獨家太陽系有著一串無法解釋的巧合，在宇宙中獨一無二，難道真是為人而造？【文昭思緒飛揚360期】

放飛頭腦 思緒飛揚 朋友們好 今天這集節目 是咱們《思緒飛揚》會員區 一段時間以前的節目 我是把它加進了一些新的內容 做成了一個加長版放了出來 咱們這兒每過一段時間 就會放出一集以前的會員節目 主要目的是想讓大家看一看 咱們會員區都在聊些什麼內容 不會多 偶爾那麼一兩次 那麼今天這個話題呢 是一個非常玄幻的科學話題 太陽系是不是被設計出來的 這張圖相信大家都很熟悉 這一排星球大家閉著眼睛 可能都能背得出順序 早年的天文學家也都認為 我們太陽系的行星排列方式 是宇宙中最最普通的方式 行星都是從小到大 排排坐的方式 但近年來 NASA卻有一個驚奇的發現 行星狩獵任務開普勒項目發現 大多數恆星的行星系統 就像一個豆莢裡的豆子 每顆豆子的個頭形狀都差不多 和太陽系完全不一樣 也就是說我們的太陽系 是宇宙中特立獨行的存在 目前沒能找到第二個 那這是顛覆了很多人的認識 那我們先來回顧一下 歷史上人們對太陽系的認知 在古老的宗教裡說 地球是中心 日月東升西落 都是圍繞著地球在運動 那個時代還沒有太陽系的概念 對宇宙的理解就是頭頂的蒼天 太陽和月亮 是兩個最大最明亮的天體 然後就是金星 再然後是點綴在夜空的其他繁星 偶爾再來幾個彗星和流星 但到了16世紀 天文學哥白尼橫空出世 他告訴大家 地球其實是圍繞太陽公轉的 地球就是一個普通行星 在宇宙當中隨處可見 從此地球中心論 慢慢退出了歷史舞台 人們才如夢初醒 也很洩氣 原來宇宙的中心不是人類啊 人類在宇宙當中比微生物還要渺小 地球是誤打誤撞產生出來的 在宇宙當中隨處可見 實在是不值一提 但是問題也隨之而來了 就是既然太陽和地球都這麼普通 那為什麼在宇宙中 就一直沒能找到第二個太陽系 第二個地球呢 時間又來到了1970年代 天體物理學家卡特 提出了一個新概念 又把人們震撼了一把 刺激了一把 他說宇宙似乎是經過微調過的 這樣才適合智慧生命的存在 比如我們熟悉的宇宙基本物理常數 都被精確的設計過 像萬有引力常數、普朗克常數 愛因斯坦方程式裡的宇宙常數等等 這樣的宇宙才能支持人類 這種智慧生命的生活 那這就叫做人擇原理 這裡的「人擇」 不是人類選擇的意思 意思是人為的選擇 被人為設計的意思 那這個概念一出來 立馬在科學界和哲學界 引發了熱烈討論 很多學者都來圍觀 因為這個說法可以解釋宇宙當中 那些看似不太可能存在的巧合 也能解釋為什麼太陽系 地球的結構這麼特別 就像是被精心設計出來的 原因有五點 首先太陽系的位置非常完美 太陽系正好處在 遠離銀河系中心的星系旋轉臂上 因為銀河系中心有超新星的活動 會產生強大的輻射能 遠離銀河系中心 就讓地球上的生命 完美的避開了輻射 第二 太陽也相當完美 太陽是一顆G型主序恆星 這類恆星壽命長 能量輸出也穩定 這種穩定的能量輸出 也保障了地球上的氣候穩定 和植物光合作用的持續進行 這樣地球就能夠擁有穩定的生態圈 第三 地球的位置也相當完美 地球圍繞太陽運轉的軌道位置 屬於宜居帶 處於宜居帶的行星 可以維持一個良好的水體環境 而水是人類生存最重要的元素 和地球同樣處於行星宜居帶的 還有金星和火星 但金星靠太陽的位置更近 它地表環境基本上就是烈火煉獄 我們後面還會談到 而火星距離太陽比地球更遠 造成地表晝夜溫差極大 晚上基本上就是寒冰煉獄 所以不是在宜居帶內的行星 就一定適合人類居住 只要差上一丟丟 生命存在的機率就會差很多 另外 地球到太陽的平均距離 大約是1.5億公里 繞太陽運行的軌道略呈橢圓形 地球軌道的遠日點 距離太陽的距離 只比近日點多出了百分之3 偏心率僅僅是百分之1.67 所以地球這個橢圓形軌道的正中心 和太陽的中心幾乎重合 就是這小小的偏差 造成了地球冬夏兩季的溫差 如果這個距離差得再大一些 地球上的氣候就會有巨變 第四 地球的形狀也非常完美 地球自轉軸的傾斜角度 在22.1- 24.5度之間循環 這種恰到好處的傾斜 是地球上四季變化的原因 如果沒有這種傾斜 那麼地球上任何一個位置 都不會有四季的變化 那現存的大多數生物都會滅絕 第五 地球的配套設施也很完美 地球的磁場保護了生命 免受太陽風的威脅 地殼頻繁的板塊運動 也使得地表物質 得以循環和再利用 大氣層和臭氧層的存在 也很好的保護了生命 免受紫外線輻射的危害 大家熟悉的溫室效應 其實也是必不可少的環節 它幫助著地表溫度保持穩定 附帶還有一點 連地球的鄰居都很完美 月球這顆衛星 幫助地球穩定了地軸傾斜角度 而且月球的潮汐力 也幫助維繫著地球上 海洋和海岸線附近的生態環境 再往遠處說 木星這個大個子 居於太陽系的中間 這個設計也相當奇妙 屏蔽了大量飛往內太陽系的 隕石和彗星 很好地保護了地球 和整個內太陽系 所謂內太陽系指的是 木星以內的太陽系區域 包括有水星、金星、地球 火星和小行星帶 所以所有這些要素看起來 的確像是一個經過了精密構思 設計製造出來的系統 這個系統看起來 就是為了人類的生存而設計的 這些現象都支持卡特的人擇原理 當然不僅僅是卡特 更多的科學家開始支持這個想法 人擇原理從20世紀末起越來越流行 人擇原理流行之後 天文學家們也開始了反思 哥白尼在16世紀提出的一些概念 是不是到今天已經過時了呢 這時候天文學家沙夫站出來說 確實是過時了 他說哥白尼提到地球圍繞太陽轉 這個認知很正確 前半句沒有毛病啊 確實地球是圍繞太陽轉的 但是後半句說地球很平庸 和其他行星都一樣 這就大有問題了 如果你用哥白尼的概念 來理解整個宇宙 那應該到處都是藍色的地球 到處都是太陽系 這樣的行星系統才對啊 但事實並不是這樣 而且越是接近現代 人們發現越不是這樣 所以今天的天文學 不論觀測能力還是實際的發現 都遠遠超越了哥白尼的時代 哥白尼的時代 天文望遠鏡還沒有發明呢 望遠鏡是伽利略發明的 而今天都已經有韋伯太空望遠鏡了 在21世紀 還在堅持用16世紀的方法和理論 確實不合時宜 沙夫舉了個例子 NASA在2009年 發射了開普勒太空望遠鏡 它的主要任務是尋找 和地球大小差不多的系外行星 這個系外就是太陽系之外的意思 開普勒望遠鏡在拳頭大小的空間區域 可以隨時盯著大約15萬顆恆星進行搜索 開普勒任務使用的是「過境法」 來搜索行星 這個方法的原理是這樣 當行星從恆星前面經過的時候 由於它會遮住恆星的一小丟丟 所以會讓主恆星的亮度稍微有所下降 如果開普勒能夠規律性的 捕捉到這樣的現象 那可能它就找到了系外行星 開普勒任務剛開始的時候 天文學家們很自信 按照這個速度和效率 找出一兩顆類似地球的行星 那是輕輕鬆鬆的事 所以NASA興奮的宣布 開普勒開啟了現代獵取行星的時代 事實上 開普勒望遠鏡 上天以後的這十幾年 的確也發現了多如牛毛的系外行星 在我們的銀河系中 就可能存在著1000億 到4000億顆太陽系外的行星 當你仰望夜空的時候 你看到的每一顆恆星 幾乎都至少有一顆行星在圍繞它運轉 NASA還發佈過 一系列富有想像力的海報 比如廣告當中的一顆系外行星 叫做開普勒-16b 它的特點是圍繞著一對恆星運行 這是一個雙星系統裡的行星 就像《星球大戰》中 天行者盧克的家鄉 塔圖因星球 NASA的海報中說 它有著電影中標誌性的雙星落日 不折不扣的科幻小說中的壯觀景象 大家想想 天有二日 一天觀賞兩次日出 兩次日落 是一種怎樣的感覺呢 但是NASA沒有說的是 海報上的美麗星球 其實都是藝術家想像加工出來的 開普勒望遠鏡的「過境法」搜索 其實它並不能真正看到 太陽系外的行星 只是間接能推測出它的存在狀態 迄今為止 開普勒還沒有找到過一顆 和地球一毛一樣的行星呢 連相似度超過30%的都還沒有 開普勒找不到 但說不定其他望遠鏡能找到 2016年歐洲南方天文台 很興奮地宣布 他們發現了一顆行星 質量在地球的1.3倍到3倍之間 處於太陽系之外 而且呢它們離我們的距離很近 就在離我們4.2光年的半人馬座 更酷的是它的位置 正好是在恆星的宜居帶 這顆系外行星被命名為比鄰星b 歐洲太空總署 立刻就發布了一個公告 公告裡還附帶有一張 藝術家所創作的比鄰星b 表面的想像圖 非常漂亮 就像人站在高山之巔看日出 腳下是一望無際的雲海 那樣的景觀 一時間媒體們興奮的不要不要的 《泰晤士報》的標題是 新行星可能是我們的旅行之家 沙夫立刻嘲諷說 行了 就別吹了 真相是我們對比鄰星b 實際表面的情況一無所知 海報上那個美麗星球 除了編還是編 不過就是藝術家腦補出來的 沙夫的話很煞風景 但是他話糙理不糙 測這個系外行星的方法 叫做徑向測速法 它是通過測量行星引力 引起的恆星中心位置的偏移 來探測行星的 它其實根本沒有能力告訴我們 這個系外行星的化學成分是什麼 而且沙夫說 除了化學成分未知外 比鄰星b還有兩個致命傷 首先它距離母星太近 只有地球到太陽距離的百分之5 所以它表面的X射線 比地球表面強400倍 不知道人類如何 才能在這麼強的X射線環境下生活 另外比鄰星b距離母星這麼近的距離 所以它很可能處於潮汐鎖定的狀態 就像月球那樣 永遠只有一面沖著母星 另外一面永遠得不到日照 那這一面就永遠不能住人 也就是說在走馬觀花的 篩過上千億顆行星之後 宇宙學家們根本就沒有找到一顆 和地球相似的行星 那這就又回到了卡特的人擇原理 宇宙的設計或結構 是以支持智慧生命 尤其是人類這種生命的存在為目的的 而且是經過微調處理過的 按照這個原理來推測 宇宙中要存在第二顆地球 其實是非常不容易的 我們在其他幾期節目當中 也曾經介紹過土衛二、土衛六、金星等等 都是有孕育生命潛力的星球 但是和今天講的並不矛盾 這些星球最多只具備 支持初級生命的條件 完全不具備支持人類 這種高級智慧生命存在的條件 比如金星表面有92個大氣壓 溫度高到了400多攝氏度 人類穿著普通的服裝 上去就會成為燉肉和烤肉 火星表面氣壓只有地球的千分之幾 重力只有地球的三分之一強 人類在上面是沒有辦法自然呼吸 骨頭和內臟也會因為重力太小 而發生不可預測的病變 土衛二和土衛六更是冰寒之地 氣溫都在零下180多攝氏度 重力也都遠遠小於地球 像人類這樣複雜的智慧生命 是沒有辦法在那個環境下生存的 所以 這些星球雖然可能 孕育一些形態的生命 但是要產生人類一樣的生命 是相當不可能的 這個結果讓一個叫米什拉的 天體物理學家很沮喪 他不太相信卡特的人擇原理 他認為找不到第二個太陽系的原因 不是因為沒有 而是望遠鏡看得太糙 宇宙中的星系多如牛毛 但無論是哈勃還是韋伯 都沒有辦法做到仔細觀察 因為你如果要觀察 哪怕一個恆星系的細節構造 燒錢不說 花的時間也極長 可能用人的一生都不一定能夠 瞭解一個恆星系的全貌 但是米什拉想出了一個好主意 用計算機建模來進行模擬研究 這個方法不僅便宜 而且還能夠推測出更多 甚至從來沒有觀察到的構造 計算機建模它所依靠的 是現在行星系統形成的理論 簡單解釋是這樣 當一個行星系統在形成之前 它通常一開始只是一個分子雲 分子雲是星際雲當中的一種 主要是由氫氣和塵埃組成的 它的大小沒有定論 最大的直徑可以超過100光年 總質量相當於太陽的100多倍 分子雲先坍縮成為恆星 恆星形成之後 分子雲的剩餘部份 就變成了一個旋轉的圓形星盤 這個圓盤不停的攪動氣體、冰和塵埃 於是在漩渦當中多個行星就誕生了 但這還沒完 因為行星形成了之後 個頭可能不一樣 在引力的作用下 大的就會把個頭小的推來搡去 有些小個的甚至還會被大個的吞噬 而大個子的行星之間 相互之間也會爭奪星體物質 在引力的決鬥當中 甚至一些個子大的 都可能會被從系統當中彈出 成為宇宙的流浪者 這個形成過程穩定下來之後 行星系統才算正式宣告成立 米什拉說幹就幹 他立刻成立了研究小組 總結了行星、星雲 再到行星系形成的原理 研發出了一套模擬算法 再拿到計算機上去運行 來歸納行星系統的類別 結果是讓他大吃一驚 行星系統被分成了四類 第一種就是前面講到的豆莢類型 每個行星的大小相差不多 第二種叫混合型 行星大小相間排列 先是小的 再是大的 再是小的 再來個大的這種方式 第三種就是反序排列 離恆星最近的那顆行星最大 然後越遠越小 這叫反序 第四種就是順序排列 就像太陽系一樣 離恆星最近的行星個頭最小 然後越遠越大 逐漸變大 但是這都是大致形態的描述 並不絕對 比如太陽系的前六顆行星 是順序排列 從小到大的 火星其實就比地球小了不少 它的直徑只是地球的一半左右 而木星之後的星體呢又逐漸變小 整個八大行星運行的區域 星體的個頭 是以木星為中心的紡錘形 中間大 兩頭小 所以米什拉的模型還不夠強 還無法精確描述 太陽系的行星系統構造 第一種豆莢形最常見 其實也是NASA開普勒項目 觀測到的最多類型 第二和第三種雖然少 但是也能觀察到 唯有第四種在滿天繁星當中 只有太陽系 米什拉的研究和NASA的觀測 都說明了一個問題 太陽系的構造並不像以前認為的 在宇宙當中很普通 到處都是 恰恰相反 它在計算機模型模擬當中 是極為罕見的類型 在NASA的實際觀測中 也沒有找到過第二例 除了太陽系行星系統 這種紡錘形的排列很特別之外 太陽系只有太陽這麼一顆恆星 這在銀河系當中也非常罕見 目前觀察到的恆星系統 大多數是雙星系統 就是由兩顆恆星相伴而存在 太陽系是否有伴星 目前科學家還沒有發現 太陽系還有一個非常獨特之處在於 八大行星所運行的軌道 基本上是在一個黃道面上 遵循著橢圓形的軌道 圍繞太陽旋轉 這在其他恆星系中 也沒有觀測到同樣的情況 總而言之 太陽系的種種獨特性 在我們這集簡短的視頻當中 是說不完的 千言萬語一句話 正是這麼多的太陽系的獨特性 才造就了地球這個獨特的行星 最終也才成就了人類 這種獨特的智慧生物 那麼好 今天這個話題就聊到這兒 謝謝大家 好 最後再來介紹一下 咱們關聯頻道《文昭談古論今》 近期發表的一期節目 一個精心編造的騙局 5G去哪兒了 這個5G 第五代移動通信技術 曾經被認為是 中國最有可能實現彎道超車 超英趕美的一個技術領域 5G夢也被當作是 中國夢的一個組成部分 但是從2022年起 奇怪的事情發生了 關於5G的宣傳 突然間偃旗息鼓 銷聲匿跡了 請問到底發生了什麼呢 那我現在把這期節目的鏈結 放在屏幕的上方 請有興趣的朋友移步觀看 也請大家多多訂閱 支持咱們的關聯頻道 《文昭談古論今》 謝謝各位