國家地理雜誌特刊：圖解銀河系

這個世界一度再簡單不過了：基本上就是由我們人類，以及周圍看到、感知到的所有事物構成。不過在公元前4世紀，哲學家阿爾庫塔斯（Archytas of Tarentum, 428–327 b.c.）就提出，世界沒有邊界。倘若世界有邊界，長矛手就可以走到邊界，把矛往外擲出，而矛會落在某個更遠的地方。因此阿爾庫塔斯說，世界必定無限大。

我們也可以一一點出，還有哪些人擴大了人類看世界的眼界，就像阿爾庫塔斯長矛論證中的長矛手。第一位登場的就是波蘭教士尼古拉．哥白尼（Nicolaus Copernicus, 1473-1543），他說明了第一個正式的太陽系模型，太陽位於中心，地球和其他行星則繞著太陽運行。

第二位擲出長矛的是德國天文學家弗里德里希．貝塞爾（Friedrich Bessel, 1784–1846），他是計算出我們與鄰近恆星距離的第一人。第三位長矛手艾德溫．哈伯（Edwin Hubble, 1889–1953），他確立了宇宙是由現在稱為「星系」的運行系統組成；他還發現宇宙正在膨脹，也就是宇宙源自140億年前、難以想像的熾熱且緻密狀態。

今日，或許也有位長矛手正絞盡腦汁證明，我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個，也就是科學家所說的多重宇宙。

追隨四位長矛手
這本《圖解銀河系》特刊的章節是跟隨阿爾庫塔斯的長矛手一起推進，把我們的宇宙想成四層環環相扣的「宇宙」。
第一層是我們的太陽系。
第二層是銀河系。我們已經知道，銀河系以及其他星系中的物質，大多是由先前一無所知的暗物質所構成的。
第三層是「宇宙」，也就是星系中大量物質的集合，其中大多是一種稱為暗能量的未知形式。
至於第四層「宇宙」，根據某些現代理論，是巨大的多重宇宙，而我們的宇宙只是其中之一。
就讓我們一起來探索吧！


【第一章 我們的家 太陽系】
中國人說：「千里之行，始於足下。」這趟太空探索之旅也要從自家後院的太陽系開始。本章收錄諸多鄰近星球的地圖，細緻程度是上一代人無法想像的，這可要歸功於新的探測方法：太空探測船。我們至少都派遣了一艘太空船造訪太陽系中每顆行星，有些太空船還實際登陸過這些行星。我們不只探索行星，也探索行星的衛星，因而了解到太陽系內每顆星球都有它獨一無二的故事。
現代的研究大幅擴展了我們對太陽系邊界的理解，甚至超越了冥王星軌道，來到柯伊伯帶（Kuiper belt）和歐特雲（Oort cloud）。我們在那裡發現了多個行星大小的矮行星，以及無數個更小的天體，因此現在我們知道，八大行星只占整個太陽系的一小部分，這個新觀點也引發了眾所皆知的冥王星「除名」事件。
一切都從45億年前的一整片星際氣體雲開始，那時到底發生了什麼事？法國天文學家皮埃爾-賽門．拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace, 1749-1827）是第一個提出解釋的人，他認為重力能把這片星際氣體雲塑造成太陽系今天的樣子。
1.太陽系的形成
2.水星: 快速移動、飽受太陽轟擊的星球
3.金星: 美麗的煉獄
4.地球:海洋行星
5.火星: 紅色沙漠
6.小行星帶: 太陽系誕生的殘餘物
7.木星: 氣態巨行星之王
8.木星的衛星: 水世界、火山世界與岩石
9.土星和它的衛星: 金色球體
10.土星環: 閃閃發光的冰圈
11.天王星與海王星:冰巨行星

【第二章 我們的星系社區 銀河系】
我們的地球再怎麼偉大，也只是在銀河系中一處普通區域繞著普通恆星運行的行星。但銀河系不單是恆星的靜態聚集體，還是個不斷改變的動態區域。恆星誕生於滿是塵埃與碎屑的巨型氣體雲塌縮，消耗宇宙的原始氫而生存。恆星透過核反應產生較重的元素，其中包含構成人體的碳元素。
最後，恆星耗盡燃料而死，把重元素還給星際雲，之後又有新的恆星與行星從中誕生。恆星
死亡會留下千奇百怪的天體，包括白矮星、脈衝星，甚至黑洞。近幾十年來，天文學家發現，就像內行星其實只是太陽系的一小部分，構成宏偉的風車狀銀河系的天體也只是整個星系的一小部分。事實上，銀河系的旋臂中被「暗物質」這種神秘物質包圍。直到今日，了解暗物質的本質仍是一項很重要的研究。
地球上每一天的開始，都是由銀河系中一顆普通恆星從地球東方的地平線探出頭來。太陽對地球上的生命至關重要，我們很容易就忘記，它不過是整個銀河系中的一顆恆星。
1.太陽: 自家的恆星
2.系外行星: 別的世界，別的地球¬
3.尋找外星智慧: 宇宙中還有其他人嗎？
4.恆星的晚年: 燃料耗盡會發生什麼事？
5.黑洞: 巨大恆星的永恆終點
6.暗物質: 隱形的銀暈

【第三章 探索邊界 宇宙】
目前我們對宇宙的認識，起源於艾德溫．哈伯（Edwin Hubble, 1889-1953）在美國洛杉磯郊外威爾森山頂透過新建望遠鏡獲得的發現。1920年代晚期，哈伯確立了宇宙中的物質會構成銀河系等星系，也就是在銀河系外還有許多「島宇宙」。更重要的是，他指出那些星系正在遠離我們，換句話說，整個宇宙正在膨脹。
有了這項認知，便不禁想像時間倒流，回到整個宇宙都壓縮成極熱、極緻密的點的時刻。在這個假想中，宇宙在過去某個時間點誕生，隨後便持續膨脹、冷卻，就是所謂的「大霹靂」。這個想法帶來三個疑問：（1）這項理論正確嗎？（2）大霹靂是如何開始？（3）宇宙又會怎麼終結？ 今日，科學家可以滿懷信心地陳述宇宙創生之後幾分之一秒發生的事，以及宇宙會怎麼結束。
1.星系大辯論: 艾德溫．哈伯和島宇宙
2.宇宙微波背景: 來自時間之初的訊息
3.大霹靂: 空間與時間的起點
4.暗能量: 神祕的力量
5.宇宙的誕生: 從能量到物質
6.宇宙的終結: 全視質量而定

【第四章 未知之境：多重宇宙】
我們在了解天空的過程中，獲得了相當重要的體悟：要研究宇宙這個我們所知最大的對象，就必須研究我們所知最小的東西，也就是構成物質基本單元的粒子。如前所述，宇宙在創生之初中，萬物顯然結合在一起。
近幾年，奇特又複雜的弦論發展出另一種怪異想法：平行宇宙。如果實驗能驗證多維的弦論，我們對現實的看法將會非常不同。關於宇宙中生命的深刻問題，我們也可能會找到答案。
哥白尼告訴我們，地球不是宇宙中心；哈伯告訴我們，銀河系只是數十億星系的其中一個；弦論的理論學家則告訴我們，這個宇宙或許只是眾多可能宇宙的其中一個。而這些宇宙就總稱為多重宇宙。
物理學家史蒂芬．古布瑟（Steven Gubser）在精采的《弦論小書》（The Little Book of String
Theory）中如此開場：「弦論是個謎。」這句話真是再中肯不過了。這些理論的基本想法，是夸克由微小的「弦」構成。弦論有許多種版本，不過這裡我們只會討論弦特別有趣

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