化全部岩石。等一切平息下来后，什么圆盘都没了，只剩下一个美丽的熔岩球，被一圈气体包围着。大自然总是在势能最低时达到平衡状态，而在地心引力作用下能够保持这种平衡状态的形状，正是球体。 但从天文学的角度来看，“圆盘地球”与真实地球就没多大区别了：观察任何一个有质量的天体，在距离足够远的情况下，我们都感觉其构成物质全部集中在重心。因此，卫星（天然和人造）会继续绕其质心运转。如此看来，只要站在20 000千米以外，我们就看不出“圆盘地球”和真实地球的区别了。由于整个“圆盘地球”都会被太阳一直照亮，所以没有必要划分时区。要想既有白天也有黑夜，就得让圆盘绕直径翻转，而不是绕中心点旋转。或者，想象有个小“太阳”围绕“圆盘地球”转动，可这样的话，我们又回到地心说了。至于季节和气候如何变化，就看我们在太阳与圆盘的相对位置上能发挥出多大想象力了。不过在这方面，我们很难超越特里·普拉切特（Terry Pratchett）以及他创作的一系列关于圆盘状地球的奇幻小说。 另一个有意思的地球形状是“正方体地球”，它比“圆盘地球”的可能性更大一些。从名字便可看出，这个地球呈正方体，有6个平面，边长是10 270千米，质量和真实地球一样。“正方体地球”上的引力作用没有“圆盘地球”上的那么奇怪，并且很幸运，它不会因为一场洪水就毁灭。因为在这个星球上影响最大的力同样也是地心引力，所以它的每个面就像一个独立的“圆盘地球”。每个面的中心位置受到的引力最大，引力方向朝着正方体中心。在每一个面上，越靠近边缘，地面就变得越陡峭，尽管没有“圆盘地球”上的情况那么夸张。液体和气体汇聚到每个面的中心，而正方体的8个顶点处则是高耸的山峰，这些山有数千千米之高，屹立于太空之中。正方体的12条棱是长长的山脉，连接着这些山峰。要从一个面转移到另一个面是不可能的，因为必须爬上正方体的棱，也就是那些山脉，并站立于其中一座山峰之上，但早在爬上山顶之前，我们就已经出了大气层。“正方体地球”的每个面上最终会各自形成独特的生物圈。能移动到其他面上去的只有非常高级的物种，它们要么能跨越星球，要么能在地幔中挖通隧道…… ◆意大利畅销天文学科普图书！读者评分4.8！ ◆作者FACEBOOK科普页面拥有33万粉丝。 ◆作者参与欧洲航天局“欧几里得计划”，讲解新鲜的宇宙知识。 ◆星星爆炸，地球偏航，海洋消失……用脑洞解读宇宙学。 ◆翻开本书，看宇宙138亿年波澜，地球46亿年九死一生！