天年 作者:何夕
分卷阅读54
天年 作者:何夕
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上烦恼吗？
车已过了苏州，京沪高速上的景物飞快地朝后面掠去。老陈又点着了一支烟。其实老陈的烟瘾并不算大，但今天江哲心坐在后排一直没怎么说话，让老陈忍不住有些犯困。江哲心朝左边窗外望去，虽然看不见，但他知道那个方向过去不远就是太湖，这个季节太湖也是常起风浪的。江哲心不禁想起另一片更加壮阔的波涛，那是自己出生的地方，而父亲就永远地沉睡在了那片波涛中……
在前几次的计算里，江哲心建立了一个初始边长为四十五亿光年的立方体作为虚拟宇宙，这样大的空间足以保证物质的初始分布尽可能均匀，就像真实宇宙的早期一样。然后在这个空间中注入三百亿个暗物质粒子，说准确点儿，可能应当称作三百亿块暗物质碎片，因为其中每块碎片的体积都超过了整个太阳系。在早期宇宙的演化中，普通物质基本起不了作用，人们现在看到的深空结构在总体上其实都依赖于暗物质形成的宇宙脚手架。中科院紫金山天文台以前曾经运行过一个体积规模类似的系统，花十三天时间用计算机模拟了宇宙一百三十七亿年的演化。但相比之下，那个系统得出的结果非常粗糙。而更关键的地方在于，那个系统是平等地对待并模拟宇宙各个部分的演化，而江哲心需要的却远远不止这些。现在，通过优化的数学形式，江哲心在巨型机里重现了波澜壮阔的宇宙演化史，通过不断调谐最初参数，计算出的暗物质脚手架同卫星测绘结果达到惊人的吻合度。
在太阳系和银河系之上，是直径超过一千万光年的本星系团。本星系团隶属于直径两亿光年的室女座超星系团，天文学上神秘的“大引力子”物质团就位于其核心区域，其真实面目至今仍是一个无法解释的谜。但到此为止的这些巨型结构，并没有带给人类关于宇宙物质分布的直观信息。这就像是透过狭小的缝隙观察大象，看到的东西无论多么精细都只是局部的细节，不可能让观察者得出大象的总体形象。直到人们观测到由众多超星系团连接而成的星系长城之后，宇宙的结构才算是显露端倪。著名的斯隆星系长城总长达到不可思议的十三点七亿光年，是迄今为止可见宇宙中所能观测到的最大结构。如果用一架宇宙相机拍下斯隆星系长城的全貌打印在一张 a4 纸幅面的高清照片上，那么整个银河系在照片上大约只能占据区区几个肉眼无法辨别的像素点，至于太阳和地球，就只能存在于想象当中了。
而在江哲心构建的模型里，银河系是演化模拟的重点。这一次的计算开始于二十多天前，但计算的起点并不是大爆炸，而是承接了以前的模拟结果：一个边长四十五亿光年的幼年宇宙。经过优选的暗物质脚手架赋予宇宙精确的结构，从暗物质结构被确定开始，宇宙——或者说是“我们的这一个宇宙”——其后续演化几乎就是注定的了。也许在小的细节上会有差异，但至少像直径一百光年左右的结构基本上不会有出入。
边长四十五亿年的初始宇宙在总体空间上继续膨胀，但就细部而言，由氢、氦以及极少量锂元素组成的一团团太初尘云却在引力作用下逐渐汇聚，并最终形成人们看到的星系结构。江哲心优选的是一个各项参数都同银河系高度符合的原始尘云，在几条简单规则的驱使下，尘云逐渐依附到暗物质脚手架的周围，先是收缩到了每立方厘米一个原子的程度，这比地球上人类制造的真空还稀薄一万亿倍。但由于尘云无比庞大的体积，原子们的碰撞已经变得常见。随着氢分子的形成，原子的动能通过激扰过程，以辐射的方式散失。于是尘云将经历一个持续的降温收缩过程，时间是一千万年。这时的尘云温度是十度，每立方米大约一万颗原子。在这个过程当中，尘云不再保持完整，而是渐渐分裂成亿万个局部，就像是一个被猛力打碎的盘子。这些分裂的局部自此开始了相对独立的坍缩，分子变得越来越热，想要挣脱出去，但此前一直隐藏实力的引力终于露出了狰狞的面容，在十万年里，所有的原子、分子都被引力禁锢着朝中心处做自由落体运动。由于辐射的驱离和磁场挤出效应，每一片分裂的尘云都会丧失部分质量。也就是说，最后形成恒星的尘云质量总是比初始值小很多。到了这一步，之后的发展便顺理成章了。
占据了绝对优势的引力，随心所欲地挤压并浓缩着尘云。虽然随着尘云核心的升温，引力遭遇的阻力会逐渐增大，但这种反抗对于引力来说实在是过于渺小了。然后，当尘云核心到达一千五百万摄氏度的一刹那，戏剧性的一幕出现了。尘云核心像是被施了魔法一般，陡然生出反弹，其力量的强大足以抗衡迄今为止没有遭逢任何对手的引力：这是最初的核聚变。
第一代原始恒星诞生了！
江哲心回想着整片尘云最后形成的星系图像。如果不做特别说明，没有人能辨别出那些发光点是第一代恒星。除了极少数质量特别小的矮星之外，银河系的第一代恒星都已经不复存在。多数第一代恒星都在燃料耗尽后的超新星爆发中，回归为尘云。太阳系是在前恒星爆炸的尸骸上诞生的，太阳系已经存在了五十亿年，根据重元素丰度分析，它至少是第三代甚至是第四代恒星。
从现在的计算结果可以明确地判断，对于银河系这种规模结构的星系而言，天年的出现是不可避免的。实际上，天年应当视作银河系的一项自然属性，是银河系诞生必然留下的遗迹。这就如同综合太阳系本身的各项参数经过简单计算，就会发现太阳系里的“柯伊伯冰物质带”以及“奥尔特云彗星带”的存在都是一种数学上的必然。江哲心回想着自己以前搜集的化石材料，那时他以为自己从几亿或十几亿年时间的沉淀里找到了天年的肇始，但现在看来自己完全错了，而且是大错特错。天年的根源比自己想象的更久远更深刻，它植根于一百三十七亿年前的宇宙大爆炸，那场创世大暴胀掀起的暗物质和暗能量的涟漪才是天年真正的渊薮。此前，人类观察到的最古老宇宙现象是微波背景辐射，但最原始的微波背景辐射产生的时间大约比大爆炸晚三十八万年，这是因为必须等到宇宙降温到三千摄氏度时，电子才能被质子俘获，从而不再阻碍电磁波的传播。而天年结构的肇始比微波背景更加古老，它来自创世之初暗物质与暗能量的交媾。天地初创时的细微波动在此后的一百三十七亿年里被传承了下来，深刻地影响了包括银河系在内的所有星系的结构。天年就像一个宇宙音乐盒，虽然它发出的声音刚刚才被某种智慧生命的耳朵听见，但发条却是在一百多亿年前就上好了。
随着天年的轮廓越来越清晰，
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天年 作者:何夕
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车已过了苏州，京沪高速上的景物飞快地朝后面掠去。老陈又点着了一支烟。其实老陈的烟瘾并不算大，但今天江哲心坐在后排一直没怎么说话，让老陈忍不住有些犯困。江哲心朝左边窗外望去，虽然看不见，但他知道那个方向过去不远就是太湖，这个季节太湖也是常起风浪的。江哲心不禁想起另一片更加壮阔的波涛，那是自己出生的地方，而父亲就永远地沉睡在了那片波涛中……
在前几次的计算里，江哲心建立了一个初始边长为四十五亿光年的立方体作为虚拟宇宙，这样大的空间足以保证物质的初始分布尽可能均匀，就像真实宇宙的早期一样。然后在这个空间中注入三百亿个暗物质粒子，说准确点儿，可能应当称作三百亿块暗物质碎片，因为其中每块碎片的体积都超过了整个太阳系。在早期宇宙的演化中，普通物质基本起不了作用，人们现在看到的深空结构在总体上其实都依赖于暗物质形成的宇宙脚手架。中科院紫金山天文台以前曾经运行过一个体积规模类似的系统，花十三天时间用计算机模拟了宇宙一百三十七亿年的演化。但相比之下，那个系统得出的结果非常粗糙。而更关键的地方在于，那个系统是平等地对待并模拟宇宙各个部分的演化，而江哲心需要的却远远不止这些。现在，通过优化的数学形式，江哲心在巨型机里重现了波澜壮阔的宇宙演化史，通过不断调谐最初参数，计算出的暗物质脚手架同卫星测绘结果达到惊人的吻合度。
在太阳系和银河系之上，是直径超过一千万光年的本星系团。本星系团隶属于直径两亿光年的室女座超星系团，天文学上神秘的“大引力子”物质团就位于其核心区域，其真实面目至今仍是一个无法解释的谜。但到此为止的这些巨型结构，并没有带给人类关于宇宙物质分布的直观信息。这就像是透过狭小的缝隙观察大象，看到的东西无论多么精细都只是局部的细节，不可能让观察者得出大象的总体形象。直到人们观测到由众多超星系团连接而成的星系长城之后，宇宙的结构才算是显露端倪。著名的斯隆星系长城总长达到不可思议的十三点七亿光年，是迄今为止可见宇宙中所能观测到的最大结构。如果用一架宇宙相机拍下斯隆星系长城的全貌打印在一张 a4 纸幅面的高清照片上，那么整个银河系在照片上大约只能占据区区几个肉眼无法辨别的像素点，至于太阳和地球，就只能存在于想象当中了。
而在江哲心构建的模型里，银河系是演化模拟的重点。这一次的计算开始于二十多天前，但计算的起点并不是大爆炸，而是承接了以前的模拟结果：一个边长四十五亿光年的幼年宇宙。经过优选的暗物质脚手架赋予宇宙精确的结构，从暗物质结构被确定开始，宇宙——或者说是“我们的这一个宇宙”——其后续演化几乎就是注定的了。也许在小的细节上会有差异，但至少像直径一百光年左右的结构基本上不会有出入。
边长四十五亿年的初始宇宙在总体空间上继续膨胀，但就细部而言，由氢、氦以及极少量锂元素组成的一团团太初尘云却在引力作用下逐渐汇聚，并最终形成人们看到的星系结构。江哲心优选的是一个各项参数都同银河系高度符合的原始尘云，在几条简单规则的驱使下，尘云逐渐依附到暗物质脚手架的周围，先是收缩到了每立方厘米一个原子的程度，这比地球上人类制造的真空还稀薄一万亿倍。但由于尘云无比庞大的体积，原子们的碰撞已经变得常见。随着氢分子的形成，原子的动能通过激扰过程，以辐射的方式散失。于是尘云将经历一个持续的降温收缩过程，时间是一千万年。这时的尘云温度是十度，每立方米大约一万颗原子。在这个过程当中，尘云不再保持完整，而是渐渐分裂成亿万个局部，就像是一个被猛力打碎的盘子。这些分裂的局部自此开始了相对独立的坍缩，分子变得越来越热，想要挣脱出去，但此前一直隐藏实力的引力终于露出了狰狞的面容，在十万年里，所有的原子、分子都被引力禁锢着朝中心处做自由落体运动。由于辐射的驱离和磁场挤出效应，每一片分裂的尘云都会丧失部分质量。也就是说，最后形成恒星的尘云质量总是比初始值小很多。到了这一步，之后的发展便顺理成章了。
占据了绝对优势的引力，随心所欲地挤压并浓缩着尘云。虽然随着尘云核心的升温，引力遭遇的阻力会逐渐增大，但这种反抗对于引力来说实在是过于渺小了。然后，当尘云核心到达一千五百万摄氏度的一刹那，戏剧性的一幕出现了。尘云核心像是被施了魔法一般，陡然生出反弹，其力量的强大足以抗衡迄今为止没有遭逢任何对手的引力：这是最初的核聚变。
第一代原始恒星诞生了！
江哲心回想着整片尘云最后形成的星系图像。如果不做特别说明，没有人能辨别出那些发光点是第一代恒星。除了极少数质量特别小的矮星之外，银河系的第一代恒星都已经不复存在。多数第一代恒星都在燃料耗尽后的超新星爆发中，回归为尘云。太阳系是在前恒星爆炸的尸骸上诞生的，太阳系已经存在了五十亿年，根据重元素丰度分析，它至少是第三代甚至是第四代恒星。
从现在的计算结果可以明确地判断，对于银河系这种规模结构的星系而言，天年的出现是不可避免的。实际上，天年应当视作银河系的一项自然属性，是银河系诞生必然留下的遗迹。这就如同综合太阳系本身的各项参数经过简单计算，就会发现太阳系里的“柯伊伯冰物质带”以及“奥尔特云彗星带”的存在都是一种数学上的必然。江哲心回想着自己以前搜集的化石材料，那时他以为自己从几亿或十几亿年时间的沉淀里找到了天年的肇始，但现在看来自己完全错了，而且是大错特错。天年的根源比自己想象的更久远更深刻，它植根于一百三十七亿年前的宇宙大爆炸，那场创世大暴胀掀起的暗物质和暗能量的涟漪才是天年真正的渊薮。此前，人类观察到的最古老宇宙现象是微波背景辐射，但最原始的微波背景辐射产生的时间大约比大爆炸晚三十八万年，这是因为必须等到宇宙降温到三千摄氏度时，电子才能被质子俘获，从而不再阻碍电磁波的传播。而天年结构的肇始比微波背景更加古老，它来自创世之初暗物质与暗能量的交媾。天地初创时的细微波动在此后的一百三十七亿年里被传承了下来，深刻地影响了包括银河系在内的所有星系的结构。天年就像一个宇宙音乐盒，虽然它发出的声音刚刚才被某种智慧生命的耳朵听见，但发条却是在一百多亿年前就上好了。
随着天年的轮廓越来越清晰，
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