如果你讀不懂霍金版的《時(shí)間簡(jiǎn)史》,卻又不想放棄,那么愛(ài)爾蘭作家莉茲·埃弗斯的這本同樣名為《時(shí)間簡(jiǎn)史》的科普書便很適合你。
我們時(shí)時(shí)刻刻都在體驗(yàn)著時(shí)間,但關(guān)于時(shí)間,我們卻知之甚少:為什么古人選擇用12進(jìn)制和60進(jìn)制來(lái)計(jì)算時(shí)間?中世紀(jì)時(shí)期如何計(jì)時(shí)?標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是怎么確定的?時(shí)間是不是可以扭曲?平行時(shí)空真的存在嗎?
《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本小書,將為你提供關(guān)于這些問(wèn)題的有趣又有用的答案。這趟時(shí)間之旅,我們將走過(guò)地質(zhì)時(shí)代,探究恐龍和人類的遠(yuǎn)親,利用太陽(yáng)和月亮辨別時(shí)間,了解掌控我們?nèi)粘I罟?jié)奏的體內(nèi)生物鐘;我們還會(huì)介紹有關(guān)時(shí)間科技的演化,從早期刻在鷹翼骨上的日歷,到后來(lái)的量子鐘;我們將研究時(shí)間如何加速、如何減速;我們將穿過(guò)蟲洞和黑洞進(jìn)入未來(lái)、跨過(guò)光年、窺探平行時(shí)空。
摘選
目前大家普遍認(rèn)為地球已存在約45.4億年之久,即4 540 000 000歲。地球真的已經(jīng)非常非常老了。45.4億這個(gè)數(shù)值是經(jīng)由復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和放射性定年法推算而來(lái)的,后者包括放射性碳定年法、鉀氬定年法和鈾鉛定年法。
本質(zhì)上講,放射性定年法是基于放射性衰變,利用自然發(fā)生的放射性化學(xué)成分(同位素)與其衰變產(chǎn)物的比率來(lái)推算時(shí)間的。例如,我們知道放射性化學(xué)成分鈾衰變會(huì)形成鉛,看一塊石頭的鉛含量就能計(jì)算出最初有多少鈾,共花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間才衰變出這么多鉛。
科學(xué)家將此技術(shù)應(yīng)用于非常古老的石頭和礦物質(zhì)的檢測(cè)中,包括隕石和從月球采集的礦物樣本,于是得出了45.4億年這個(gè)神奇的數(shù)值。至少?gòu)哪壳翱磥?lái),這個(gè)結(jié)論得到了多數(shù)人的認(rèn)可。
目前所知的最古老的地球物質(zhì)是在西澳大利亞找到的鋯石晶體。經(jīng)測(cè)定,它們已有44億年歷史。同時(shí),目前所知的最古老的隕石物質(zhì)有45.67億年歷史。普遍認(rèn)為,太陽(yáng)系的出現(xiàn)不會(huì)比這些物質(zhì)早太久。
追根溯源,讓我們返回地球或太陽(yáng)系出現(xiàn)之前—宇宙誕生之時(shí)。最有影響力的一種學(xué)說(shuō)是大爆炸宇宙論,認(rèn)為宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于一次大爆炸后膨脹形成的,并且不斷向太空膨脹,這表示宇宙本身也在不斷膨脹中。
讓我們?cè)倩氐綄?duì)地球的探討。地球科學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家常用一種叫“地質(zhì)時(shí)間表”的東西來(lái)描述有關(guān)地球歷史的時(shí)間和事件。它將時(shí)間與地層學(xué)聯(lián)系起來(lái),后者是研究地殼表層成層巖石的學(xué)科。
有很多絕好的成層樣本可以證明地球的歷史很悠久。在塞浦路斯的白堊層、美國(guó)猶他州令人驚艷的科羅拉多高原、法國(guó)阿爾卑斯山正面的裸露地層,以及墨西哥拉巴斯附近神奇的成層島等地,我們都能找到例證。
描述地質(zhì)時(shí)間的地質(zhì)年代單位都相當(dāng)長(zhǎng),例如宙、代、紀(jì)、世和期。
普遍認(rèn)為地球有45.4億年歷史,我們的老朋友鋯石是已知的最古老的礦物質(zhì),研究人員于冥古宙隱生代地層發(fā)現(xiàn)了它。冥古宙隱生代是月亮和地球形成的時(shí)期。5億至6億年之后,地球進(jìn)入始太古代,簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物開始出現(xiàn),我們?cè)谖Ⅲw化石中找到了其出現(xiàn)的證據(jù)。微體化石是小于4毫米的化石,通常小于1毫米,只能在光學(xué)或電子顯微鏡下進(jìn)行研究。
繼續(xù)向前跳轉(zhuǎn)至元古宙,地質(zhì)跡象表明地球大氣開始含氧(尤其是在古元古代,約20.5億年前),第一個(gè)復(fù)雜單細(xì)胞生物—原生生物于18億年前誕生。
又過(guò)了12億年,第一批多細(xì)胞動(dòng)物(蠕蟲、海綿、軟體膠狀生物)化石于新元古代(約6.35億年前)出現(xiàn),這些動(dòng)物又在漫長(zhǎng)的古生代(距今2.55億到5.41億年前)進(jìn)化成更復(fù)雜的魚類生物。古生代末期,包括北美洲、歐洲、亞洲、南美洲、非洲、南極洲和澳大利亞在內(nèi)的盤古大陸形成。各種爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物開始四處漫游,基本植物群、苔蘚和裸子植物已經(jīng)進(jìn)化,大批海洋生物也逐漸在淺礁涌現(xiàn)。
自此進(jìn)入中生代。中生代的三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)時(shí)期(距今2.52億年到7 200萬(wàn)年前),恐龍、原始哺乳動(dòng)物和鱷目出現(xiàn),之后被子植物和多樣化的昆蟲也隨之出現(xiàn)。至白堊紀(jì)末期,又出現(xiàn)許多新的恐龍物種(盡管存在時(shí)間并不久),現(xiàn)在的鱷魚和鯊魚類物種等也大量繁殖。原始鳥類取代了翼龍,原始有袋動(dòng)物也出現(xiàn)了。這一時(shí)期,大氣中的二氧化碳含量開始接近地球目前的水平。
接下來(lái)我們就來(lái)到了人類所處的地質(zhì)時(shí)代—新生代,該地質(zhì)時(shí)代始于6 600萬(wàn)年前,常被人們稱為“哺乳動(dòng)物的時(shí)代”。新生代早期,恐龍滅絕(下文會(huì)介紹更多相關(guān)內(nèi)容)、哺乳動(dòng)物走向多樣化。然而還需要等待4 000多萬(wàn)年,我們進(jìn)化論意義上的祖先—第一批類人猿才會(huì)出現(xiàn)。
在20萬(wàn)年前的更新世,第一批解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人類開始活動(dòng),在5萬(wàn)年前的全新世(目前我們?nèi)蕴幱谠撌溃祟惒艊L試著擺弄石器工具。
簡(jiǎn)而言之,地球很古老,人類很年輕。不妨換個(gè)角度,試把地 球想象成一個(gè) 24 小時(shí)制的鐘表,午夜前 40 秒,即 23:59:20,第一 個(gè)人類終于出現(xiàn)。
直到19世紀(jì)末,人類才對(duì)自己和地球有了一些了解,較之地球漫長(zhǎng)的歷史,這實(shí)在令人驚訝。這正如前文曾提到過(guò)的理論,冰期的概念于18世紀(jì)中期首次提出,直到19世紀(jì)70年代才為大眾廣泛接受。
包括人類在內(nèi)的物種“進(jìn)化”以及“物競(jìng)天擇”的概念到19世紀(jì)中期才出現(xiàn)。1859年,查爾斯·達(dá)爾文(Charles Darwin,1809—1882)出版了《物種起源》(On the Origin of Species),進(jìn)化和物競(jìng)天擇的概念開始進(jìn)入大眾視野。即便如此,達(dá)爾文的進(jìn)化論還是等到幾十年后才成為生命科學(xué)的主流。讓我們?cè)俅伟训厍蚰挲g想象成一個(gè)歷時(shí)24小時(shí)的鐘,要用時(shí)間測(cè)量中無(wú)窮小的單位,才能在地球自然歷史中描述這一發(fā)現(xiàn)所處的時(shí)刻。
大約一個(gè)半世紀(jì)以前的1871年,達(dá)爾文出版了影響深遠(yuǎn)的《人類的由來(lái)及性選擇》(The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex)一書。這本書直白地闡釋了人類進(jìn)化的理論,出版后一片嘩然。達(dá)爾文在書中提出人類是從同一個(gè)祖先進(jìn)化而來(lái),而我們共同的祖先又是來(lái)自于數(shù)千年歷史中一系列動(dòng)物的進(jìn)化。這樣的理論觀點(diǎn)對(duì)當(dāng)時(shí)的大多數(shù)人來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)直駭人聽聞。
然而,隨著研究進(jìn)一步推進(jìn)和更確切證據(jù)的不斷發(fā)現(xiàn),達(dá)爾文的許多理論在明確的證據(jù)面前變得毋庸置疑?,F(xiàn)在,我們掌握了關(guān)于地質(zhì)年代和化石記錄所積累的豐富知識(shí),依此為地球上的生物進(jìn)化描繪了一幅神奇的肖像。考古學(xué)、古生物學(xué)和DNA(脫氧核糖核酸)研究領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn),更進(jìn)一步為人類這個(gè)種族的進(jìn)化勾勒出一幅栩栩如生的畫面?,F(xiàn)在,人們已經(jīng)知道在20萬(wàn)年前,第一個(gè)解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人類剛剛誕生。
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