穷尽你所能到达之地,观你所未观,闻你所未闻,而后定会有所感获。
——约翰内斯·舍弗勒
人类总相信对宇宙的探索已经穷尽,然而无论在哪个时代,人类总能证明自己错了。
——艾萨克·阿西莫夫
时间与空间,是构成世界的最基本要素。而对时空的探索,正是人类不断进步的源动力。自人类第一次用步伐丈量大地,探索空间的脚步就从未停止。空间是什么,空间里有什么,空间的边界在哪里?百万年来,我们对空间的理解经历了由简单到复杂的演变。
从远古时期直立行走的猿人构建出对3个空间维度的最早认知,到现代相对论的时空一体、量子化空间以及从一到无限的多重宇宙论,这场漫长崎岖又无比精彩的探索之旅,正是《空间简史》这本书所要呈现的。
领域权威合作,共著科普经典
比肩《时间简史》的现象级力作
史蒂芬·霍金的《时间简史》风靡全球,而这部《空间简史》同样经典,它与《时间简史》《人类简史》《未来简史》并称“四大简史”,出版1年全球即畅销百万册,受到15国读者竞相推崇。
本书作者托马斯·马卡卡罗,曾任意大利国家天体物理研究所所长、欧空局(ESA)天文学工作组主席、欧洲南方天文台(ESO)观测计划委员会主席,在天文学领域享有权威地位,他与著名历史学家克劳迪奥·M.达达里一起,带领我们一起探索宇宙的边界,找寻空间的过去和未来。
书中首次开创性地将空间探索与文明演进两条线索相融合,按照史前时代、原始时代、古代、中世纪一直到21世纪的顺序,以“简史”形式梳理了两者错综相连又妙不可言的关联,通俗而又不失深刻地阐释了空间探索对人类进步的影响,帮助我们更好地理解世界。
空间探索史记,人类智慧之书
一场不断打破认知边界的奇幻之旅
“直布罗陀海峡的海格力斯之柱上刻有‘切勿穿越’的警示语,当时被探险者视作不可逾越的地标。而在16 世纪,人们驶过直布罗陀海峡,从而打破了这项禁忌,探索到更为广阔的世界。”本书导语中如是写道。
在不同时代,人类对空间的认知有哪些更迭?在同一时代,不同文明对空间的认知又有何异同?本书在对历史进行纵向勾勒的同时,还融入了创新的横向类比,带领读者俯瞰人类文明进化全景。
史前时期,我们的祖先为了生存,跋涉于不同形态的地理环境。生存竞争的激烈促使他们期望占领更多的可用空间。他们将水源、水产丰富的池塘、布满果实的树丛、可以遮风挡雨的山洞当作基本的参照物,绘制出最原始的地图。他们还对天空进行观察,并对获得的信息加以推测,比如:满月时方便狩猎和迁徙,一天内太阳散发的热量会随时间发生变化……
随着早期农耕定居文化的兴起,人们通过观察星星的移动、月球的周期性变化以及太阳的亮度来安排作物的种植——地面上的生存空间就这样与天体所在的空间联系起来了。
在早期文明中,古人尝试用神话来确定“我们在哪里”的答案。
*古印度人依据直觉为天空划分等级,从而建立一种线性的空间感:3 名原始神——执掌雷电的因陀罗、执掌太阳的苏里亚和执掌天空的伐楼那,在空间上各有分级,较高处是雷电,太阳比雷电更高,最高的则是天空。
*古代中国人形成了地面是方形世界的直观印象,中国指的便是“中央之国”,位于方形世界的中心。
*在美索不达米亚文明修建的金字形神塔上,人们发现了天文学上的沙罗周期,每过这段时间太阳、地球、月球的相对位置就会与原来基本相同。
*公元前20 世纪,古埃及人开始着手探索影子移动的线性规律,他们还尝试将其用来测量地球和月球、地球和太阳间的距离。
时光轮转,古人渐渐能够勾勒出复杂美丽的地图,并且能够利用星座找到方向。
在中世纪,计算和导航工具更加完善,新大陆的发现更彻底改变了我们对地球空间的认知,随之而来的探索迅速填满了古老羊皮纸地图上的空白。
1609 年天文望远镜的发明是一个里程碑,人类观测宇宙的视野一下子打开了,对天空的研究不再依赖想象,天文学观测和研究进入了全新的时期。
20世纪初,广义相对论指出,时间和空间这两个在当时毫不相干的概念其实有着密不可分的联系;而在量子力学中,普朗克长度告诉我们,距离这一概念也是受到限制的。
当今时代,先进的望远镜和探测器不断拉近我们与天空的距离,新的天体被不断发现。星云变成星系,星系汇成星河,最终汇入无涯的宇宙,但仍不断有新的理论重塑着宇宙的轮廓。
正如书中所说:“世界一遍又一遍地向我们系统地展示自己超乎想象的宏大,它总是比我们之前所认知的更为高远。对空间的探索过程,就像在参观一所大房子时所经历的那样:你偶然发现了隐藏在挂毯下的大门,而一旦大门被打开,一间不为人知的崭新的侧室便映入眼帘;之后沿着楼梯,你还会发现同样不为人知的空间;最后,你来到一扇窗前,想都不敢想的一幕发生了,你将会看到房子周围楼宇林立,而之前,从来没有人知道它们的存在;如此等等。”
从模糊的地域认知到窥探宇宙星辰,从肉眼可见的维度到量子化的世界,人类求知的脚步迈向每一个角落,对空间的探索也从未停止!
丰富的历史细节、科学新知与哲学思辨
众多精妙观点启人良思
《空间简史》不仅展现了人类探索空间的里程碑节点,更辅以大量科学史实和哲学思辨,生动有趣而富有温度。
伟大的发现有时源于错误、失误和偶然。数学家托斯卡内利通过计算指出,从热那亚的海岸出发,航行不远的距离便可到达东印度群岛,他的评估为哥伦布所知悉。正如我们常说的,这是一个“幸运的错误”,如果不是低估了地球的大小,哥伦布或许就不会出海,这样一来也许就没有新大陆的发现了。
科幻是照向未来科技之镜。17世纪,被誉为“天空立法者”的开普勒曾写过一部名为《梦》(Il Sogno)的科幻小说,描述了人类飞往月球的太空之旅,在这部作品中,他最先构想出“太阳帆”的概念,而当今世界的主要航天局都在进行太阳帆的研发。斯蒂芬·霍金发起的“突破摄星”计划旨在向比邻星发射数千个迷你太空飞船,这些飞船配备了微型电子装置和光帆,在强大激光的推动下,它们将耗时20 年,抵达4.2 光年外的目的地。
图源|NASA
“归根结底,验证才是科学研究的关键。一项理论要想具备科学价值,它必须是可以被验证的,要么被证实、要么被证伪,这也是最基本的指导原则。”很多科学家基于这一原则认为:由于我们永远无法证实无数个所谓“平行宇宙”的存在,所以多重宇宙论不应该被视为“科学”。
科学知识是科普的骨架,而人文思考是科普的灵魂。书中蕴藏的众多精彩观点,将启发我们重新审视自己看待世界的思维与方法。
*人类越过了海格力斯之柱,在此之后从来没有停止过探索的脚步,但我们依然无从得知世界的边界,亦没有理由认为我们距离边界已经越来越近。在这场探索之旅中,每走一步,我们都会更加意识到人类不过置身于宇宙一隅,在广阔的空间中是这样的渺小而微不足道。
*天文学的发展并不总是伴随着宇宙边界的拓宽,有时科学研究只是在可感知的范围内,细化我们对宇宙及天体的理解。就像我们之前所说,宇宙永远比我们想象的更大、更丰富。
*知识的道路有时是以有组织的方式向前延伸的,有时则是通过偶然的方式,通常也包括对不断出现的现象进行连续的替代解释。用合理的方法验证不同的解释,找出其中最为合理的一个,这是我们研究中的一项重要内容。
*只有掌握对空间的控制权,才能不用抛弃家园逃跑,才能不成为猎物。
*随着我们进入当代,关于宇宙的认识发展得更为迅猛,人们渐渐发现了一个悖论。飞速增长的究竟是什么呢?是关于宇宙的认识还是关于自身无知的认识?
科学大家张双南、苟利军、李淼,
权威媒体《新闻报》《天体物理学杂志》一致盛赞
中国科学院高能物理研究所研究员、“慧眼”天文卫星首席科学家张双南给予本书高度评价:“时间和空间,是人类从来都在探索和理解的两个基本的自然和宇宙属性,文明和科技就是在这个过程中发展出来的。霍金的《时间简史》轰动全球,这本《空间简史》也并不逊色,清楚地描绘了人类数百万年来探索“空间”的历史,直到现代的宇宙大爆炸和多重宇宙,如此波澜壮阔的历史和科学,值得一口气读完。”
中山大学天文与空间科学研究院院长、畅销科普书作家李淼这样评论此书的意义:“人类从非洲走出,现在也已经飞进太空,或许将飞向更加遥远的地方。自有文明以来,人类是怎么认识空间的?现在我们对整个宇宙有什么样的认识?《空间简史》给我们提供了一幅丰富的人类探索空间的历史画卷。”
国家天文台苟利军研究员为本书作序推荐:“这本书不仅是一部关于空间的探索史,更展现了人类对未知永不停息的好奇与追寻。它带领我们穿越时间,深入历史的每一个角落,重新审视我们对于宇宙的认知。无论你是科学迷还是历史文化爱好者,相信此书都能够为你打开一个全新的世界。
值得一提的是,本书还入选了教育部中小学生阅读指导目录,受到广大学生的喜爱,是家长与孩子共同增长见识、开阔眼界的绝佳选择。
《空间简史》为我们展现了一段人类探索无涯空间、找寻自我定位的精彩旅程。它既让我们更清晰地认识人类自身,也将激励“后来的我们”继续在浩瀚宇宙中留下属于人类自己的脚印。