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《宇宙的边疆》有关资料

11-01 11:56:30 | 浏览次数: 54118 次 | 栏目:高二语文知识
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  霍金提出的新论点,意味着哲学家现在不得不考虑时间有始无终的问题。这可能是更令人头痛的问题。

  马丁·里斯教授说:“林德对他所称的永恒膨胀笃信不疑。一旦某个宇宙运转起来,它就会持续膨胀,并不断滋生新的大爆炸。林德提出的反对意见之一是,他认为霍金所说的起源大爆炸根本就不存在。如果发生一次大爆炸,那么就会引发无数次大爆炸。如果是这种情况的话,霍金所关心的初始条件就会消失在比我们所能料想到的更深的宇宙史迷雾中。”

  ──选自《大家知识随笔》,李绍明译,中国文学出版社2000年版


【《宇宙的边疆》后半部分】

  跟许多其他的发现一样,人类发现了地球是一个小星球。那是在古代的近东地区,在被一些人称为公元前3世纪的时代,在当时最大的城市──埃及的亚历山大发现的。在这个城市里住着一个名叫埃拉托斯尼的人,当时一个最羡慕他的人称他“贝塔(β)”──希腊文的第二个字母。这是因为,他说埃拉托斯尼是世界上第一个无所不知的人。但是埃拉托斯尼显然几乎在所有的领域里都是“阿尔法(α)”(希腊文的第一个字母)。他是一个天文学家、历史学家、地理学家、哲学家、诗人、戏剧批评家和数学家。他的著作从《天文学》到《痛解论》,样样都有。他还是亚历山大市图书馆的馆长。有一天,他从该馆的一本手抄本里读到下面一段话:在南部边疆西因前哨靠近尼罗河第一大瀑布的地方,在6月21日正午,直立的长竿在地面上没有投下阴影。在夏至那天──一年当中白昼最长的一天,接近中午的时候,圣堂圆柱的阴影越来越短,最后在正午消失掉。这时太阳从头顶上直射下来,在一口深井的井水里可以看到太阳的倒影。

  上述的观察是很容易为人们所忽略的。长竿、阴影、井里的倒影、太阳的位置──日常生活中这样简单的事情有什么重要的意义呢?但埃拉托斯尼是一个科学家,他当即想到做一个实验,实地观察一下亚历山大的直立长竿是否在6月21日正午会在地面上投下阴影。结果他们的实验证实:长竿在地面上投下了阴影。

  埃拉托斯尼自我思忖:为什么在西因的长竿不投下阴影,而同一时刻在北边的亚历山大的长竿却投下明显的阴影呢?假设在一幅古埃及的地图上有两根等长的垂竿,一根直立在亚历山大,另一根直立在西因。假定在某一个特定的时刻两根长竿都没有在地面上投下阴影,这一点很容易理解──只要地球是扁平的。这时候,太阳在头顶上直射。如果两根长竿在地面上投下等长的阴影的话,在扁平的地球上也说得通:这个时候太阳光线以同样的角度斜射在这两根长竿上。但是在同一时刻,在西因没有阴影,而在亚历山大却有明显的阴影,这究竟是怎么一回事呢?

  埃拉托斯尼唯一的工具是长竿、眼睛、脚和头脑,再加上对实验的兴趣。凭着这些东西,他推断出地球的圆周长度,误差只有百分之几,这在2200年前是一个非凡的成就。他是第一个精确地测量出一个行星的大小的人。

  他认为唯一可能的答案是:地球的表面是弧形的,而且弧度越大,阴影长度的差别就越大。因为太阳离我们如此之远,所以阳光照射到地球的时候是平行的。长竿与太阳光线的夹角不同,它们在地面上投下阴影的长度也就不同。就投在地面上的阴影长度的差别而言,亚历山大和西因之间的距离必定是它们在地面上的偏差角──约7度。也就是说,假如将长竿插入地心,它们就会在那里相交成7度角。7度相当于整个地球圆周360度的1/50。埃拉托斯尼知道亚历山大和西因之间的距离约800公里,因为他雇人步测过。800公里乘50等于4万公里:这就是地球的圆周长度如果改用英里作量度单位,亚历山大和西因之间的距离约等于500英里,那么地球周长即为:500英里×50=25000英里。
 

  根据亚历山大城阴影的长度,可以测出角A的度数。根据简单的几何公式(“两平行直线被第三条直线所截,内错角相等”),角B等于角A。于是,在测出亚历山大城阴影的长度后,埃拉托尼推算出亚历山大城和西因城在地球表面的距离(偏差角──译注)是:∠A=∠B=7°这个答案是正确的。

  那时的地中海以航海业驰名,亚历山大是当时我们这颗行星上最大的海港。当你知道地球是一个直径不太大的星球时,难道你不想出海去探索吗?难道你不想去探索那些未被发现的国土,甚至去做环球航行吗?比埃拉托斯尼早400年的时候,一支腓尼基舰队受雇于埃及法老尼科,曾经环绕非洲一周。他们从红海起航(很可能是乘没有甲板的敞口船),顺着非洲东岸南下,再从大西洋北上,最后从地中海返航。这次史诗般的旅程花了三年的时间,相当于现代“旅行者”号宇宙飞船从地球飞往土星所需的时间。

  在埃拉托斯尼的发现之后,勇敢而好冒险的水手多次进行过伟大的航海尝试。他们的船只很小,他们的航海仪器很不完善,他们仅根据测程仪和罗盘推算船位,并且尽可能沿着海岸航行。在陌生的大海里,他们虽然能够通过一夜又一夜地观察星座与地平线的相对位置来测定船只的纬度,但却不能够测定船只的经度。熟悉的星座对在陌生大海里的人一定是一个极大的安慰。星星是探索者的朋友,在当时就是地球远洋航船的朋友,而现在则是太空宇宙飞船的朋友。埃拉托斯尼算出地球的圆周长度之后,有些人可能尝试过环球航行,但是在麦哲伦以前,没有人获得成功。勇敢和冒险的故事在早期一定被说成是水手和航海家──世界上最讲究实际的人──拿他们的生命跟亚历山大的一个科学家的数字打赌!

  在埃拉托斯尼时代,人们造出了地球仪,用以表示从空间看到的地球。这种地球仪在他们了如指掌的地中海地区基本上还是切合实际的,但是离开他们家乡越远,这种地球仪就变得越不符合实际。我们现在对宇宙的认识也难免遇到这种不愉快的情况。在第一世纪,亚历山大的地理学家斯特拉博写道:

  那些试图环球航行的人,返回的时候并没有说他们曾经受到大陆的阻碍,因为大海始终是敞开的。他们之所以返回,是因为信心不足、缺乏粮食……埃拉托斯尼说过,如果广袤的大西洋不是一个障碍的话,我们可以很容易地通过海路从伊比利亚抵达印度……在温带完全有可能有一两个可居住的陆地……当然,如果(我们星球的另一部分)有人居住的话,住在那里的人跟我们是不同的,所以我们要把那里看成是另一个世界。

  人类就是这样开始千方百计地探索其他世界的。

  后来对地球的探索是全球性的,有到中国和波利尼西亚去的,也有从中国和波利尼西亚出发的。当然,克里斯托弗·哥伦布发现美洲及随后几个世纪的历程算是达到了高潮,因为到那个时候,从地理上探索地球的任务已告结束。哥伦布的第一次航行与埃拉托斯尼的计算最直接相关。哥伦布对自己的“印度群岛冒险计划”简直着了迷,他不打算顺着非洲海岸航行,然后向东驶抵日本、中国和印度,他决心闯入陌生的西部海洋──即像埃拉托斯尼所大胆预见的那样,“通过海路从伊比利亚抵达印度”。

  哥伦布曾经是旧地图的行商,也是古代地理学家──其中包括埃拉托斯尼、斯特拉博和普图利米──的著作和关于他们的著作的热心读者。但是,为了推行“印度群岛冒险计划”,为了使船只和船员能够在长途航行中生存下来,地球必须比埃拉托斯尼所说的小,所以,哥伦布在计算的时候耍了个花招。正如萨拉罗卡大学的考察人员准确无误地指出的那样,从哥伦布能找到的所有书本上,他采用了最小的地球圆周长度和最大的亚洲东延范围,甚至还再加以夸大。假如哥伦布在旅途中没有遇到美洲的话,他的探险就会彻底失败。

  现在地球已经经过彻底的探索,再也不可能发现什么新大陆或失落的土地。但是,过去我们用来探索并定居在地球最遥远的地区的技术,现在可以用来飞离我们这个行星,去进行宇宙探险,去发现其他星球的秘密。飞离地球使我们能够居高临下地对它进行观测,能够看到埃拉托斯尼测量出来的整个地球的球体及其大陆的轮廓,从而证实古代许多制图家有卓越的才华。埃拉托斯尼和亚历山大其他地理学家看到这些该会有多么高兴啊?

  从某种意义上说,人类大约在公元前300年之后的600年时间里,在亚历山大这个城市开始了智力的冒险,这种冒险把我们引导到宇宙的海岸。但是,关于这个大理石般的光荣城市的形状以及人们的感觉,却没有任何记载可查,压制和惧怕已使人们几乎把古亚历山大遗忘得一干二净。它的居民形形色色,简直不可思议,既有马其顿和后来的罗马士兵、埃及的祭司、希腊的贵族、腓尼基的水手、犹太商人,也有来自印度和撒哈拉沙漠南部非洲的访问者。在亚历山大兴盛的大部分时期内,除了大量的奴隶以外,人们都和睦相处,互相尊重。

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