1 從一顆散發著微光的塵埃到整個星系
1027米,1026米,1025米,1024米,1023米
從大約930億光年到1000萬光年
從宇宙視界的直徑到星系群的大小
這是一個夏日的早上。你坐在一間鋪滿陽光的屋子里,手中拿著書,一頁頁地翻看著,正準備開啟一段穿越宇宙的旅程。
抬頭看時,你注意到,透過窗戶照進來的光束中滿是細小的、散發著微光的塵埃。這些明亮的塵埃在氣流中上下翻飛,像是一群奇特的生物。這些塵埃是非常微小的,但如果把整個房間看作宇宙,那么每一粒塵埃就相當于宇宙中的一個完整星系。
現在,讓我們追隨其中一個小顆粒。這就是我們的星系——銀河系。它是2000多億顆恒星的家園,而銀河系中行星的數量至少也有這么多。這些恒星和行星分布在一種寬達10萬光年(超過90萬兆千米)的結構上。如果按人類的步行速度計算,你需要20萬億年的時間來橫跨這一天體。
深藏在這億萬個天體之間的一顆特殊的行星,被我們稱為地球。這顆星球是一顆小小的巖石星球,有一層薄薄的結晶層覆蓋在熾熱的內核之上,結晶層上方是水和大氣。地球圍繞著一顆單獨的恒星旋轉,我們把這顆恒星叫作太陽。身處于100億歲的星系中,太陽自身卻只有45億歲。
現在回顧一下你生命中了解和經歷過的一切:你的家人、朋友、狗、貓、小老鼠、馬、房子、沙發、床、比薩、蘋果、橘子、樹、花、昆蟲、灰塵、云、水、雪、雨水、泥巴、陽光……還有滿天繁星的夜晚。
再來想一想所有那些曾經活過的人(生物學上的現代人類,總數大約為1100億)以及他們在自己的一生中認識的人。所有這些人,數以億計的人,用幾個世紀、幾十年、幾年、幾個月、幾天、幾小時、幾秒甚至一眨眼的時間,感受著他們周圍的環境。
對人類來說,有很多特殊的時刻存在。但在35億年前、人類出現之前,地球上的生物已變得豐富起來:從細菌和古細菌到多細胞集群,從三葉蟲到昆蟲,從恐龍到頭足綱,億億萬萬的生命實體蜿蜒分布在每一個你能想到的生態位上,通過改變化學能電位和概率而成為現實存在。在那漫長歲月中的每一個時刻,每個生物都被自然選擇改造著、篩選著,并被永不停歇的分子力學推動著前行。
所有這一切,以及其中每個微小的部分,都存在于這個世界上,存在于無數礦物點中的一個難以察覺的小礦物點中,存在于充滿陽光的房間里你所看到的飄浮在空中的一粒小小塵埃上。這就是我們所知的宇宙。
這個小小的、被我們稱為銀河的塵埃星系,只是一片滿是漣漪的網狀物質大海中的很小一部分。這片海洋中有超過2000億個其他星系,它們有大有小,有些是獨立的,有些處于混亂的碰撞中。所有這些,不過是距離我們130億光年之內的星系,它們處于我們的“視界”之內,這個“視界”即光的行進范圍,就如同你房間內可供行走的范圍。
宇宙擴張也充斥著電磁輻射,這種能量既能以波的形式存在,也能以粒子的形式運行。這兩種形式結合在一起構成的無質量單元被稱為光子,它們在宇宙空間中快速地穿梭。某些光子來自早期的一些炙熱之地,我們將這些地方統稱為宇宙;其他光子則來自一些特殊的、獨立的地方:恒星、超新星、溫熱發光的年輕行星、宇宙碰撞和沖擊波,甚至可能是(或者不是)技術文明之間的信息傳遞。

可觀測宇宙的視界。
1027米

宇宙物質網的暗面。
把我們宇宙視界中的所有可見物質,比如質子、中子、電子以及其他亞原子物質加起來,粒子數目的總和大約是1080。雖然這已經是一個非常巨大的數字了,但這些物質真的只是滄海一粟,因為僅是在我們身邊穿梭的光子,數量就達到了這個數字的10億多倍。在可觀測的宇宙中,這些攜帶電磁能量的粒子總數大約是100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000。
然而,這些我們自認為囊括了空間中所有物質的原子和亞原子只不過是其中的16%而已。這只是我們的眼睛和設備能夠看到的部分。天文學的證據表明,尚未顯露真身的亞原子構成了一個不可見的暗宇宙,占據了宇宙物質總量的84%。這是充滿暗物質的地下世界,它用自身的引力統治了全部星系,卻不為我們所見。
更奇特的是,所有這些可見物質和暗物質都在一個充滿微觀量子現象的時空結構中涌動。這些縹緲的量子現象實在是太渺小、太短暫,也太奇特了,除了不斷積累而又駭人聽聞的暗能量效果外,它們甚至很難被我們注意到。天文學家認為暗能量是導致宇宙不斷擴張的頭號嫌疑人。時空,也就是宇宙整體的基本結構,隨著時間的流逝而不斷地膨脹。
而這在本質上,就是萬物的真正含義。
你是否想問,接下來會發生什么?在我們稱之為宇宙的空間之外,在所有事物之外的是什么?在我們觀測到的現實,即“滿是陽光的房間”外面會有什么?這些都是好問題。目前,在我們能夠真實地感知到萬事萬物的宇宙之外的一切,只能被簡單地稱為“非宇宙”。
在所有已知尺度上展開的現實之旅,以及本書的閱讀之旅,均起始于已知和未知邊緣。這是一個在我們的宇宙視界內外不斷徘徊的地方,而宇宙視界是光在宇宙已知的存在時間內行進的距離所決定的范圍,是進入你“房間”的大門門檻。在宇宙視界之內,是可觀測的宇宙,而在這之外,是仍為謎團的迷宮。