霍金归息的浩瀚宇宙有哪些奇妙现象？

知友 @维尔托·索米

（霍金先生的去世意味着，）少了一个地球链接宇宙的 VPN。

对于霍金教授的逝世，很多网友惋惜之余，形容为「他回到了最爱的浩瀚星辰」。

他在与死神的斗争中探索着宇宙的奥秘和边界，研究的宇宙论和黑洞熵辐射等等高深难解。但他撰写的科普著作《时间简史》、《果壳中的宇宙》不知道带领多少年轻人走进了物理学的殿堂。

对我们这些普罗大众来说，宇宙实在是难以想象，不过这并不妨碍我们的好奇心，在夜晚仰望点点星光时被撩拨起来。

宇宙中有哪些超出常人想象的现象？

知友 @陌小涵：

最难想象的是时间空间之外，因为没有意义。

1. 光速
即使你站在我的对面，你看到的我也不是当时的我，当你抬起头，看到的是八分钟前的太阳，一百年前的北斗七星，250 万年前的仙女座大星系……所以当你一个人在夜晚 45 度仰望星空时，看到的不是恐惧，也不是寂寞，而是满满的宇宙的历史。

图片摄自天文摄影师 Randy Halverson

2. 尺度
宇宙中最让人沮丧的是尺度，宇宙中最让人欣慰的也是尺度。

目前飞得最远的是旅行者 1 号，不过是 100 多亿公里；飞得最快的是新视野号，刚刚造访冥王星。这是太阳系的尺寸，过一个刻度扩大十倍，最小单位为一个日地距离。

人类在太阳系的影响力也不过是汪洋大海之一滴水。

不过大尺度有大尺度的好处，可以远离比如致命的超新星爆炸，也就是恒星的死亡。如果离地球很近，灭掉地球分分钟的事情。

比如距离地球约 7500 光年外的船底 η 星云。这里有一颗质量至少是太阳的 90 倍的恒星，它可能将终结地球上的生命。船底 η 星云是一个即将结束中央核聚变的天体，发生超新星爆发后可对周围时空产生影响，船底 η 也被称为海山二，距离我们 7500 光年，这个距离是非常近的，正处于发生超新星爆发的边缘。

3. 能力

人类的科技日新月异超出普通人的想象，不过也就仅仅是登陆过月球，造访过金星火星土卫六。

人们认为地球是中心，后来认为太阳是中心，再后来认为银河是中心，再后来发现了地球的大表哥：超级地球。

月球上看地球 / 出自阿波罗登月

土星附近看地球 / 出自卡西尼号

海王星附近看地球 / 出自旅行者 1 号

知友 @Henry-航：

我们所见到的一切都来自宇宙最具毁灭性的现象——超新星爆炸。

最奇妙的地方莫过于我们和宇宙之间的关系，我们所见到的一切包括我们自己身上的绝大多数元素都来自宇宙最具毁灭性的现象——超新星爆炸。

超新星爆炸来源于恒星爆炸，我们的太阳就是一个恒星，但因为质量太小不足以引起超新星爆炸。

但所有的恒星都是一个元素合成装置，我们的太阳先把最小的原子氢合成成氦，当氢元素用完时，恒星会把氦合成成碳，碳再合成成氧。从相对原子质量表中可以看出元素越来越重，恒星正在「组装」元素。

但我们的太阳因为质量不够大，把元素组装成碳就已经是极限了，如果我们的太阳开始合成碳，说明也寿命将至。

如果是我们的太阳大小的恒星耗尽所有核燃料。它最后会坍缩成只有地球般大小的白矮星，如果这是个双星系统（没有基础知识的话可以想象成两个太阳的系统），它就会开始吸引另一个恒星的物质，碳和氧会继续合成成铁，一旦吸积了足够多的物质并达到了约为 1.38 倍太阳质量，达到一个叫钱德拉塞卡极限的时候，这颗白矮星将会爆炸，我们称为 Ia型超新星。

Ia 型超新星爆炸后把大量铁元素抛向宇宙空间，最后变成了每一个在你体内为你运送氧气的铁元素和你家的锅。

因为白矮星每次都在到达约 1.38 倍 太阳质量爆炸（钱德拉塞卡极限），所以每次的亮度是一样的。这个特性也让 Ia 型超新星成为极佳的宇宙里程标，对比每颗 Ia 超新星的明亮程度我们就可以知道它离我们的距离，点亮宇宙的超新星也是天文学家测量宇宙的明灯。

那铁以上的元素怎么办，比如人人都想要的金。

因为原来只能合成铁的原因是因为我们太阳的质量太「小」了，无法再合成更重的元素，那更重的恒星是不是可以合成更重的元素？答案是肯定的，更重的恒星会在死亡时坍缩，引发更大的压力，从而制造出更重的元素。

你体内的各种重元素、手中的金戒指也许有的就来自这个级别的恒星坍缩时的内核。这些恒星有多大呢？

我们的太阳这么大，左下的小点是我们的地球。

为了合成更重的元素，恒星需要非常重的质量，这样的恒星不需要双星系统就可以自己引发超新星爆炸，比如海山二，质量约在太阳的 150 倍左右，亮度则约是太阳的 500 万倍。越重的恒星合成的元素越多，合成速度也越快。

但越重的恒星并不意味着越大。参宿四，质量仅为太阳的 18-19 倍，但体积比海山二还要大约 300 倍，约为太阳的 7.29 亿倍，如果它是我们的太阳，它可以触碰到木星的轨道。光度为太阳的 12 万倍，是全天第 10 亮星。

但这不是宇宙中最大的恒星，比如这颗——大犬座 VY 星，质量只是太阳的 20 倍左右，但体积是太阳的 30 亿倍左右。人类所观测到的宇宙中最大的恒星——盾牌座 UY，体积则达到了太阳的 50 亿倍左右。

这就是为什么金子值钱的终极原因，因为越重的恒星越稀有。

越重的恒星越狂暴，它们会很快耗完自己的燃料，但同时他们也会快速地制造大量元素。它们会进一步合成钒、铬、锰、铁等重元素。但一旦出现铁（对就是你家用来炒菜那个锅），这颗恒星就药丸。

铁会吸收掉核聚变的力量，这颗恒星一下失去了核聚变向外推的力量会被自己强大的引力回吸，一下子坍缩成一个点，超大的压力会使恒星内核进一步合成更重的元素，比如金。

探索越过临界值则会引发超新星爆炸。把合成的钒、铬、锰、铁、金等重元素抛向太空，这些元素再慢慢聚合形成下一个恒星或行星，如此反复.......

如果像上面海山二这种级别的恒星如果死亡，将会引发更猛烈的爆炸——超超新星（Hypernova）。爆炸除了抛射出极大量元素到宇宙空间，还会留下一个遗产——黑洞。

很多人都会觉得黑洞是个毁灭性的东西，但就跟超新星一样，宇宙中毁灭和创生就跟太极一样都是循环往复的，这玩意儿在我们银河系中心就有一个，这个黑洞在银河系的演化中扮演着极其重要的角色，如果没有这个超级黑洞，你我也将不复存在。

也许下次你仰望星空，你知道我们都来自那里，来自能照亮宇宙的最绚烂烟花超新星爆炸，我们身体的每一个部分，所用的每一个部件，都来自极为狂暴的恒星内核。

是的，我们都是星尘之子。

《圣经》说：「你本是尘土,仍要归于尘土。」天文学家说「你本是星尘，仍要归于星尘。」

知友 @Earnest Kane：

宇宙中最令人感到神奇的，大概的就是人类本身了吧。

「水 35 升、碳 20 公斤、氨水 4 升、石灰 1.5 公斤、磷 800 克、盐 250 克、硝石 100 克、硫磺 80 克、氟 7.5 克、硅 3 克、铁 5 克、还有适量的十五种元素，以一个标准的成年人来计算的话，这就是人体的构成物质。」

这是 03 钢炼片头的一段话，当时听来，震撼不已。仔细想想，这些元素和物质又将从何而来呢？

宇宙中最基础的元素是氢。局部富集的氢因引力坍缩而被点燃，形成的恒星，如此时窗外正待升起的太阳。燃氢成氦，释放光和热，更大质量的恒星得以继续聚变形成碳、氮、氧，然后是硅甚至是铁。

无法支撑自身引力的铁核将会因坍塌而引发超新星爆发，激波将核心周围的物质被喷射而出，过程中还会形成比铁更重的元素。

所以，即使忽略掉组成我们身体的元素，在地球上这段漫长而又短暂到微不足道的时光，我们也已经在这个宇宙中旅行了足够久。

那闪耀整个星系的新星的光芒，穿梭于星际间的急速的喷流。我们都来自于其间，不管是低微贫寒，还是富有高贵，我们都是货真价实的星辰之子。

我们的身体，都曾在恒星的中心炙热地燃烧锻造。

所以，当狮心王莱因哈特说「我的征途是星辰大海」 这凡人听起来略显中二的呓语时，似乎一切又都自然的不可思议。

毕竟我们，也只是一群寻找返乡之路的少年。

来源：纪录片《旅行到宇宙边缘》

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