夏夜,当你远离城市的喧嚣,站在高原或旷野之中仰望星空,那是一幅令人窒息的画面:银河横跨天际,繁星如钻石碎屑般铺满黑丝绒般的苍穹,古人说“星汉灿烂,若出其里”,面对这浩瀚的星海,我们往往会生出一种直觉:我看到了整个宇宙。
我们觉得,视野所及,就是宇宙的深度,然而,天文学家会冷冷地告诉你一个反直觉的真相:你被骗了,你的眼睛在撒谎。
在地球上,在最完美的观测条件下,人类肉眼所能看到的所有星星,加起来大约只有 7000 颗,更残酷的是,这 7000 颗星星,全部、彻底、毫无例外地,都位于我们自己的银河系内,甚至它们中的绝大多数,都仅仅位于银河系中那个被称为“太阳附近”的极小区域里。
我们以为自己眺望的是汪洋大海,其实我们只是透过窗户,看到了自家院子里的几只萤火虫。
为什么我们只能看到这么少?
这要怪人类的生理构造,我们的瞳孔太小了,感光能力太弱了,天文学上用“视星等”来衡量星星的亮度,数值越小越亮,数值越大越暗,太阳是 -26.7 等,满月是 -12.6 等,天空中最亮的恒星天狼星是 -1.46 等。
而人类肉眼的极限,大约是 +6.5 等,凡是暗于 +6.5 等的物体,对我们来说就是隐形的。
宇宙中的恒星,亮度取决于两个因素,首先是原本的发光能力,有些恒星像探照灯,比如蓝超巨星,有些像快没电的手电筒,比如红矮星,其次是距离,距离越远,亮度按平方反比衰减。
这就造成了一个巨大的“幸存者偏差”,我们能看见的星星,要么是“离得极近的邻居”,比如半人马座α,4.3光年,要么是“离得远但亮得离谱的巨无霸”,比如参宿四,640光年;天津四,2600光年。
至于那些离得稍远一点的普通恒星,或者离得很远的巨型恒星,它们的光芒到达地球时已经微弱到无法激活你视网膜上的视杆细胞,于是,它们消失了。
让我们把视线拉高,看看我们在银河系的位置。
银河系是一个直径约 10 万到 18 万光年 的棒旋星系,拥有 1000 亿到 4000 亿 颗恒星,请记住这个数字:4000 亿,而我们肉眼能看到的:7000,我们肉眼看到的星星,不到银河系恒星总数的亿分之二。
这些可见的星星分布在哪里呢?
绝大多数可见恒星,都分布在距离地球 1000 光年 的半径范围内,最远的肉眼可见恒星之一,如海山二,距离我们也只有 7500 光年左右。
相比于银河系 100,000 光年的直径,这 1000 光年的视野,就像是你住在一个巨大的超级城市里,但因为大雾弥漫,你只能看清你家楼下那条街道上的路灯,至于几公里外的繁华市中心,或者城市边缘的郊区,你完全看不见。
我们被困在了一个“光的小气泡”里,这个气泡位于银河系的猎户座旋臂内侧,这一小撮星星,就是我们眼中的“全世界”。
这种视觉欺骗甚至比你想象的更严重。
你以为你看到了太阳系附近所有的邻居吗?宇宙中最常见的恒星是红矮星,它们质量小、温度低、光度暗,占据了银河系恒星总数的 75% 以上,但是在地球的夜空中,你肉眼看不到任何一颗红矮星。
哪怕是距离太阳最近的恒星比邻星,距离只有 4.24 光年,就在我们家门口,但它的视星等是 +11 等,比肉眼极限暗了 100 倍,如果不借助望远镜,我们甚至不知道这位“最近的邻居”的存在。
所以,我们眼中的星空是虚假的,我们看到的都是那些极其耀眼、极其巨大的恒星,那些数以亿计的红矮星、褐矮星、已经冷却的白矮星,都隐藏在黑暗的背景中,如同大海中的暗流,虽近在咫尺,却视而不见。
在北半球,如果你视力极好且环境极黑,你可以看到仙女座星系,它像一团淡淡的棉花糖,在南半球,你可以看到大麦哲伦云和小麦哲伦云。
但是,这里有一个概念陷阱,你看到的是“星系”,而不是“星星”,当你看着仙女座星系时,你看到的不是一颗星星,而是 1 万亿颗恒星 汇聚在一起发出的弥散光辉,因为距离太远,这 1 万亿个光点在你的视网膜上糊成了一团雾气,你的肉眼无法分辨出其中的任何一颗单体恒星。
所以夜空中每一个你能在指尖上数出来的、清晰锐利的“光点”,每一颗以个体身份出现的“星星”,全部、百分之百、绝对属于我们的银河系,只要出了银河系,就没有单独的星星能亮到让你的肉眼看见,除非发生超新星爆发,那是极其罕见的瞬间。
除了距离,还有一个杀手阻挡了我们的视线:星际尘埃,你可能会问,既然银河系中心有那么密集的恒星,为什么夜空中没有一团巨大的亮斑照亮大地?事实上,如果银河系是透明的,银河中心的亮度确实足以让地球的夜晚亮如黄昏。
但在那个方向,漂浮着巨量的气体和尘埃云,这些微小的尘埃颗粒极擅长散射和吸收可见光。这种现象被称为“星际消光”, 它们就像厚重的雾霾,挡在了地球和银河系中心之间,著名的“大裂缝”,就是银河系那条明亮光带中间的黑色条纹,那实际上是巨大的尘埃带挡住了背后的星光。
正因为这些尘埃,我们不仅看不见银河系之外,连银河系内部最繁华的“CBD区域”也看不见。我们只能在这个荒凉的悬臂郊区,看着身边寥寥无几的几盏灯。
为了打破肉眼的枷锁,人类制造了望远镜,这是人类最伟大的“义眼”,1995 年,天文学家做了一件极其疯狂的事,他们控制哈勃太空望远镜,对准大熊座方向上一小片看起来空无一物、漆黑一片的区域。
那个区域极小,只相当于你伸直手臂后,手指尖上一粒沙子遮挡的天空面积,在这里,肉眼看不到星星,地面望远镜也看不到星星。大家都以为那里是虚空,哈勃对着这片黑暗,连续曝光了 10 天,当照片冲洗出来时,全世界都震惊了。
那张照片里不是黑色,而是密密麻麻的斑点,每一个斑点,不是一颗星星,而是一个星系,在那片只有“沙粒大”的黑暗中,藏着 3000 多个星系,每一个星系里,又包含着数千亿颗恒星。
这就是“哈勃深空场”,它告诉我们如果你把那一粒沙子移到天空的任何位置,背后都藏着同样数量的星系,宇宙中大约有 2 万亿个星系,而我们肉眼那引以为傲的 7000 颗星星,在 2 万亿个星系、几百亿亿亿颗恒星面前,连大海里的一滴水分子都算不上。
知道了这一切,你是否会感到一种前所未有的孤独和渺小?
原来我们所谓的“仰望星空”,只不过是坐在一口深井里,看着井口那那一小圈天空。我们甚至连井壁都看不全,更别说井外的大地了,但这并不代表我们的夜空不美,恰恰相反,这种局限性赋予了星空一种“家”的温馨感。
虽然它们都只是银河系的一粒尘埃,但对于只能活短短几十年的碳基生物来说,它们就是我们的全部神话,全部历史,全部诗歌。
下次当你仰望星空时,请记住:你看到的不是宇宙的全貌,你看到的是银河系家园的客厅,虽然墙壁之外还有无尽的世界,但此刻,能看见这几盏温暖的灯火,本身就是一种高达 46 亿年的幸运。
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