關于作者
高爽，德國海德堡大學自然科學博士。中國科學院國家天文臺LAMOST博士后，北京師范大學講師。主要研究方向是銀河系結構和演化。面對星空，會讓我感到平靜和愉悅。同時兼顧科研工作和科普宣傳，發(fā)表系列科普文章，主講過十幾次科普講座。始終堅信，天文學吸引人不僅因為它神秘，而應該用通俗易懂的方式拉近人與科學的距離，使大眾感受到宇宙的美。熱愛文藝，喜歡旅游和攝影，寫寫博客和散文，打非洲鼓，聽音樂劇，烹調美食，這些都是日常的最愛。自認為科學工作者不必須是厚瓶子底眼鏡+陳景潤風格，也可以是有審美的小清新。
銀河系那些事兒（5）感動的尺度
高爽
2014年08月07日
（發(fā)表于《天文愛好者》2013年7月）
我們對銀河系的認識還很粗糙。我們對銀河系的結構、運動學、動力學的知識，還停留在觀察+總結的基本層面。我們已經了解了一個大體上不太錯的畫面，但對其中大量的細節(jié)還沒有十足的把握。
銀河系作為一個正常的旋渦星系，它所處的宇宙空間，不是孤獨寂寥的。銀河系和仙女座大星系M31共同成為一大大星系群的核心，除了這兩個核心，這個星系群還有著超過50個小星系圍繞著它們。在這個星系群的大家庭里，銀河系加上M31的質量，已經占到了星系群總質量的絕大部分。這些較小的星系，有些是不規(guī)則的，有些是旋渦星系，有些是橢圓星系，最多的是矮橢球星系——也就是我們在上一篇中講到的形成銀河系星流的星系。本星系群的尺寸和密集程度，如果我們按照比例縮小的話，就相當于在中學的操場上開著兩輛載重大卡車，期間還有50多輛自行車穿梭在大卡車周圍。這樣的密集程度，在宇宙空間中已經算得上的稠密的場面。所以星系和星系之間更容易相互碰撞。碰撞的過程讓星系的形態(tài)和演化過程都有很大的變化。有些星系相互合并了，而有些在空間中拉拽出漂亮的弧線。
對比銀河系內部的恒星之間的距離我們不難發(fā)現(xiàn)，星系群中星系之間的距離只是星系自身尺寸的幾十倍。而恒星之間的距離比恒星自身尺度大得多得多。所以恒星之間相互碰撞的現(xiàn)象極難發(fā)生。銀河系稀稀疏疏地裝著千億顆恒星，卻和其他臨近的星系緊密地挨著。
一顆一顆單獨燃燒著的恒星提供著最基本的宇宙中我們肉眼可以看見的光亮。它們組成的星系，提供著相對穩(wěn)固的大本營，在萬有引力的作用下團結在一起，彼此影響，也吸引周邊。
當我們著眼與整個銀河系的時候，無論在北京天文館的SGI宇宙劇場里，還是在天文學家手中的模擬圖里，都不再能輕易看到太陽的身影，更不可能再見得到地球和月亮。假如地球就此消失了，不再有蔚藍大海也不再有裊裊晴空，余下的整個銀河系，依然生生不息地運轉著。今天，天文學家認為銀河系的年齡十分接近宇宙的年齡，也就是說，在宇宙誕生沒過多久，就形成了我們的銀河系，自那時起，銀河系就幾乎一直在以今天的面貌演化著。地球和人類的全部質量，占到銀河系質量的一千億億分之三。今天人類可以制造出來的最大的能量的武器全部加起來，連月球的萬分之一也不能摧毀。
1300年前杜甫說：“爾曹身與名俱滅，不廢江河萬古流。”我們賴以生存的一切，那些給我們提供穩(wěn)固和安全感的可以觸摸的房子、我們的城市、每天司空見慣的電燈、電腦、地鐵？？它們的消失，完完全全不影響銀河的“流淌”。并不是我們有了能力建設了這一切才讓我們看得懂銀河，而是在“萬古流”的銀河中孕育出我們這一小段歷史。無論時間的尺度，還是空間的尺度，銀河系帶給我們的意義是，我們習以為常的、賴以為生的、司空見慣的事物和事務，都絲毫不能影響銀河系今天的狀態(tài)和明天的演化進程，妥妥的。在銀河系面前，不，在銀河系體內，我們唯一不能被抹殺的偉大之處，就是我們的探索的力量、感受的力量。我們的孩子制造的涂鴉和我們的專家制造的數控機床沒有任何本質區(qū)別，在銀河系的運行看來，這些制造都是滿足我們極短暫和極小尺度內的一點點需要。只有我們在涂鴉和制造數控機床時表現(xiàn)出來的好奇心以及用這份好奇心去理解這個宇宙，才是能貫穿龐大尺度銀河系的逆襲。
我們帶著這樣的好奇心和感受力，揭開了一個又一個銀河系背后的謎團。但還有更多的問號擋在面前，引誘著我們保持這份好奇心。銀河系的運動，在我看來，是最能體現(xiàn)天文學的思維方法和探索過程的領域。它綜合了不同尺度的物理過程，結合了不同類型的觀測數據，從單個恒星的模擬，到海量數據的處理，是手藝，更是力量。
在之前的幾篇里，我們探討了銀河系的整體外觀、盤、暈等結構的問題，也講到了很多有爭議的問題是怎么一步一步獲得了新的認識，還聊了一些我們這個種族——人類——在認識銀河系這個龐然大物時煥發(fā)出的昂揚斗志。作為這個系列文章的最后一篇，我很想聊一些過去的和未來的事兒。
當我們用一種“地球是基地”的眼光看到我們的銀河系和宇宙的時候：我們是觀察的中心，星河圍繞我們旋轉，打破這一點認識人類用了幾千年；我們是觀察的中心，我們有著絕妙的物理位置恰好觀察到銀河系中的大部分結構，質疑這一點可能還要用幾百年；我們至少還算得上是銀河系中文明的中心，因為所有的人造天體、探測器、電視信號都是以地球為中心發(fā)射出去的，要打破這一點，不知道還要用多久。我們躲藏在溫暖的山洞里棲息繁衍，我們的先驅者總想到山洞外面一探究竟。就像最近上映的電影《瘋狂原始人》里那樣，人類在安全的山洞和好奇的外部世界之間搖擺不定。當我們看到原始人一家披荊斬棘走到新世界的時候，我們?yōu)橹袆?。當我們看到人類不畏犧牲再次披掛上陣兵發(fā)蒼穹的時候，我們?yōu)橹袆?。當我們取得了生產和生活中的大收獲的時候，我們當然要為之驕傲，但同時，當天文學的望遠鏡指向暗夜，我們也該為之感動。
最后，我想再讓親愛的讀者完整地瀏覽一次銀河系的基本面容：
一個漩渦星系，中心帶有一個棒狀的結構，盤略扁平，暈呈球狀。整個直徑10萬光年。我們和太陽一起位于距離中心2.5萬光年處。在晴好的夜空，銀河系呈現(xiàn)為一條暗弱的光帶，有分叉，有暗洞。它包含著千億顆恒星，圍繞著中心旋轉。這樣的過程，已經持續(xù)了超過100億年。這一切，我們正在了解。
我們對銀河系的認識還很粗糙。我們對銀河系的結構、運動學、動力學的知識，還停留在觀察+總結的基本層面。我們已經了解了一個大體上不太錯的畫面，但對其中大量的細節(jié)還沒有十足的把握。
銀河系作為一個正常的旋渦星系，它所處的宇宙空間，不是孤獨寂寥的。銀河系和仙女座大星系M31共同成為一大大星系群的核心，除了這兩個核心，這個星系群還有著超過50個小星系圍繞著它們。在這個星系群的大家庭里，銀河系加上M31的質量，已經占到了星系群總質量的絕大部分。這些較小的星系，有些是不規(guī)則的，有些是旋渦星系，有些是橢圓星系，最多的是矮橢球星系——也就是我們在上一篇中講到的形成銀河系星流的星系。本星系群的尺寸和密集程度，如果我們按照比例縮小的話，就相當于在中學的操場上開著兩輛載重大卡車，期間還有50多輛自行車穿梭在大卡車周圍。這樣的密集程度，在宇宙空間中已經算得上的稠密的場面。所以星系和星系之間更容易相互碰撞。碰撞的過程讓星系的形態(tài)和演化過程都有很大的變化。有些星系相互合并了，而有些在空間中拉拽出漂亮的弧線。
對比銀河系內部的恒星之間的距離我們不難發(fā)現(xiàn)，星系群中星系之間的距離只是星系自身尺寸的幾十倍。而恒星之間的距離比恒星自身尺度大得多得多。所以恒星之間相互碰撞的現(xiàn)象極難發(fā)生。銀河系稀稀疏疏地裝著千億顆恒星，卻和其他臨近的星系緊密地挨著。
一顆一顆單獨燃燒著的恒星提供著最基本的宇宙中我們肉眼可以看見的光亮。它們組成的星系，提供著相對穩(wěn)固的大本營，在萬有引力的作用下團結在一起，彼此影響，也吸引周邊。
當我們著眼與整個銀河系的時候，無論在北京天文館的SGI宇宙劇場里，還是在天文學家手中的模擬圖里，都不再能輕易看到太陽的身影，更不可能再見得到地球和月亮。假如地球就此消失了，不再有蔚藍大海也不再有裊裊晴空，余下的整個銀河系，依然生生不息地運轉著。今天，天文學家認為銀河系的年齡十分接近宇宙的年齡，也就是說，在宇宙誕生沒過多久，就形成了我們的銀河系，自那時起，銀河系就幾乎一直在以今天的面貌演化著。地球和人類的全部質量，占到銀河系質量的一千億億分之三。今天人類可以制造出來的最大的能量的武器全部加起來，連月球的萬分之一也不能摧毀。
1300年前杜甫說：“爾曹身與名俱滅，不廢江河萬古流。”我們賴以生存的一切，那些給我們提供穩(wěn)固和安全感的可以觸摸的房子、我們的城市、每天司空見慣的電燈、電腦、地鐵？？它們的消失，完完全全不影響銀河的“流淌”。并不是我們有了能力建設了這一切才讓我們看得懂銀河，而是在“萬古流”的銀河中孕育出我們這一小段歷史。無論時間的尺度，還是空間的尺度，銀河系帶給我們的意義是，我們習以為常的、賴以為生的、司空見慣的事物和事務，都絲毫不能影響銀河系今天的狀態(tài)和明天的演化進程，妥妥的。在銀河系面前，不，在銀河系體內，我們唯一不能被抹殺的偉大之處，就是我們的探索的力量、感受的力量。我們的孩子制造的涂鴉和我們的專家制造的數控機床沒有任何本質區(qū)別，在銀河系的運行看來，這些制造都是滿足我們極短暫和極小尺度內的一點點需要。只有我們在涂鴉和制造數控機床時表現(xiàn)出來的好奇心以及用這份好奇心去理解這個宇宙，才是能貫穿龐大尺度銀河系的逆襲。
我們帶著這樣的好奇心和感受力，揭開了一個又一個銀河系背后的謎團。但還有更多的問號擋在面前，引誘著我們保持這份好奇心。銀河系的運動，在我看來，是最能體現(xiàn)天文學的思維方法和探索過程的領域。它綜合了不同尺度的物理過程，結合了不同類型的觀測數據，從單個恒星的模擬，到海量數據的處理，是手藝，更是力量。
在之前的幾篇里，我們探討了銀河系的整體外觀、盤、暈等結構的問題，也講到了很多有爭議的問題是怎么一步一步獲得了新的認識，還聊了一些我們這個種族——人類——在認識銀河系這個龐然大物時煥發(fā)出的昂揚斗志。作為這個系列文章的最后一篇，我很想聊一些過去的和未來的事兒。
當我們用一種“地球是基地”的眼光看到我們的銀河系和宇宙的時候：我們是觀察的中心，星河圍繞我們旋轉，打破這一點認識人類用了幾千年；我們是觀察的中心，我們有著絕妙的物理位置恰好觀察到銀河系中的大部分結構，質疑這一點可能還要用幾百年；我們至少還算得上是銀河系中文明的中心，因為所有的人造天體、探測器、電視信號都是以地球為中心發(fā)射出去的，要打破這一點，不知道還要用多久。我們躲藏在溫暖的山洞里棲息繁衍，我們的先驅者總想到山洞外面一探究竟。就像最近上映的電影《瘋狂原始人》里那樣，人類在安全的山洞和好奇的外部世界之間搖擺不定。當我們看到原始人一家披荊斬棘走到新世界的時候，我們?yōu)橹袆?。當我們看到人類不畏犧牲再次披掛上陣兵發(fā)蒼穹的時候，我們?yōu)橹袆?。當我們取得了生產和生活中的大收獲的時候，我們當然要為之驕傲，但同時，當天文學的望遠鏡指向暗夜，我們也該為之感動。
最后，我想再讓親愛的讀者完整地瀏覽一次銀河系的基本面容：
一個漩渦星系，中心帶有一個棒狀的結構，盤略扁平，暈呈球狀。整個直徑10萬光年。我們和太陽一起位于距離中心2.5萬光年處。在晴好的夜空，銀河系呈現(xiàn)為一條暗弱的光帶，有分叉，有暗洞。它包含著千億顆恒星，圍繞著中心旋轉。這樣的過程，已經持續(xù)了超過100億年。這一切，我們正在了解。