毛里塔尼亚

宇宙和地球哪个重要


一个上午,好朋友大猛哥突然发来信息,说他的女儿羊羊提出一个问题,即“宇宙和地球哪个重要”。这个问题引起了笔者的兴趣。

后经确认,问题修正为:“对人类来说,地球和宇宙哪个重要?”

刚上幼儿园大班的羊羊,能提出这个问题,大概是对宇宙和地球产生了浓厚的兴趣,开始初探自然科学的奥秘。

在草垛上玩耍的羊羊,摄于年春。

为了给羊羊这份好奇心一个像样的答案,笔者开始查找资料、搜集图片、归纳排版,前后大概用了半个月时间。或许羊羊还看不太懂,但只要某张图片或某行文字,让小朋友感受到了自然和科学的魅力,这篇文章就达到了它的意义。地球,目前宇宙中人类已知唯一存在生命的天体。地球大概诞生于约45.4亿年前,35亿年前,地球的海洋中出现了生命。如今,地球已是我们76亿人类的共同家园。

地球,图片来自NASA。

仰望夜空,最明亮的天体是月球(视星等为-12.8)。

月球是地球唯一的天然卫星,

因为被地球潮汐锁定,

月球永远只有一个面朝向地球。

月球,图片来自pixabay。月亮在靠近地平线时会显得比较大,这是一种光学错觉,被称为“月球错觉”。

视线扩大到太阳系。太阳系的核心是太阳,这个庞然大物已经45亿岁,预计还将燃烧50亿年。太阳系有八颗行星,此外还有矮行星、小行星、彗星等天体围绕太阳运动。目前,有种观点将理论上的奥尔特云视为太阳系的边缘,那么太阳系的直径约为4光年。

太阳系,图片来自NASA。请横屏观看。

(木星):“这个蓝色的小不点是谁?”

(地球):“大佬,请喝冰阔落。”

小知识:光年,长度单位,指光在真空中传播一年的距离,大约为0公里。常见的客机的速度约是公里/小时,飞行1光年需要万年。观察范围再次扩大,太阳系,也只不过是银河系的一个行星系统罢了。银河系,直径介于10万光年至18万光年,估计拥有亿至亿颗恒星。每有一颗恒星,就可能存在一个太阳系这样的行星系统。

地球上拍摄的银河,图片来自pixabay。

而银河系,也不过是本星系群中的一个星系罢了。这组星系群包含大约超过50个星系,直径大约万光年。本星系群,也只是室女座超星系团中的一个星系群。该超星系团内至少有个星系团与星系群,直径约为1.1亿光年。室女座超星系团也只不过是拉尼亚凯亚超星系团的一部分。拉尼亚凯亚超星系团范围达到约5.2亿光年。

Abell星系团,其中包括数百个星系。图片来自NASA。

最后,我们终于看到这宇宙中的最远最辽阔——可观测宇宙。现在推测可观测宇宙直径约为亿光年。可观测宇宙包含约个恒星与超过00000000个星系。

哈勃太空望远镜拍摄的月球背后一小块区域深空图,部分区域年龄超过亿年,几乎等同于宇宙的年龄。图片来自NASA。

这还只是可观测宇宙。地球在宇宙中真是很渺小,似乎连一粒尘埃都算不上。一旦心怀宇宙,似乎人间的一切都不重要了。电视剧《人民的名义》旁白:“孙连城仕途不顺,心灰意冷,喜欢上天文学之后,方知宇宙之浩淼,时空之无限。人类算什么,李达康、高育良、沙瑞金又算什么,不过都是蚂蚁、尘埃罢了。”所以,宇宙比地球对人类更重要吗?并非如此,大小并不能作为重要性的评判标准。下面,我们让宇宙和地球进行三回合的对决,从二者对人类的增益、二者对人类的灾难、人类对二者的反作用能力三个方面,来验证到底谁对人类更重要。

对/决

地球(限于地球大气层之内)VS宇宙(除去地球之外的全部宇宙)

每回合胜者得1分,负者不得分,平局各得1分。

(宇宙):“告诉地球,平局就算我输。”

第一回合

比拼项目:二者对人类的增益

胜负标准:谁对人类更不可或缺,谁获胜

社会我宙哥,人狠话不多。宇宙一言不合就派出他的先锋大将——太阳。

太阳,图片来自NASA。

先锋大将太阳的能力,比其照片更加浮夸。地球获得的能量仅是太阳辐射能量的20亿分之一,可这20亿分之一,就足以给地球带来沧桑巨变。首先是温度和光照。地球和太阳距离适中,温度恰好适宜生物繁衍。距离太阳比较远的冥王星,其表面平均温度只有?°C。(冥王星):“人类,来我这里避暑啊!”阳光影响了建筑设计,大部分建筑有意面向南方,为了获得阳光提供的光明和温暖。

沐浴在阳光中的德国城堡,图片来自pixabay。

阳光是植物生长的必备条件。植物的光合作用是植物主要的物质和能量来源。

因为光合作用,让我们吃到了甜蜜的桃子。图片来自pixabay。

进而我们又发现,绝大部分能源的源头竟然都是太阳。化石燃料,包括煤炭、石油和天然气等,可以说是远古的太阳能。化石燃料是古代有机物通过漫长的压缩加热后形成的,而有机物的主要能量来源就是太阳。接送羊羊去幼儿园的汽车。大部分汽车的动力源是汽油,汽油由石油提炼而来。风能,主要应用为风力发电,利用风带动风力发动机运转,从而产生电能。风的产生,主要因为太阳照射地表的受热不均匀。

被浓雾笼罩的风力发电机,图片来自pixabay。

水能竟也是一种太阳能。水能发电的原理是利用水位的落差,高位水在重力作用下流动到低处,从而带动发电机产生电能。而高位的水,通常由低位的水蒸发而来。

水电站,图片来自pixabay。

当然还有最直观的太阳能,光伏太阳能。

屋顶装满太阳能电池板的房屋,图片来自pixabay。

(地球):“额,难道没有哪种能源跟我有关吗?”也有。与太阳无关的可再生能源,似乎只有潮汐能和地热能。潮汐现象因月球引力的变化而引起,地热能则来自地球内部的熔岩。

温泉也是对地热能的应用。图为日本的一处温泉,来自pixabay。

由此看来,太阳,绝对是人类不可或缺的存在。那么,地球呢?(地球):“是时候展现真正的实力了。”地球有坚硬的地壳。我们可以在地球表面打地基盖房子,舒服地居住。像木星、土星这样的气态行星,是没有固体表面的。

图为当前世界第一高楼哈利法塔,高度为米,位于阿联酋迪拜。图片来自摄图网。

地球有大气层。大气中的21%是氧气,是大多数地球生物赖以生存的基础。有空气作为介质,我们才能用声音交流,这在没有大气的月球上可做不到。大气层中的臭氧层具有吸收紫外线的功能,保护生物免受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭。空气也具有浮力,可以使比空气还轻的物体漂浮其中(如氢气球、热气球)。向热气球的内部加热空气,当气囊内的空气温度愈高时,气囊内气体的密度就愈小,便能产生更大的向上浮力,让热气球向上飞行。图片为各种形状的热气球,来自pixabay。地球有磁场。臭氧层抵挡紫外线,而磁场则保护臭氧层。磁场阻止太阳风和宇宙射线中的带电粒子损毁大气上层,使臭氧层不致消失。

来自太阳的带电粒子到达地球附近,地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极。带电粒子与极地高层大气中的原子和分子碰撞,形成极光。地球的极光主要有红、绿两种颜色。图片为极光,来自pixabay。

地球上有水。水是生命之源,地球上的生命最早是在水中出现的。地球表面有71%被水覆盖,人体的70%是水。水对生活的重要性,只要家里停水一天就能感受的到。“上善若水。水善利万物而不争,处众人之所恶,故几于道”。图为外高加索地区的一条小溪,来自pixabay。如此看来,无论是宇宙系统的太阳,还是我们的家园地球,都给予人类生存必不可少的支持。如果没有这些增益,人类或许会迅速灭绝。因此,第一回合结果:平局,比分暂时为1:1。

(地球):“我记得某人说,平局就算他输。”

(宇宙):“emmmm…”

第二回合

比拼项目:二者带给人类的灾难

胜负标准:谁造成的伤亡更多,谁获胜

(宇宙):“论杀气,我大宇宙谁与争锋。”

宇宙极度嚣张地进场,并抡起三件大杀器耀武扬威。

第一大杀器:黑洞。

黑洞,一种神秘的天体,其质量和密度无法想象的大,

因此造就了无敌的引力。

任何物体如果接近黑洞到一定距离,就会永远地坠入黑洞,

这个边界被称为“事件视界”。

图为事件视界望远镜拍摄的黑洞照片,年公布,是世界上首张黑洞照片。中间的黑色空洞就是黑洞,周围的“火焰”则是吸积盘。

黑洞可以吞噬其他天体,如果地球,乃至太阳系接近黑洞,

都会被其吞噬,被巨大的引力压得粉身碎骨。

幸运的是,即使距离我们最近的黑洞也很遥远。

(黑洞):“犯我者,虽远必诛!”(地球):“有牛在天上飞,不亦说乎?”第二大杀器:超新星一些超大质量的恒星,在演化接近末期时会发生剧烈爆炸。这种爆炸极其明亮,经常能够照亮其所在的整个星系。而爆炸过程,被称作“超新星”。(超新星):“我就是我,宇宙中最绚烂的焰火。”超新星爆发的照片,图片来自NASA。人类历史上多次观测到超新星爆发。公元年,中国天文学家观测到超新星,这是人类历史上发现的第一颗超新星,该超新星在夜空中照耀了8个月。《后汉书·天文志》记载:“中平二年(年)十月癸亥,客星出南门中,大如半筵,五色喜怒,稍小,至后年六月消”。超新星爆发,可能引发人类难以承受的灾难。

4亿万年前,奥陶纪—志留纪灭绝事件,

造成当时地球上85%的物种消失。

有科学家认为,这一灭绝事件,

有可能是一颗极超新星释出的伽马射线暴引起的。

不过,超新星虽然可怕,

可科学家尚未发现会造成巨大灾难的候选超新星。

第三大杀器:天外来星彗星、小行星等天外来星闯入地球,都可能带来灾难。

万年,前一颗小行星撞击地球,

留下了一个公里宽的陨石坑,

顺便灭绝了恐龙。

月球背面照,可见密密麻麻的陨石坑。图片来自NASA。

不过,以人类现在的观测能力,

直径10千米的小行星如果轨道趋于撞击地球,

在木星轨道之外就会被发现并跟踪。

人类可以发射火箭送热核武器去将它炸出轨道,

使其无法撞到地球。

而且目前观测显示,

太阳系里没什么奔着地球来的大型目标。

虽然人类在宇宙灾难面前不堪一击,

但无论在已知的人类发展史,

和可以预见的未来,

这种威胁似乎都很遥远。

而地球上的天灾伴随着人类的发展,至今没有消弭。

旱灾,指严重干旱而造成的灾害。

旱灾会引发饥荒,也可能令人类及动物缺水而死。

干旱造成土壤的龟裂。图片来自pixabay。

洪水,指因降水过量或排水不及时造成的灾害。

洪水会造成人员伤亡、财物损坏、建筑倒塌。

城市积水被称为内涝,是城市规划中的一项世界级难题。图片为内涝的城市,来自pixabay。

地表下的高温岩浆从地壳中喷薄而出,造成火山爆发。

公元79年,维苏威火山爆发,瞬间将古罗马城市庞培活埋。

超级火山指能够引发极大规模爆发的火山,

这种火山爆发或许会改变全球气候,

造成影响全球生物的致命灾难。

俄罗斯千岛群岛马图阿岛上的火山爆发,图片来自NASA

地震,一般由地壳的突然运动所造成,会导致建筑物的破坏和倒塌,发生在海底的地震则可能引起海啸。年智利大地震,是人类记录到规模最大的地震。它引发的海啸,在距离震中1万千米的地方仍有10米多高。

地震后的废墟,图片来自pixabay。

由此看来,地球上的灾难,远比宇宙灾难更为现实,更容易影响我们的生存和生活。因此综合判定,本回合地球胜。比分变为2:1,地球暂时领先。

(地球):“嘿哈!”

(宇宙):给你来个伽马射线暴就不得瑟了。

第三回合

比拼项目:人类对二者的反作用能力

胜负标准:人类对谁的影响力更大,谁获胜

显而易见,人类对谁的反作用力越强,

更容易从谁那里获取资源,谁就对人类更加重要。

一个事实是,人类对宇宙探索其实非常浅显。

——理论上,人类还没有解开很多宇宙奥秘人类不知道宇宙是否有边界,也不知道宇宙是单一的,还是多重的。小知识:多重宇宙理论,一种尚未证实的假说,指在我们的宇宙之外很可能还存在着其他的宇宙,这些宇宙可能其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同,也可能不同。人类对“暗能量”“暗物质”究竟是什么,还没有定论。小知识:暗物质,指无法透过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能透过重力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。中微子是目前唯一被证实的暗物质。光,其本质到底是什么,到现在也说不清。

光体现出波的特征,又体现出粒子性,科学家为了验证光到底是波还是粒子,做了双缝干涉实验,其结果令科学家大跌眼镜。

——实践上,人类在宇宙中只迈出了很短的步伐0.光年,目前人类航天器到达的最远距离。旅行者一号,是有史以来距离地球最远的人造飞行器。它已经离开地球近43年。

旅行者1号探测器进入星际空间的想象图,图片来自NASA。

1.35光秒(40.5万千米),人类登陆其他星球最远距离。地球之外,人类目前只登陆过月球。截止目前,只有美国、前苏联和中国成功把探测器送到月球表面,只有美国成功派出宇航员登陆月球表面。

“阿波罗15号”和首个月球车。月球上没有风,宇航员的足迹会长久的留在月球上。图片来自NASA。

人类在宇宙维度上的每一点进步都举步维艰,

但也弥足珍贵。

中国的深空探测正在加速发展,

未来可期。

年7月23日,长征五号遥四运载火箭升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号)。探测器将飞行约7个月后到达火星附近,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。图片来自新华社客户端新闻《祝贺!“天问一号”探测器成功发射!》,摄影:才扬相比于宇宙,对待地球,人类明显更加活跃。智人源于非洲,在距今大约5万年到10万年间迁移出非洲,逐渐成为整个星球的主宰。人类选育植物图为越南的一处稻田,来自pixabay。水稻的耕种及食用的历史相当悠久,野生稻可能在大约年前在长江中下游地区被驯化为粳稻。目前,全世界有半数以上人口以水稻为主食。

将野兽驯化为宠物

现代狗的祖先约在1.1万至1.6万年前被人类驯化(更早之前人类饲养的古代狗已经灭绝);人类养猫的纪录可追溯至1万年前。图片来自pixabay。

建立村庄和城市

远景中的雅典卫城,其中的建筑已有接近年的历史。图片来自pixabay。科学出现后,人类仰仗科学的力量,更加无所不能。压制微生物,对抗各种疾病发现青霉素的亚历山大·弗莱明。现代医学的进步,使人类的平均寿命得到显著提高。

我们探索深海

“蛟龙”号载人潜水器,图片来自国家深海基地管理中心


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