我们是不是曾经见过?

作者: 刘孜铭,笔名猫又

来源: 中国国家天文

发布日期: 2024-03-04 07:00:47

本文以一个氢原子的视角,描述了从宇宙大爆炸到现代的138亿年间的宇宙演化历程,以及这个氢原子在宇宙中的冒险和寻找伴侣的经历。

故事要从138亿年前开始说起。彼时“我”和“它”都还没有诞生。至于我是什么?那时也还不太清楚。随着悄无声息的一场爆炸,组成我的两个顶夸克和一个底夸克似乎才终于摸清楚了自己的模样。那时的一秒很漫长,我所在的地方——宇宙——在这一秒钟之内可以做很多的事情。

最开始,组成我的夸克们都被挤在一起,所有的夸克像一锅汤一样身处混沌之中,温度和压力都高到它们完全不能粘合起来,不管是强相互作用、弱相互作用、电磁力还是引力都统一在一起。在最开始的一个普朗克时间内(当然这个名字直到一百多亿年之后才被确定下来),宇宙空间膨胀了几十万倍,我们所在这锅夸克汤也从粘稠无比的高温高压状态被稀释了许多,顺便一提,这个过程在之后被称为暴胀。相互作用们也从大统一的状态中破裂开来。

仿佛命运召唤一般,三个夸克在这一秒内“啪”的一下聚合在一起,于是我出生了。原来,我是一枚氢原子!但现却只有原子核的部分,也就是一颗质子,至于我的衣服——电子——现在还在这锅降温了的物质汤里面。现在温度还太高,夹杂在物质之间的光子们一个个都精神得不得了,它们在我们这些赤身裸体的原子核之间横冲直撞,每次我们刚刚捡起一颗电子穿上,它们就会冲过来把电子再撞开。

好在宇宙的膨胀仍在继续,能量密度也随着空间逐渐变大被稀释的越来越低,直到那些光子疲软下来,再也没有力气冲散我和我的电子之间的羁绊,终于一个完整的我诞生了。而我也在这时遇上了我的“一生”挚爱——另一颗氢原子。我们诞生于同一片夸克汤的角落,虽然那些不要命的四散光子曾经几度将我们推开,但命运却又总是使我们相聚在了一起,我相信它一定就是我的天选之(原)子。

更神奇的是,在引力的作用下,我们竟然越来越近,更多的气体和我们一起聚集起来,组成了一团星云。虽然宇宙还在膨胀,但我和它此时却相聚在一起,共同度过着我们原子生中的第一秒。时间不停向前,空间则还在不断膨胀,我们所在的小小气体云中的氢原子虽然越来越多,但却已经变成宇宙沧海中的一粟。在一股强大的引力的吸引下,我们被拖拽进入一些巨大的引力结构当中。后来我才知道,那些结构是由暗物质构成的大型暗晕。

它们都是些质量巨大又体积极小的粒子,和我们这些被称作“重子物质”的普通物质之间,除了引力之外似乎没有任何其他交集。但是它们硕大的质量又让暗物质粒子比重子物质更早地从宇宙的物质汤中降温脱离出来,这些暗物质粒子在引力的作用下凝聚成团组成暗晕,又连缀起来组成一些叫做纤维的丝状结构,仿佛宇宙中的长城一般连接着各个暗晕。

暗晕中凝聚着数量庞大的暗物质粒子,它们的质量在宇宙空间中又形成了巨大的引力势阱,如同陷阱一般吸引着我们这些后来才成形的重子物质。当然我们也执迷不悟得就这么落入进暗晕的深渊,并且在陷阱中越聚越多。引力是一种很有趣的相互作用,物质聚集得越多,质量越大,引力就越来越强,吸引进来的物质就越来越多。后世的经济学家似乎把金融圈中的这种现象称之为马太效应,不过这就是题外话了。

总的来说,我们重子物质在暗晕中越聚越多,密度越来越大。我和它在这团重子物质的外围尚且好受些,那些靠近中央的原子们在压力的作用下不断摩擦升温,温度越来越高。终于,在猛烈的挤压和升温之下,核心区域的原子突破了相互之间的屏障,聚合在一起。核聚变发生了,一颗恒星就此被点燃。不止我们所在的区域,在这个暗晕里面,千万颗恒星被点燃了。一个星系就此诞生。我们共同搭载在这个暗晕“巴士”上,漫游在宇宙空间中。

我与它身处在一颗超大质量恒星的表面,这里温度高达数万摄氏度,而内部则比这里的温度还要高上百万倍。那里的原子们疯狂地融合在一起,由氢变成氦,由氦变成碳和氧……原子核聚变之后又放出更多的能量,迫使周围的原子继续发生聚变。而那些耗散出去的能量则以光子的形式辐射向四面八方,让这颗恒星闪耀在宇宙当中。经过几千万年的演化,一颗铁镍构成的恒星核出现在了我们所在这颗恒星的中央。

聚变停止了,不是因为铁镍不可以发生核聚变,而是因为这些大个儿的原子聚变竟然是吸收能量的,也正是因此,这颗恒星熄火了。这颗大质量恒星的生命就此终结,但宇宙的演化却并未停止。聚变着的恒星核,原本依靠核心巨大的聚变能量提供的辐射压,抗衡着试图挤压恒星的引力。而现在核心熄火了,我们这些外围气体在引力的作用下开始向恒星核心聚集。

所有的物质都撞向那个硕大的铁镍核心——但这种聚集并未随撞击停止——惯性让我们继续向内挤压,压力甚至强到足以将电子压入质子体内(只是想象了一下衣服被塞进自己体内这件事就让我感到非常的惶恐),铁镍核轰然裂解,四散的中子在恒星内部四处乱撞,从恒星核心爆发出来的巨大能量在一瞬间将我们这些外层物质吹飞。这颗恒星,发生了一次超新星爆发。

这是宇宙中最为艳丽的花火,我所在的恒星爆发之时,周围的许多第一代恒星也正在发生超新星爆发,各种艳丽的色彩交相辉映在幽暗的宇宙当中。然而我却无暇估计这些。因为它,我的伴侣,被吹向了完全不同的另一个方向。两颗氢原子之间的引力在超新星爆发面前是如此的脆弱,我甚至没有机会发出不舍的哀鸣,当然一颗氢原子也没有哀鸣的能力。

我只能让我的电子翻转一下自旋,发射出一道21厘米长的中性氢辐射,这种信号虽然微弱,却能在宇宙中传播几亿光年。我不知道它在哪里,能不能接收到我的讯息,宇宙太大了……我落在了距离恒星核心10光年左右的区域,我的身边还有很多跟我一样被吹飞的“星际难民”。但此时我沉浸在悲痛中,无暇顾及他们。失去它后,时间仿佛变快了许多,十亿年仿若弹指一挥间。

我们这些落在超新星遗迹上的原子又开始抱团,毕竟引力总是在那里搞鬼。又一团气体形成了,就像上次一样,只不过多了许多更重的朋友,像是碳原子和氧原子。在这期间还发生过一场车祸,我所搭载的暗晕巴士和另一个暗晕迎面撞上,虽然那些暗物质粒子毫发未损,这两个星系却像是两团年糕一般被搅在了一起。暗晕融合组成了更大的暗晕,星系也并合成了更大的星系。而我所在的气体云也因此聚集到了更多的气体,甚至比上一颗恒星还要更多。

不过这次,我身处恒星核之中。当聚变蔓延到我身边的时候,我仍然只记得它和它的电子所在的可爱能级。再次醒来的时候,我已经成为了一颗恒星核边缘的赤身裸体的碳原子。我变得臃肿了许多,恒星核内部的超高温让我完全处在等离子体的状态,电子又像是宇宙初开那时一样难以被捕捉到,更不用说现在我需要更多的电子才能遮住自己庞大的体型了。这颗恒星的寿命甚至比前一颗还要短。

终末之时,恒星再度发生超新星爆发,内部核心在引力的作用下发生了猛烈的坍缩,所有的质量都集中在了一个小小的点上——形成了一颗黑洞。而我却依旧被吹飞向超新星遗迹的外围。但我新认识的许多朋友都没能逃过此劫,被黑洞永远束缚在视界当中。我又是孤身一原子了。慌乱之中,我从周围随便采撷了几颗电子裹在周身,我望向四周,这次我飞的更远,周围更加开阔。但在引力的追逐下,我还是又遇上了一些新的朋友。

现在我是个胖家伙了,甚至很难挤进构建恒星的原初星云的内部。我被甩在这颗恒星的三环开外,第一次有幸看到一颗恒星被点燃。这颗质量比此前两颗都小得多的恒星发出健康的红色光芒。我知道它将比我的前两任恒星都活得更久,至少能有个百亿年的寿命。后来的人们,给他起名为“太阳”。当然我也没有闲着,我开始联系其周边的气体和尘埃,和他们抱成一团,清理着三环上的所有物质。很快我们便组成了一颗石头小球,然后越滚越大。

其他几个环线上,像我一样的微尘们也在做着差不多的事情,很快这颗恒星的周边便被我们清理干净,而它也就此拥有了8颗行星。我随便抓住了电子云边上的一些氧原子和钙原子,将自己武装成一个碳酸钙分子深埋进地底,试图以此虚度宇宙剩下的时光。宇宙还在膨胀,无论如何我都将最终陷入宇宙的大寂静之中,原子和原子,夸克和夸克之间都将远到无法产生联系,但这对我来说,似乎也已经无所谓了。

我曾经深入思考过宇宙为何不停膨胀,期初我以为这是大爆炸所带来的惯性,但似乎并非如此。后世有个叫做埃德温·哈勃的天文学家在威尔逊山天文台一坐十几年,他发现自己观测到的星云(后来大部分都被唤做星系了)距离地球越遥远,退行的速度就越快,自然星系自身是达不到这样高的速度的,他们便意识到是空间也就是宇宙在膨胀。

再后来是索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯,他们潜心观测了一些超新星——它们是测量宇宙距离很好的标尺——发现宇宙不仅在膨胀,而且是在加速膨胀。显然还有别的什么在推动着宇宙的加速膨胀,它们被起了一个好听的名字,叫做暗能量。这些无处不在的可爱家伙儿像是西西弗斯一般缓慢地推动着空间向外拓展,只不过它们所做的可并不是无用功,宇宙将在这些暗能量的推动下膨胀到无限大,最终陷入大寂静之中。

我还在半睡半醒间思考着这些琐事的时候,一声猛烈的撞击却让我彻底清醒过来。睡梦中的我被从地底抛向高空,刺眼的光芒几乎要让我的电子脱离开束缚。我似乎听到远处一声叫喊,在说着——“我来见你了”。这颗后来被叫做“忒亚”的小行星彻底的改变了这颗行星的宿命,也改变了我的。一颗卫星——月球——在撞击下形成,而它也再次来到了我的面前——它竟是变成了一颗水分子。

擦肩而过的一瞬,宇宙的时间似乎又慢了下来,它的那颗电子依旧坐在一个可爱的能级上,让我一眼就认出了它的所在。这场会面只持续了不到一秒钟,但我却并不在意这些,因为我们之间的宇宙,又小了起来。我纵身跃入岩浆,潜入海底,融入雨水也混进微风,我在这颗名为地球的行星上不断流浪,去寻找我命运中的另一颗微尘。四十亿年,我在这颗行星上寻找了四十多亿年,这差不多是宇宙年龄的三分之一。

我匍匐在蓝细菌的细胞壁上,组成过头甲鱼的外骨骼,在膜翅上同风神翼龙一起翱翔,在幼小的红杉叶中被马门溪龙卷入巨口……我看到智人在非洲大地第一次仰望星空,看到法老在铠甲上刻下象形文字,看到哥伦布立在船舷大声号令,也看到加加林坐在东方1号徐徐升空……而现在,我是他的一颗神经元,而她,就坐在我的对面。

那迷人的电子依旧闪烁在她的眼角,但我知道,我现在跃动出的这一丝电信号,也不足以让他回忆起这138亿年来的历史。不过他还是向她开口了。他问道:“我们,是不是曾经见过?”

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