太阳系的华尔兹

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  银河里的尘埃
  
  宇宙里有许多事儿正在发生。星系里的星星就像沙滩上的沙子那么多,也像在地球的时一空所交织的透明球形罩里洒满了雨点般的胡椒粉。自古以来的知识教导我们,我们自己和所居住的这颗行星,都是由烟雾般的星状尘埃排列组成的。而我们现在也已经知道,这些星状尘埃本身只是由有系统的光旋涡(像是漏了气般嘶嘶叫的气球)长久互相向内深深挤压的恒星罢了。我们夹在大大小小的星体间,此时此地宇宙里的事物正在凝聚、结晶、堆积与稳定,而我们只是沧海之一粟。
  科学家至今还无法判定,宇宙中的智慧生物究竟是稀罕的,还是常见的?我们人类和赖以生存的地球到底有多特别?有趣的是,科学家目前正在冥思苦想的事是,整个宇宙似乎是很特别的,刚好有足够的物质构成了这个宇宙,且基本作用力之间的比值也似乎恰到好处,才有可能成就出如此奇妙、复杂、美丽又持久的宇宙。
  只要有一丁点的胡搅,这些比值就会让我们现有的宇宙变成一个大黑洞,或变成一个脆弱的漏气气球,不然就是畸变成其他形式的无生命结构!这是上帝精心设计的吗?还是纯属巧合?
  的确,寻找宇宙的秩序、模式与意义早已是老掉牙的故事。长久以来,一直有人怀疑在太阳系的众行星之间隐藏着某些秘密关系。关于这些问题,古代学者思考的是“天球的音乐”(意为天体哼唱的精致而完美的和声);到现在,我们已拥有简单而精确的定律,是从开普勒、牛顿到爱因斯坦一步步发展出来的。
  谁又知道下一步是什么呢?
  
  太阳系
  
  现今我们普遍认为,太阳系中的太阳是在50亿年前由一团圆盘状的碎片凝聚而成的,而其他剩余物质也因引力作用,较重的东西互相吸引、靠近,于是被拉往内部,形成了小的小行星与岩质行星。比较轻的气体则被太阳风吹到更远的地方,凝聚成四个巨大的气态行星——木星、土星、海王星与天王星。而在太阳系内部,小行星逐渐发展成行星,等到最后几片碎屑定位以后,行星的能量会愈来愈高(直到今日,很多行星的内部还保持着最初碰撞时产生的炽热)。最后,终于成为现在我们所看到的太阳系。
  太阳系的平面与星系平面并不平行,大约有30°的倾斜,因此我们太阳系实际上是以螺旋形的路径绕着我们银河系在移动。
  除此之外,还有另一个描绘太阳系模样的方法:想象我们的时空是一张薄薄的橡胶皮,而太阳和其他行星则分别放在橡胶皮上;太阳是一个很重的铁球,其他行星则像是小弹珠。提出这个模式的是爱因斯坦,他认为物质会使时空扭曲,而由此模式可帮助我们想象物质之间的重力。
  如果我们用手指弹出一粒没有摩擦力的豆子到这张橡胶皮上时,它可能很轻易就掉入一个小弹珠坑里;或是在坑边转几圈之后弹开;或是在掉入其中一个虫洞的半途中,落入一个快速旋转的椭圆形轨道。就像行星一样,豆子掉进“漏斗”愈深,它必须转得愈快才能确保不继续往下掉。同时,依据相对论的说法,既然愈转愈快,它就变得愈来愈重,它的“时钟”看起来就走得较慢些。
  
  逆行
  
  每个从地球上肉眼观测星空的人都会注意到,除了日月的稳定运行外,还有五颗在天空徘徊的星星,那就是早在古代就知道的五颗行星。这五颗行星与后来新发现的行星,看起来大体上是沿着每年的绕日轨道(即黄道或黄道带),绕着地球运行。但愿生命就是这么简单啊!
  若仔细观测行星一段时间,你会发现它们的运行路线并不单纯,反而像只喝醉的蜜蜂一样,边跳着华尔兹边旋转着前进。偶尔当两颗行星交汇或“相吻”时,会有一小段时间,它俩看起来是一颗行星对着另一颗行星逆行(向后退之意)的样子。这个现象在以往曾被认为是常识之一。
  在古代,有些人尝试去解释和模拟行星的运行(包括逆行),因而发明了一大堆复杂的圆圈和轮子系统,到后来演变成众所周知的托勒密系统,其中的均轮和本轮(又称周转圆)加起来一共有39个。这个系统被用来仿真两千多年前七个天体之间的运行模式。
  
  七的古老秘密
  
  只不过短短的四百年前,那七个天体之间的运行模式仍是构成西方世界宇宙学的思想基础,而且早已流传了几千年之久。若以今天的眼光来看,古代的这种七角系统变成了一种古雅的图腾,似乎只用来提醒我们那是炼金术时代的宇宙学,并早已淹没在新发现的行星和物理原理中。然而,姑且让我们稍微浏览一下祖先们的宇宙学吧,看看能否从中学到些什么。
  天空中有七颗会明显移动的天体,若以相对于恒星的移动速率来排列,则可以依序把它们排在七边形的七个顶角上。月球看起来跑得最快,接着依序是水星、金星、太阳、火星、木星与土星。
  接着把一星期里的七个日子分别指派给这七个天体,你会发现许多语言都是用这些天体名称组成一个星期的。以日语来说,从星期一到星期日分别是用月曜日、火曜日、水曜日、木曜日、金曜日、土曜日、日曜日来命名。
  古时候,有七种金属分别对应于这七颗行星,而它们的化合物则与颜色产生关联,例如金星与碳酸铜(俗称人造孔雀石或矿物绿)的绿色和蓝色有关。修习炼金术的学生常常认真思索这些奇妙的颜色关系,尤其当他们在提炼极其精巧的成分时。令人吃惊的是,这个古老的系统也点出了这些金属的现代原子数。
  若是顺着一个比较宽阔的七角形路线,我们可以得出:铁26、铜29、银49、锡50、金79、汞80、铅82的顺序(以火星为起点);而这七种金属电导率的大小顺序,也可以从外圈的路线得知,以铅为起点。
  
  寻找宇宙秩序
  
  人类是从何时开始对太阳与月亮做有系统的观测?这个问题的答案隐藏在史前的迷雾里,目前仍不得而知。但是从一块大约40000年前的兽骨上看来,它与劳瑟的维纳斯那幅图一样,上面划有十三道刻痕,显示当时已记录下月亮周期的数目了。
  对我们的老祖宗而言,一些重复的自然现象,如满月、食、行星会合,揭露了一个宇宙学的概况。它是数值的,也是几何的,其中隐含了万物皆被赋予的秩序与意义——“上帝是个几何学家”。就像神谕的箴言:“如其在上,如其在下”,暗示宇宙的模式也反映在物质生活里,变成天启讯息的来源。
  大金字塔即是此观点的象征。它的底宽与高度,符合地球、月球半径和的“化方成圆”,通道的走向则与星星排列一致。
  这种古老的宇宙学概念,以现今的眼光来看,似乎没什么价值,而且已被近代天文学所取代。然而,多数人仍对太阳、月球与地球系统一无所知,尽管我们全都是依赖它们的律动而作息的。本书温和地阐述了这些道理,并祈求古老科学的精神再现。   从巨石到玛雅文明
  
  观测天象是一门古老的艺术。现存的一些石圈遗迹大约是公元前3000年的东西,而排列成序的巨石,年代就更早远了。埃及人以精确的测量技术和度量学,来测量天空与地面的物体。大金字塔的建造日期就被供奉在它的神龛内,里面对天体排列和恒星都有记载。苏美尔人在公元前2200年就记录了星星的周期,后来更订出每天24时以及圆周的360°;迦勒底人与中国的天文学家也已经知道沙罗周期,并使用很多种不同的历法。
  从公元前600年起,希腊人承续了这项古老智慧:埃拉托斯特尼计算出地球的大小;欧多克索斯设计了一套解释来说明月球复杂的运动;公元前4世纪,默东发现了一种与日月有关的19年周期。罗马人在公元前45年颁布了我们沿用至今的历法。
  公元500年,当罗马帝国瓦解、整个欧洲陷入黑暗时代时,阿拉伯人承接了知识的火炬,使文明的炽焰不致熄灭。随着十字军东征,这些知识又回流欧洲,播下日后文艺复兴的种子。
  哥白尼指出了地球绕日运行;伽利略则发明了望远镜,观测到其他行星的卫星绕行运动;开普勒在17世纪初期,发表了行星运动的三项定律;牛顿则在1687年利用月球的数据,证明了运动的万有引力定律以及重力观念,从而酝酿出近代科学;接着到下一个世纪,哈里森发明了第一只实用的海洋时计,大大改进了计时方法与航海技术。
  而在玛雅人那里,爱尔卡斯提舟金字塔——位于墨西哥古城奇钦伊查——四节阶梯,每节91级,合计364级,加上高耸的祭坛,便成为365级。
  埃及早期的那些测量工具为埃及第26王朝的一个计时祭司所拥有,时间约在公元前1000年。
  
  太阳——日与年
  
  每一天,太阳都由东方升起,以顺时针方向的圆弧划过天际,再从西方隐没;而太阳消失后的黑暗时段,我们称为夜。这种循环不断重复,便是周日律动,我们简称为一日。
  今天,我们普遍认为,日夜轮替是地球一面环绕着太阳,一面每天自转一圈所致。因此,就像巴西乐手曼德斯和他的乐团所演唱的《山丘上的傻瓜》:“看着日升与日落,心里却明白是地球在自转……”
  相对于天上的恒星,太阳每天出现的位置看起来是一度一度依反时针方向(往东)移动,因此我们设定时钟所依据的太阳日,会比恒星日长3分56秒。
  由于地轴的倾斜,太阳每天升起、落下于地平的位置会稍有不同。只有在夏至与冬至这两天,太阳东升与西沉的位置才会出现在地平的“尽头”,此乃停变期的位置。接下来日出与日落的位置会逐渐沿着地平线反向偏移,这便是年的律动。
  地球绕日轨道的周期为365.242199天。我们用365天为阳历的一年,多出来的时间就累积在闰年里,因此每四年就有一年是闰年(但每四百年少计一次闰年),多出来的这一天就加在闰年的二月里。
  停变期,原为星体停止运行然后转变方向之意,例如行星“逆行”之前的“留”。
  
  自然四等分
  
  一年中白昼最长与最短的两天分别是夏至与冬至,合称二至点。夏至通常是6月21日,冬至则是12月22日。在二至点之间有二分点,分别在春天与秋天,这两天的白昼与黑夜一样长:春分是3月21日,秋分是9月23日。在二分点,太阳升起于正东方,而落于正西方。
  在二分点,白昼长度的变化率正好最大。在某些高纬度(温带)地区,二分点正好把一年分成两部分,一半是温暖、明亮的夏季,另一半则是寒冷、黑暗的冬季。在夏季,太阳升起与落下的位置,均在东西联机的北方,而冬季则偏向此线南方。
  二至点与二分点很自然地把一年分成四等分,称为四季。每个季节有91天,而四季气候之所以有变化,是因为地球的自转轴是倾斜的,所以地球与它的公转轨道面之间夹有一个角度(目前是23.5°)。
  若以一个顶角为23.5°的直角三角形来看,三角形的底为13,高为30°若要更简化些,一个底3高7的直角三角形,它的顶角也约为23.5°。
  地球距离太阳约为太阳直径的108倍,而地球绕日的速度是每小时40619千米,快得令人难以置信。
  
  月亮——夜之女神
  
  显然月球上没有生命存在,尽管如此,月球对地球上的生命却有很大的影响。月球表面反射的光线是每个月的律动,每天两次的潮起潮落,以及许多的自然周期,都与月相的盈亏有紧密的关系。而最独特的,则是人类生殖周期的循环。
  通常,月亮会和女人及数字13联系在一起,也许是因为月亮在绕地轨道上每天移动13°,而且每年绕地球13圈的缘故。常听人说看见月亮上有人,但也有人说月亮上有野兔、猫头鹰和天鹅,甚至有一位仙女。
  月球是离我们最近的邻居,平均距离约为384400千米。月球的半径为1740千米,地球是6372千米,两者比约为3:11。
  然而月球并不是个正球体,地球的重力把它“较大的那边半球”拉向我们,因此月球有个我们从未见过的“黑暗面”。但诡异的是,每当新月时,这“黑暗面”却是明亮熠熠的。
  月球绕地的轨道面与地球绕日的轨道面倾斜,使得出现周期性的月食,而且在高纬度地区,每18.618年月球在天上的高度会产生一个以月为周期的夸张变动,月升与月落的角度范围也达到最大值。
  
  (晓东摘自《太阳系的华尔兹》,有删节)。
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