如果，宇宙：穿越千載浩瀚時空，探索絕美天外奇蹟

───安眠在城市燈火中，做一場繁星閃爍的大夢───
奇點重現｜黑洞揭密｜星系真相｜月海探索｜末世預言


──如果，我們能夠超越光速，是否就能抵達宇宙的邊疆？
宇宙是有限還是無限的問題，實際上是牽涉到宇宙的形狀。
如果宇宙的誕生的確是因為大霹靂，那麼從大霹靂開始，光迄今能達到的距離也是有限的。既然光是向四周球形傳播，那麼宇宙很可能就是球形的；又如果宇宙是球形的，那麼它就是有限無邊的。
「有限無邊」這種形狀，也是科學界主流認同的形狀。

──如果，我們找到了白洞，是否就能實現穿越時光？
科學家認為，如果時間倒流，所有一切都應該是相同的，所以如果在未來某個時刻，光只進不出（黑洞）；那過去一定有個時刻，光是只出不進的，而這就是「白洞」。
有個專有名詞來稱呼黑洞和白洞間的通路，叫做「灰洞」（grey hole）。雖然白洞尚未被發現，但在科學探索的過程中，人們也能陸續發現或證實許多新事物，這也是最美好的事情之一。

──如果，我們到了其他行星，是否還能見到壯麗極光？
利用NASA的哈伯太空望遠鏡，科學家曾經拍攝到木星極光的照片；而若使用南歐洲天文臺的紅外線望遠鏡，科學家可以更清晰地觀察到木星北極上空的煙霧和極光。
科學家指出，極光環繞木星的磁軸，而這些煙霧是在極光環之下環繞著木星的旋轉軸；煙霧受到的影響來自木星上的地帶風，這些地帶風是在同一緯度上移動。

──如果，我們拜訪月球，是否能找到一片汪洋？
17世紀，義大利科學家伽利略用自製的望遠鏡，發現月亮上坑坑窪窪、凹凸不平。伽利略認為，那些凸起的明亮部分是陸地；而那些凹下去的暗淺部分是海洋，稱為「月海」。
隨著太空探測技術的發展，人們又進一步發現：月亮上明亮的部分確實是高地、山峰和撞擊坑，但黯淡的部分卻並非是海洋，而是些低窪而廣闊的大平原。
儘管如此，「月海」這個並不確切的名稱，仍沿用至今。

──如果，我們找到了第9顆行星，它會長什麼模樣？
對於第9顆行星的存在，專家們的意見尚不一致，而以日本東京大學松井孝典的觀點最具有代表性。
松井認為，以現在的太陽系和行星起源理論來看，難以考慮數倍於地球質量的未知行星存在。在土星更外側，特別是到冥王星那麼遠的地方，構成行星的物質密度非常低，形成行星需要很長時間，充其量也只能形成半徑為數百公里的小星；而若真有數倍於地球質量的行星存在，那麼現有的理論就必須被修改。

──如果，我們的地球終有一天會毀滅，它將會如何迎接死亡？
科學家認為，太陽生命的最後週期將會演變為一顆紅巨星，並且會烤乾整個太陽系內部的行星，包括地球。天文學家克勞斯·彼得·斯克羅德（K.-P Schroder）和羅伯特·考恩·史密斯（Robert Cannon Smith），還提出了地球毀滅的詳細時間表。
史密斯稱這項最新預測是「令人感到壓抑的」，不過「從其他方面來看，它是尋找離開我們的地球、到銀河其他區域定居方法的動機」。他說：「如果在未來的論文中，誰能找到拯救地球的方法，我將感到非常吃驚。」

以本書為太空船，
開啟一場斑斕的天文尋夢之旅。

本書從宇宙、太陽系、月球、地球、星空等幾個層面，將遙遠的宇宙化身成近距離的文字，透過完整統一的知識結構，讓讀者盡覽宇宙神奇，解開各種宇宙奧祕。

侯東政，物理系出身，卻對生物與化學有濃厚的興趣，每次轉到國家地理頻道都看得非常入迷。平時除了在研究室做實驗，喜歡到一旁的河濱公園打球紓壓，最喜歡的書是康拉德《所羅門王的指環》，著有暢銷書《0負擔天文課》。

前言
從遠古時代的神話故事，到現代的《時間簡史》（A Brief History of Time : from the Big Bang to Black Holes）；從壯觀的古觀象臺，到今天的SpaceX火箭……人類對宇宙的解讀和探祕已經跨越了千百年，而宇宙神祕莫測的面貌也越來越清晰地展現在人類面前。千百年來，人類的知識觸角不斷伸長，從伴隨我們晝夜運行的太陽、月亮到布滿夜空的繁星，從對於我們來說浩瀚無比的太陽系，到巨大的銀河系、乃至銀河系之外，甚至試圖觸及宇宙的邊緣。
宇宙自大霹靂伊始，便拉開了不息演變的序幕，從隨處可見的行星到炙熱的恆星、從瑰麗的星雲到多姿的星系、還有超越光速的類星體，和讓人望而生畏的黑洞等等，一起構成了浩瀚而充滿生機的宇宙。然而，宇宙最終將有一個怎樣的歸宿呢？
人類已經不再滿足於地球人之間的交流，而對地外的文明也開始充滿了渴望，甚至已經接收到了來自外星的神祕訊號。人類甚至不滿足於現有的宇宙，甚至猜想宇宙之外是否還有另外一個宇宙？
本書從宇宙、太陽系、月球、地球、星空等幾個層面，將遙遠的宇宙化身成近距離的文字，透過完整統一的知識結構，讓讀者盡覽宇宙神奇，解開各種宇宙奧祕。
而為幫助讀者豐富知識，在每一小節的後面，我們還都添加了一些小知識點，既豐富了版面，又豐滿了內容。讓讀者在暢快淋漓地進食知識「大餐」時，也能品味一下「小甜點」，讓你耳目一新，欲罷不能！

前言
認識宇宙
 宇宙是如何誕生的
 宇宙到底有多大
 宇宙的形狀之謎
 尋找宇宙的中心
 宇宙的結構
 不斷膨脹的宇宙
 宇宙反物質之謎
 神祕的宇宙黑洞
 宇宙中存在外星生命嗎
 「黑騎士」之謎
 人類能否飛越宇宙
 宇宙的末日與明天
太陽之謎
 太陽系的誕生太陽系的演化
 太陽系的家庭成員
 太陽到底有多熱
 太陽的內部結構長什麼樣子
 太陽的能量來自何處
 太陽黑子為何物
 太陽風是怎麼回事
 奇妙的太陽振盪
 什麼是太陽閃焰
 太陽系中的行星
 極光是如何形成的
 日食是怎麼回事
 日珥、日冕與日浪
 太陽上正在發生的變化
 太陽是否還有未來
月球探祕
 月球的起源
 月球上怎麼會有神奇的輝光
 月球體內的「腫瘤」
 月亮為何有圓缺變化
 月球背面的奧祕認識神祕的月食現象
 月震現象背後的祕密
 神祕的月球魔力
 月球上的雨海
 月地距離是多少
發現星空
 星系是怎樣形成的
 神祕而美麗的銀河系
 恆星中有哪些星系
 恆星真的恆定不動嗎
 變星是怎麼回事
 星雲盤的形成和演化
 星星的種種顏色
 行星為何會有光環
 水星上有水嗎
 金星為何被稱作啟明星
 希臘神話中的「戰神」火星
 海王星，筆尖上的發現
 彗星的物質成分與壽命
 認清彗星的真面目
 小行星的探索星雲有哪些種類
 流星是怎麼回事
破譯地球
 地球是從何而來
 地球的大小怎樣測定
 地球的公轉與自轉
 地球的四季更迭
 地磁逆轉現象
 地球上生命的起源
 地球的未來

認識宇宙
宇宙是如何誕生的
人們總是對浩瀚無邊的宇宙浮想聯翩，宇宙究竟是怎樣誕生的？為了解開放宇宙的奧祕，科學家從未停止探索的腳步。伽莫夫（George Gamow）是一位美籍俄國科學家，他在20世紀中葉提出了大霹靂學說（Big Bang）。這種「奇思異想」是怎麼產生的呢？這就要從1929年說起了。
那一年，美國天文學家哈伯（Edwin Powell Hubble）偶然發現：銀河外星系的絕大多數星系，都在逐漸遠離銀河系。由此他進一步推斷，宇宙可能正在逐漸膨脹，導致各個星系彼此之間越來越遠。
聽聞這個新發現後，伽莫夫由此逆向推理得出一個結論：如果時間倒流，那麼在某個很早的時間，這些星系的狀態有可能都是「擠成一團」。可是，這些「擠成一團」的物質，怎麼會演變成現在許多「碎片」的呢？最合理的解釋，就是宇宙曾發生過一場「大霹靂」。
 伽莫夫的研究
1948年4月，經過大量的研究後，伽莫夫與天體物理學家阿爾菲（Ralph Asher Alpher）、貝特（Hans Bethe）共同在美國《物理評論》（Physical Review Letters）雜誌上發表了一篇關於宇宙起源的文章，認為宇宙的空間在200億年前極其微小，其中所有的物質都在「奇異點」或「原始火球」內緊緊地擠著，而溫度極高，可達到攝氏1兆度。然而突然有一天，「奇異點」發生了巨大的爆炸，一個新的宇宙從此誕生了。宇宙在大霹靂後的10－43秒內，溫度可達攝氏1兆度。
在這個時候，宇宙中只有高能量的粒子，還沒有太陽、地球和月亮等天體。但是，宇宙這種狀態的持續沒有超過1秒鐘。因為大霹靂之後，宇宙溫度開始急劇下降，下降到大約攝氏100億度時，宇宙演化的另一個階段就開始了。而原子、分子也隨著溫度的繼續降低開始相繼出現，此後這些原子、分子又演化成氣體雲。而現在我們知道的行星、恆星等多種天體，都是氣體雲長期演化的產物，太陽系則直到51億年前才真正形成。
伽莫夫一發表這篇文章，就在轟動了科學界，該文章成為現代宇宙學中最經典的文獻之一。因此後來最初那次爆炸性的宇宙開端，就被人們稱為「大霹靂」（或譯「大爆炸」）。
 伽莫夫理論的影響
伽莫夫不僅提出了大霹靂理論，還預言宇宙大霹靂後，隨之而來的反應，使宇宙存在有一種微波輻射。輻射的波長在這個過程中逐漸由短變長，由強變弱，直到變成微波輻射。專家推測，目前這種輻射的強度相當於5K（熱力學溫度單位，0K等於－273℃，也稱為絕對零度）左右的溫度。
科學家們為了證實伽莫夫的預言，開始在茫茫宇宙中探尋大霹靂的遺跡。為了探測來自宇宙的這種微波輻射，無線電天文學家們還運用了雷達技術，但都沒有取得實質性的進展。直到1965年，「宇宙大霹靂的餘者」終於被發現了，發現者是美國科學家彭齊亞斯（Arno Penzias）和威爾遜（Robert Woodrow Wilson）。　
彭齊亞斯和威爾遜一開始只是在改良研究人造衛星的通訊，他們架起了一個喇叭型的高靈敏度定向接收天線系統，從而避免干擾衛星通訊的各種因素（尤其是無線電雜訊）。他們在估測所有雜訊源之後，意外地發現一個相當於3.5K的雜訊溫度，而這種雜訊始終無法消除；更令他們困惑的是，雜訊的變化不隨季節交替而變化，毫無方向性和週期性，這就說明它與太陽毫無關係。兩位工程師百思不得其解，並將天線拆裝了好多遍，這種奇怪的雜訊依然無法去除。
兩人對雜訊產生了極大興趣，經過反覆實驗後最終得出結論：這種雜訊處於微波波段，實際有效溫度為3.5K，而且這種雜訊絕不是來自人造衛星。
恰好在這時，彭齊亞斯也注意到美國普林斯頓大學的一篇論文，該文提到，太空中充滿了宇宙背景輻射（早期宇宙大霹靂後的殘餘輻射），這種輻射大約在3公分波長處會產生微波雜訊，其溫度相當於10K。彭齊亞斯打電話給負責該論文研究課題的迪克教授（Robert H. Dicke），而迪克立即意識到，彭齊亞斯的發現可能正是自己長期以來想要探求的微波。
迪克研究小組在半年之後使用了更先進的儀器，開始在3.2公分波長上觀測宇宙微波背景輻射，並很快有了新的進展。目前，宇宙微波背景輻射的實際輻射溫度，已被成功地測算出是2.73K。大多數科學家認為，彭齊亞斯和威爾遜探測到的微波背景輻射，就是當年宇宙大霹靂的「餘燼」。天文學界將這一極具科學價值的意外發現（1960年代天文學的四大發現之一）命名為「3K宇宙微波背景輻射」。
小知識——克氏溫度
克氏溫度以英國科學家克耳文（William Thomson, 1st Baron Kelvin）的名字命名，指克耳文（K）溫度。屬於熱力學溫度單位，是國際單位制（SI）基本單位之一，相當於水的三相點熱力學溫度的（1/273.16）。這是以物理常量水三相點熱力學溫度Ttr為基礎來定義，而根據1967年的協議，1K=1/273.16Ttr。
1854年，英國物理學家克耳文指出，只要選定一個溫度固定水的三相點，即水、冰、水蒸氣三相共存的溫度，就可以完全確定溫度。這是因為已經確定下另一個固定點——「絕對零度」。把絕對零度到水的三相點溫度，分為273.16份，每一份就是克氏1度，這就是克氏溫標，以K表示。　
攝氏溫度等於克氏溫度+273，比如0℃=273K；0K=－273℃，即絕對零度。