为什么人类是一个失望和希望的宇宙故事

在一个宇宙尺度上，我们的存在似乎不重要的和无结果的。但从另一个角度人类是完全的了不起的。

STARTS WITH A BANG — JULY 8, 2024

Ethan Siegel

 

1977年，美国宇航局的“旅行者1号”和“旅行者2号”宇宙飞船开始了它们的跨太阳系来访问巨型外行星的开创性旅程。现在，旅行者号正在疾驰过它们的超越我们太阳系未被探索的领土旅行的路上。一路上，他们正在测量充满了来自早已死亡的恒星碎片的恒星之间的神秘环境的星际介质。旅行者1号于1998年变成距离地球最远的航天器，迄今为止，没有其他发射的航天器有一个捕捉到它的机会。Credit: NASA, ESA, and G. Bacon

关键要点

一方面，人类存在物在宇宙历史上只活着一小会儿，被约束到我们广袤宇宙内一个普通星系中围绕一颗不起眼的恒星的一颗微小行星。

但从另一个角度，我们是一个由八万亿个原子组成的集合，以一种活着的、呼吸的、感知的、有意识的结构结合在一起，允许我们来概念化甚至永远不是的领域。

依靠我们如何观察它，人类能是一个失望的宇宙故事或者是一个巨大希望的故事。视角的选择靠我们每个人。

在宇宙的尺度上，人类甚至不是一个斑点。

这张垂直取向的宇宙对数图跨越近20个数量级，将我们从地球带到可见宇宙的边缘。右侧比例尺上的每个大“标记”对应于一个因素10的距离尺度中的增加。Credit: Pablo Carlos Budassi

我们每个人都只是我们的地球上的一个微小的微不足道的分数。

阿波罗8号宇航员是第一批到达离我们的地球足够远的距离，能够一下子观望整个地球。在这里，地球的最近（左）和最远（右）图像被用同一台哈苏相机拍摄显示。除了那一片刻在船上的三个人，全人类都被约束在右边的苍白蓝点上。Credit: NASA/Apollo 8/Johnson Space Center

人类要达到相等地球的质量将要用几乎一个阿伏伽德罗的数。

在理想的黑暗天空条件下，人类肉眼一次能看到多达6000颗恒星，如果他们能一次看到不被地球自身封锁的完整天空可以看到多达9000颗恒星。与大约10^24公斤的地球相比，所有80多亿人类加起来在行星地球的总质量的篮子中只是一滴。Credit: callisto / Adobe Stock

地球只是一颗环绕太阳的谦逊行星：银河系内约4000亿颗恒星之一。.

这张彩色编码的映射显示银河系内600多万颗恒星的重元素丰度。红色、橙色和黄色的恒星都富含重元素，它们应该有行星；绿色和青色编码的恒星应该罕见的有行星，而蓝色或紫色编码的恒星围绕它们毕竟没有行星。请注意，星系盘的中心平面一直延伸到星系核，有宜居的岩石行星的潜力。这张映射显示在我们银河系内不到0.01%的恒星。Credit: ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO

在本地星系群内我们的银河系是仅次于仙女座。

我们的本地星系群被仙女座和银河系统治，但不可否认的是仙女座是最大的，银河系是#2，三角星系是#3，大麦哲伦是#4。它距离我们只有16.5万光年，是迄今为止到我们自己的最近的前10多个星系中的一个，因此，它在银河系以外的所有星系的天空上占据最大的角跨度。在本星系群内有100多个星系，但仙女座和银河系包含大部分恒星以及大部分质量。Credit: Andrew Z. Colvin/Wikimedia Commons

超越本地星系团，远更大、更丰富、质量更大的群和星系团丰富的。

这张2014年哈勃拍摄的碰撞星系团El Gordo的合成图像展示来自我们宇宙历史前半段从来发现的最大质量星系团。它的官方名称为ACT-CLJ0102-4915，它是在遥远的宇宙中从来发现的最大、最热、X射线最亮的星系团，包含是本星系团的数千倍的质量。Credit: ESA/Hubble & NASA, RELICS

总的来说，数万亿个星系被散布在可观测的、不断膨胀的宇宙中。.

在一个由暗能量统治的宇宙中有四个区域：一个区域是在其内的一切都是可到达、可沟通和可观察的，一个区域是一切都是可观察但不可到达和不可沟通的，一个区域事物有一天是可观察的但今天不是，还有一个区域是事物将永远不会被观察到。标记的数字对应于截至2024年我们的共识宇宙学，四个区域的边界分别为180亿光年、460亿光年和610亿光年。在约100亿光年及更大的尺度上，宇宙几乎是完美均匀的。Credit: Andrew Z. Colvin/Wikimedia Commons; annotations: E. Siegel

由于暗能量，人类的最伟大事迹的消息实际上永远不会传到它们。

这幅1997年的艺术品展示太阳系的行星以及前四艘航天器在一个退出太阳系的过程中的相对轨迹。1998年，旅行者1号超越了先锋10号，并于2012年通过日顿并进入星际空间。旅行者2号于2018年进入星际空间，最近在2023年超过了先锋10号的距离；因此，我们强烈怀疑先锋10号也在星际空间中，但它不再功能了，因此我们不能做出需要来做出这样的决定的关键测量。Credit: NASA

然而，从一个不同的角度，我们真的是了不起的。

由哈勃在猎户座星云中拍摄到的30个原行星盘或称原行星。哈勃是在光学中识别这些盘签名的辉煌的资源，但甚至从它在太空中的位置几乎没有来探测这些盘的内部特征的能力。像阿塔卡马这样的射电望远镜以及像非常大望远镜和詹姆斯韦伯太空望远镜这样的红外天文台在测量这些细节方面远更优越。行星大体上源自原行星盘，但在距离母恒星不同的距离上，不同的机制可能对不同的行星形成场景是负责的。Credit: NASA/ESA and L. Ricci (ESO)

我们栖息在一个由古老的恒星灰烬形成的岩石世界上。

这张概念图显示流星体将生命过程中发现的所有五种核碱基交付到古代地球。所有用于生命过程的核碱基A、C、G、T和U，现在都已被在陨石中发现，还有80多种氨基酸：远远超过地球上已知的生命过程中被用的22种。毫无疑问，在宇宙历史的过程中，大多数星系的恒星系统中都发生了类似的过程，为生命带原材料到各种年轻的世界。Credit: NASA Goddard/CI Lab/Dan Gallagher

大约40亿年来，大陆和海洋已经坚持在地球表面上。

这张黄石国家公园大棱镜泉的鸟瞰图是世界上陆地上最标志性的热液特征之一。这些颜色是由于生活在这些极端条件下的各种生物，并取决于到达泉水各个部分的阳光的量。像这样的热液场对年轻地球上首次出现生命是最佳候选地点，可能是各种系外行星上丰富生命的家园。Credit: Jim Peaco/National Parks Service

生命在地球上很早浮现了，从那时起存活着并蓬勃着。

这张隧道电子显微镜图像显示一些蓝细菌物种海洋原绿球藻的标本。这些生物中的每一种都只有半微米大小，但加在一起，蓝细菌很大程度上对地球氧气的创造是负责的：无论是最初还是甚至在现在期间。像所有细菌一样，它们的寿命比一个人类的寿命远更短，虽然蓝细菌是相对原始的生物，但它们“仅”追溯回到不早于27亿年前，而地球上的生命至少更走回到不止10亿年，比这个更久远。Credit: Luke Thompson from Chisholm Lab and Nikki Watson from Whitehead, MIT

最终出现了多细胞性、有性生殖、复杂性和高度分化。

一类被称为管水母的迷人生物本身就是一组一起工作来形成一个更大的群落生物的小动物的集合，这些生命形式跨越一个多细胞生物和一个群体生物之间的界限。单一生命形式来结合多细胞性、复杂性和高度分化等特征的能力已经导致了过去约5亿年来地球上丰富的生命的爆炸性多样性。Credit: Kevin Raskoff, Cal State Monterey; Crisco 1492/Wikimedia Commons

在我们自己内部，一个独一无二的器官为“思想”提供力量：大脑。.

这幅画展示各种现存物种的各种人类、猴子和猿类头骨。到目前为止，更老的类人猿有比人类更小的头骨容量和小脑，但平均而言它们的下巴更强壮。为让大的大脑来发育，颚骨需要更弱：一个功能丧失的适应。现代人类有所有已知动物中最大的脑商，其次是海豚，然后是黑猩猩和一些鸟类。Credit: schinz de Visser, 1845/public domain

138亿年后，文明人类最后的理解我们的宇宙。

创造之柱的丰富多彩的视图利用詹姆斯韦伯太空望远镜的一大套数据，展示这些中性气体特征的脆弱性和瞬态性。恒星在诸如这样的星云中形成，但一旦气体蒸发，它们所能做的就是耗尽它们的燃料直到死亡。Credit: NASA, ESA, CSA, STScI; Processing: Joseph DePasquale (STScI), Alyssa Pagan (STScI), Anton M. Koekemoer (STScI)

人类的想象力、创造力和智慧仍然是无与伦比的。

这个博物馆展览展示深蓝：这台计算机在一场国际象棋比赛中击败了加里·卡斯帕罗夫，首次击败了卫冕国际象棋冠军。自从鲁斯兰·波诺马里奥夫在2005年击败弗里茨以来，还没有人在经典国际象棋比赛中击败过表现最好的计算机。Credit: Pedro Villavicencio/flickr

也许，有一天我们会充分欣赏我们的成就。

尽管许多人声称与经典计算机相比，量子计算的到来将导致一个全面计算中的加速，但这极不可能是这种情况。相反，最好的计算机将是混合型计算机：能够在可以实现量子优势的应用中利用量子部分，但在所有其他（即大多数）应用中靠经典计算技术。Credit: fotogurmespb/Adobe Stock

大多寂寞的星期一用图像、视觉和不超过200字告诉一个天文故事。

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