与宇宙对话

作者简介

茜尔维？沃克莱尔是法国空间天体物理学实验室的天体物理学家，图卢兹第三大学的荣誉教授，法国大学科学院的名誉会员，法国国家航空航天学院的成员。著有《元素的诞生：从大爆炸到地球》和《天体音乐》。 译者 孙佳雯，英法双语译者、自由撰稿人，擅长翻译科普类、社科类作品。拥有理学学士、社会学硕士学位。法国巴黎社会科学高等研究院博士候选人，旅居法国多年。愿以翻译为桥梁，沟通古今上下东西文化，跨越知识与日常之鸿沟，让科学变得亲切，让眼界更加宽广，让心灵获得自由。 审订者 付建宁，博士，北京师范大学二级教授，天体物理学专业博士生导师，入选 新世纪优秀人才支持计划 ；主要研究领域为恒星脉动与星震学，共发表学术论文 130 余篇，其中 SCI 期刊论文 80 多篇；主持国家自然科学基金委员会面上项目和重点项目。

内容简介

试读 从马背到空间探测器 早在公元前几千年的时候，史前人类就已经发现，当他们爬上马背骑马而行时，比步行速度更快。于是他们驯化了这种动物。他们不但策马而行，还将马套上二轮战车，用来运输人和货物。公元前2500年左右，辐条轮的发明使制作更轻便、更快速的马车成为可能。 后来，随着时间的推移，对于马的使用变得越来越有效率，二轮战车被豪华四轮马车、驿站马车、兼载游客的邮件马车所取代，但骑马依然是全世界范围内最快速的交通方式。这种情况持续了几千年，一直到1900年，也就是距今仅仅一百来年以前。然后，内燃机出现了，随后出现了第一辆汽车。并且，仅仅在几年之后，第一架“比空气重”的飞行器就试飞成功：风神，由法国工程师克雷芒?阿德尔发明的第一架飞机，成功地在距离地表20厘米的高度飞行了50米。 对于此时生活在这个不可思议的时代的人们来说，他们会不会想到，在不到一个世纪之后，人们居然成功地实现了月球行走？ 这个故事非常有象征意义。几千年以来，人们一直寻求改善他们运输的唯一有效方法——马车。虽然取得了不少进展，但都是在一条已知的道路上前行。在19世纪后期，巴黎人开始担心，如果任由这种交通工具持续地发展下去，他们的城市总有一天会被马粪所淹没。但就在短短几年后，突然间，因为几位天才的横空出世——当然，也因为孕育新生事物的“土壤”已经准备好了——大量的发明、发现猛然间颠覆了人类熟悉的世界，于是我们进入了一个新纪元。 科学发现，如同其定义那样，总是在常规路径之外被实现。人们不可能提前知道未来有什么会被发现。当然了，研究计划必须被提前设计好，研究的方向应该是确定的，但是我们必须时刻保持警觉，并且牢记这样一点，即我们的研究在未来的某一刻一定会离开既定的轨道，因为大自然总会给我们惊喜。 我们为什么需要做研究？为什么不能老老实实地待在原有的角落，努力过上更好的生活，而不是绞尽脑汁去更好地理解这个世界？对于这个问题，我能够提供的唯一答案就是，“这是人类精神深处的愿景的一部分”。从人类诞生的那一刻起，我们就需要理解这个人类生于斯长于斯的世界。 这一百多年以来，一切都发生得非常快。当今世界，人类正持续不断地将人造卫星和空间探测器送入太空。人类已经实现了登月旅行，关于火星旅行的计划正在认真讨论之中，有望在不久的将来实现。对于20世纪的孩子们来说，所有这些都是司空见惯的。但是，如果我们稍微后退几步，想一想地球的历史、生命的历史、人类的历史，以及过去几代人的历史，就一定会惊讶于自己正生活在一个如此特殊的时代：这是第一次，人类离开了孕育自己生命的行星摇篮。 银河仙女系 “银河仙女系”（Milkomeda），这是一些人给40亿年之后，当我们的银河系与仙女座星系发生碰撞之后形成的椭圆星系的命名。在法国，我们称之为“银仙系”，但这个名字不太好听。 在2012年之前，天文学家们一直不确定这两个星系会不会迎头相撞。我们很早就知道——大约一个世纪以前——仙女座星系正在向我们靠近。然而，人们却不太清楚这个速度的准确数值，因此无法确定这两个星系将会直接相遇，还是最终擦肩而过。事实上，天文学家们无法直接测量宇宙空间中天体的速度。他们用两种不同的方法分别测量天体速度在我们这个方向上的投影，即“径向速度”，以及天体速度在垂直方向上的投影，即“切向速度”。径向速度的测量是通过多普勒效应，我们之前已经提过了。然而，对于切向速度的测量，却需要时间！除了等待数十年甚至上百年，观察该天体相对于天空中其他所有星星的偏移之外，没有任何其他办法。如果这种偏移是很明显的，那么两个星系可能会远远地交错而过，从而避免碰撞。 好吧，结果显示，这场碰撞不可避免！美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所的一位天体物理学家罗兰·范德马雷尔带领着他的团队，利用哈勃太空望远镜，成功地测量出了仙女座星系在星空背景下的移动。他们指出，这种移动太不明显了，因此，碰撞不可避免。所以，到了今天，对于这两个星系将来的碰撞，人们不再有任何的怀疑。 仙女座星系是银河系的姐妹星系。两者都是旋涡星系，有着圆盘的形状和旋臂。但是两者的中心部分略有不同。银河系的中心部分是一个被拉伸的隆起，称为“棒”；而仙女座的中心分成了两个部分，很有可能它在之前已经和其他星系有过碰撞了。在这两个星系的核心部分，都存在着巨大的黑洞。 这两个星系的质量属于同一个数量级，大约都是太阳质量的数万亿倍，但是仙女座星系的亮度要比银河系的略微高一些，这表明仙女座星系包含的恒星数量要更多一些。在这两个星系中，有很多像太阳一样的恒星，周围也有自己的行星系统，这实在令人难以想象。两个星系之间的距离为253.8万光年，彼此靠近的速度约为120千米/秒，也就是差不多43万千米/小时。 这场碰撞将会如何发生？会带来怎样的后果？自从天文学家们知道了这场碰撞不可避免，他们就试图利用计算机来模拟这场碰撞。不要忘了，星系的结构是很离散的，恒星之间的距离非常远，它们之间的空间比人类在地球上制造出的最极端的“真空”还要“空”。如果把太阳比作一个大号硬币，距离我们最近的恒星比邻星，与我们的距离就是750千米。在星系碰撞中，恒星之间彼此相碰的概率几乎为零，但是这场碰撞将导致两个星系的结构全面重整。 它们很有可能合并成一个更大的星系―一个巨大的椭圆形星系，我们称之为“银河仙女系”，即银河系（Milky Way）与仙女座星系（Andromeda）的缩合。椭圆形星系和旋涡星系有着很大的不同。椭圆形星系是一个椭圆球形，其中的气体含量很少。届时，太阳和它的行星系统很有可能被抛向银河仙女系的外部，当然，这并不意味着会破坏太阳系的行星系统。事实上，没有人真正知道会发生什么。 不过，我们已经知道的是，再过20亿年，仙女座星系的恒星和气团将能够在夜空中被我们的肉眼看到。到那时，地球上是否还有生命存在，能够观赏这场伟大的奇景呢？ 1. 全书四色印刷，收录NASA精彩照片 2. 北京师范大学天体物理学教授审订 3. 获2019年法国驻华大使馆傅雷出版资助 4. 精选天体物理学关键问题,科学知识与人文关怀的完美结合，52篇诗意文字勾勒出的宇宙图景 5.日常闲暇、通勤路上，随时透过诗意文字，与天体物理学家一起仰望星空 6. 黑夜代表着所有发现的空间，人类与宇宙的所有“对话”都发生在夜里 ·已知最古老的恒星能带给我们什么信息？ ·为什么地球是圆的？ ·宇宙是由什么构成的？ ·为何说我们生活在一个无与伦比的时代？ 7. 繁星点点的天空是遥远的星际空间与星系际空间的巨大图景，是观测世界的可能性，直至宇宙尽头