宇宙的大小

夏恩·L.拉森

很多讀者都知道，我們這代科學家的抱負和期許，大都啟蒙于小時候接觸到的《宇宙》節目（主持人為著名天文學家、天體物理學家與科普作家卡爾·薩根）。在節目一開頭，薩根就提出了一個非常宏大的想法：“宇宙的大小和規模，遠遠超出一般人類的理解?！?/p>

隨著長大成人，成為科學家，我慢慢地也忽略了這么一個簡單的事實。我學會如何書寫表達龐大的數字，學會在需要的時候換算米、千米和光年，甚至學會使用“瘋狂相對論者的單位”，把距離、時間、能量和質量全部都用“米”來度量。這些事情我做過很多，多到我計算數字的時候馬上就能知道是不是大概沒錯。

科學家的重要技能就是培養出對龐大數字的敏感度，還有判斷數字是否大致正確的能力。我們花了大量時間訓練自己和學生，以求能夠精通此道。但這卻完全忽視了薩根的見解———這些龐大無比的數字，意味著我們在浩瀚宇宙中是何其渺??！

遇到太陽系步道的時候，我總會去走走。這些比例模型展示了太陽系的星球排列，將星球的位置依照適當的空間比例標示出來，讓你感受一下太陽系究竟該有多大（更別說是宇宙了）。我最喜歡的一條太陽系步道位于阿拉斯加的安克拉治，被稱為“光速行星步道”———如果你以正常速度走在這條步道上，你走到每個行星所花費的時間，就等同于光線抵達該行星所需的時間。這簡直太棒了！如果從“地球”開始，在你出發前進的同時用激光筆往海王星照射，你走到“海王星”所花的時間，就和那支激光筆的微弱綠光抵達真正的海王星所需時間相同！

雖然這些模型步道的實體規模都很大，但我還是常會覺得，這些步道并沒有把那樣的浩瀚、廣闊用讓我震撼的方式表現出來。我常常在思考這一點，而且猜想可能確實是這樣，因為當我走過這些模型時，感覺十分平常。從“火星”一路散步到“木星”的同時，我并沒有真的去思考自己走的距離究竟有多遠。我會分心去聽我女兒嘰嘰呱呱地說為什么冥王星還是應該歸類為行星，會邊看鴨子吃水藻，還要閃躲快速經過的登山車車手。

但就在不久前，一個天文學家朋友給我看了些東西，讓我大為驚奇。這是個非常簡單的示范，你也可以自己在家里進行，但卻顯現出我在心中描繪的太陽系構圖錯得多么離譜！我想我心里的太陽系構圖之所以有誤，是因為我們總把整個太陽系家族放在一起，好呈現出星球的相對大小，卻沒有呈現出天體之間的距離。我們早已掌握星球之間的相對間距，這些距離的推算，是用基本的幾何學知識加上巧妙的觀測，并運用物理定律得出的。

讓我告訴你這個小把戲是怎么玩的。首先拿一條長條的紙片，長度約需1米。在一端寫下“太陽”，在另一端寫下“冥王星”。現在將紙對折之后再打開。太陽系中位于太陽和冥王星之間的是什么？是“天王星”，把它寫在對折處。現 在，把寫著“冥王星”的那一端折到“天王星”，這樣代表“海王星”的對折處就可以標示出來了。這說明什么呢？這顯示出太陽系外側區域的行星并不多！

現在把寫著“太陽”的那一端折到“天王星”，在新的折痕處寫上“土星”。把“太陽”與“土星”對齊折好，在新的折痕處標上“木星”。再把“太陽”與“木星”對齊折好，在新的折痕處標上“小行星”。做到這里時，你的長紙條有93%是在小行星與冥王星之間。太陽系中的這個部分，便是外太陽系。可是，在太陽系已知的行星里面，足足有半數還要擠在“小行星”和“太陽”之間！讓我們繼續進行這部分。

把“太陽”折到“小行星”，然后把折痕處標為“火星”。最后是兩次對折：將“太陽”對齊“火星”折好，然后將對折處與“火星”對齊再折一次。結果會有三個折痕，從“太陽”開始，依序把這三個折痕標上“水星”、“金星”以及“地球”。這整個過程最后的成品，就是一張精準到不可思議的天體間距示意圖。

現在，好好看一下你的間距模型圖：太陽系里還有很多空著的地方；靠近地球的星球最容易前往，但還是非常遙遠；到月球的距離在圖上大約和鉛筆畫出的直線相同，搭乘“阿波羅”號的宇航員卻花了4天才得以跨越這鴻溝般的距離！太陽系實在非常廣大，而宇宙更是浩瀚無垠。

我想，這張間距模型圖最讓我驚訝的，就是我以為很遙遠的地方，其實遠比我腦中所想的近得多。想想看木星，它位于外太陽系，但在圖上，它的距離只有太陽到冥王星的1/8！

“宇宙的大小和規模，遠遠超出一般人類的理解?！币苍S真是如此，至少這超出了我們日常經驗的范疇。但我們的智力促使大腦去嘗試理解，而像這樣巧妙的示范，可以讓你進一步思考。所以，現在就拿出剪刀來，把紙裁好，動手折折看吧！（裘楓插圖）