將太陽系裝進一本書里

書本常常被比喻成小宇宙。說到封閉空間的宇宙話題，我總是會首先想到中國古代傳說的壺中天。傳說，在一只小小的壺中，別有一番天地。
物理學家喬治·伽莫夫曾經(jīng)描述，人可以通過一種拓撲轉(zhuǎn)換，在自己體內(nèi)移動到全宇宙任何地方，還提供了一幅從頭到腳徹底翻轉(zhuǎn)的圖像。圖中人的身體內(nèi)部是整個外部世界，內(nèi)臟則在外面。
受到伽莫夫的啟發(fā)，日本藝術(shù)家赤瀨川原平創(chuàng)作了《宇宙罐頭》（1964）。他使用一罐普通的螃蟹罐頭，吃掉里面的螃蟹后，把罐頭標簽貼到罐頭盒內(nèi)側(cè)�；蛟S這還不是真正的內(nèi)臟翻出，但確實是拓撲轉(zhuǎn)換的優(yōu)秀范例。正如作品名稱所示，這也是一個微型宇宙。
靛藍鹀是一種全身覆蓋明亮藍色羽毛的飛鳥。據(jù)說，它在遷徙時，會根據(jù)星座的位置來確定自己的路線，就像大航海時代之前的古代水手那樣。如果我們能以某種方式從靛藍鹀的記憶中提取出全部星系的信息，那可能就是另一種宇宙模型。
我一直被各種宇宙模型的魅力所吸引，也期待有機會親手做一個。這本書就是我的最終成果。
我們的太陽系，實際尺寸為50個天文單位（天文單位，英文為 Astronomical Unit，通�？s寫為AU，指地球到太陽的平均距離。1個天文單位大約是1.5億千米，50個天文單位就是75億千米）。我產(chǎn)生了把距離按照1000億分之1的比例縮小的想法，這樣我就能將50個天文單位放到像風箱一樣折疊連接的書頁中。每頁的寬度是125毫米，600頁連接起來就是75米，就是75億千米的1000億分之1。這樣，書中的每一頁就可以等比對應太空中的相應區(qū)域。
我們經(jīng)常聽人說，要閱讀一本書的字里行間，還有留白也很重要。這本書就充滿了空白，但是因為它是太陽系的比例模型，那些空白區(qū)域恰恰是物理空間的指代物。
很多宇宙模型使用對數(shù)比例，對數(shù)的數(shù)值每增加1就會以一個完全不同的量級跳躍著接近宇宙的盡頭。有不少影片和科普書籍闡述過這一觀點，紀錄片《10的乘方》（Powers of Ten）就是典型的例子。這部片子基于基斯·博克（Kees Boeke）的著作《宇宙觀：40級跳躍中的宇宙》 （Cosmic View The Universe in 40 Jumps, 1957）的思想制作。如副書名所示，指數(shù)比例正是產(chǎn)生跳躍的工具。
然而，如果你嘗試用指數(shù)比例來繪制太陽系，第一個跨頁用1~10米的量級，第二個跨頁用10~100米的量級，以此類推，你會發(fā)現(xiàn)75億千米只需要13個跨頁就完成了，也就是26頁。
我想要把本書做成一個連續(xù)的、延展的太陽系模型，而不是指數(shù)級跳躍、瞬間飛逝的太陽系模型�？v然它只是一個縮影，我也想準確表達出太陽系那種巨大遼闊的感覺。
太陽系稀稀疏疏，行星之間是廣袤無物的深邃空間。然而，當我放入所有的行星、矮行星和小行星，連接各自的近日點和遠日點，畫出它們所有衛(wèi)星的軌道，太陽系看起來就不再那么稀疏了。相反，因為有如此多的連接線條，它變得相當復雜和擁擠。事實上，就像電影《第三類接觸》（Close Encounters of the Third Kind）中的那句臺詞所說，我們并不孤單。想象一下，如果每一根線都承載著一部自己的戲劇，那么太陽系該是如何熱鬧的一幅圖景。
以光速穿越太陽系的75億千米所需的時間只有短短的7個小時，但宇宙中的距離是如此令人難以置信的巨大。除非你決定采用適當?shù)目s略形式，否則根本不可能理解與表達。兩種常用的度量單位就是前面提到的天文單位和光速。
1光年就是光在一年的時間里傳播的距離（約為9.46萬億千米）。在這樣的表述下，時間單位年被用在表示距離的單位中。這在某種意義上提醒我們，時間和距離是一樣的。甚至于對僅僅1米的距離進行定義，也是離不開時間的。
米制是法國大革命時期建立的，其基本單位米被定義為基于子午線從地球赤道到北極點實測長度的1000萬分之1。這個值就成為基準米，并為此制作了金屬的米原器尺。
隨著測量精度的逐漸提升，人們發(fā)現(xiàn)地球子午線的測量數(shù)值事實上并不精準。然而此時，米制已經(jīng)被普遍使用，如果再貿(mào)然推出一個新的標準值，將會導致廣泛的問題。解決的辦法是放棄對子午線的測量，但是仍然以米制為基礎(chǔ)，即使它是依據(jù)原本并不準確的測量值而產(chǎn)生的。米制的理念原本是要追尋符合自然的完美數(shù)值，卻不得不向一個基于非精確測量值的人造標準妥協(xié)。
可是這個新標準的基礎(chǔ)顯得尷尬而隨意，科學家們再次轉(zhuǎn)向自然尋求答案。經(jīng)過反復試驗，一個新的定義于1960年被采納，米的新標準被定義為氪86同位素橙色譜線波長的倍數(shù)。不幸的是，這個倍數(shù)值（1650763.73）還是顯得很不自然。
到1972年，精確測量光速成為可能。由于光在真空中傳播的速度是恒定的，1983年國際度量衡大會決定將米的定義修改為光在真空中行進299,792,458分之1秒的距離。米的實際長度事實上與原來的米原器完全相同，但是如此一來，新的定義還包含了時間的概念。這是一個相當了不起的觀念上的轉(zhuǎn)變。
因為我喜愛那種基于光的距離與時間的意向，我決定在這本書表現(xiàn)太陽系75億千米的旅程中，增加另外一個比例尺來呈現(xiàn)每秒鐘光所運行的距離。我讓書的600頁的長度（75米）對應30萬千米，在其中插入從每秒4千米（對應書中1毫米）一直到30萬千米的速度與距離等數(shù)據(jù)。你會發(fā)現(xiàn)，對比這些來自不同領(lǐng)域的同類數(shù)值，真是一件非常有趣的事情！
把看上去無限廣闊的太陽系壓縮到600頁的書中，這讓我意識到，太陽系畢竟也是有限的。同時，那些密密麻麻的線條也讓我想到維克托·瓦薩雷里（Victor Vasarely）的作品。將75億千米的太陽系旅程壓縮至一卷之中，形成了這本書，但是我更想把它看作另一種形式的天球儀或渾天儀。
松田行正
將太陽系裝進一本書里

書本常常被比喻成小宇宙。說到封閉空間的宇宙話題，我總是會首先想到中國古代傳說的壺中天。傳說，在一只小小的壺中，別有一番天地。
物理學家喬治·伽莫夫曾經(jīng)描述，人可以通過一種拓撲轉(zhuǎn)換，在自己體內(nèi)移動到全宇宙任何地方，還提供了一幅從頭到腳徹底翻轉(zhuǎn)的圖像。圖中人的身體內(nèi)部是整個外部世界，內(nèi)臟則在外面。
受到伽莫夫的啟發(fā)，日本藝術(shù)家赤瀨川原平創(chuàng)作了《宇宙罐頭》（1964）。他使用一罐普通的螃蟹罐頭，吃掉里面的螃蟹后，把罐頭標簽貼到罐頭盒內(nèi)側(cè)。或許這還不是真正的內(nèi)臟翻出，但確實是拓撲轉(zhuǎn)換的優(yōu)秀范例。正如作品名稱所示，這也是一個微型宇宙。
靛藍鹀是一種全身覆蓋明亮藍色羽毛的飛鳥。據(jù)說，它在遷徙時，會根據(jù)星座的位置來確定自己的路線，就像大航海時代之前的古代水手那樣。如果我們能以某種方式從靛藍鹀的記憶中提取出全部星系的信息，那可能就是另一種宇宙模型。
我一直被各種宇宙模型的魅力所吸引，也期待有機會親手做一個。這本書就是我的最終成果。
我們的太陽系，實際尺寸為50個天文單位（天文單位，英文為 Astronomical Unit，通常縮寫為AU，指地球到太陽的平均距離。1個天文單位大約是1.5億千米，50個天文單位就是75億千米）。我產(chǎn)生了把距離按照1000億分之1的比例縮小的想法，這樣我就能將50個天文單位放到像風箱一樣折疊連接的書頁中。每頁的寬度是125毫米，600頁連接起來就是75米，就是75億千米的1000億分之1。這樣，書中的每一頁就可以等比對應太空中的相應區(qū)域。
我們經(jīng)常聽人說，要閱讀一本書的字里行間，還有留白也很重要。這本書就充滿了空白，但是因為它是太陽系的比例模型，那些空白區(qū)域恰恰是物理空間的指代物。
很多宇宙模型使用對數(shù)比例，對數(shù)的數(shù)值每增加1就會以一個完全不同的量級跳躍著接近宇宙的盡頭。有不少影片和科普書籍闡述過這一觀點，紀錄片《10的乘方》（Powers of Ten）就是典型的例子。這部片子基于基斯·博克（Kees Boeke）的著作《宇宙觀：40級跳躍中的宇宙》 （Cosmic View The Universe in 40 Jumps, 1957）的思想制作。如副書名所示，指數(shù)比例正是產(chǎn)生跳躍的工具。
然而，如果你嘗試用指數(shù)比例來繪制太陽系，第一個跨頁用1~10米的量級，第二個跨頁用10~100米的量級，以此類推，你會發(fā)現(xiàn)75億千米只需要13個跨頁就完成了，也就是26頁。
我想要把本書做成一個連續(xù)的、延展的太陽系模型，而不是指數(shù)級跳躍、瞬間飛逝的太陽系模型。縱然它只是一個縮影，我也想準確表達出太陽系那種巨大遼闊的感覺。
太陽系稀稀疏疏，行星之間是廣袤無物的深邃空間。然而，當我放入所有的行星、矮行星和小行星，連接各自的近日點和遠日點，畫出它們所有衛(wèi)星的軌道，太陽系看起來就不再那么稀疏了。相反，因為有如此多的連接線條，它變得相當復雜和擁擠。事實上，就像電影《第三類接觸》（Close Encounters of the Third Kind）中的那句臺詞所說，我們并不孤單。想象一下，如果每一根線都承載著一部自己的戲劇，那么太陽系該是如何熱鬧的一幅圖景。
以光速穿越太陽系的75億千米所需的時間只有短短的7個小時，但宇宙中的距離是如此令人難以置信的巨大。除非你決定采用適當?shù)目s略形式，否則根本不可能理解與表達。兩種常用的度量單位就是前面提到的天文單位和光速。
1光年就是光在一年的時間里傳播的距離（約為9.46萬億千米）。在這樣的表述下，時間單位年被用在表示距離的單位中。這在某種意義上提醒我們，時間和距離是一樣的。甚至于對僅僅1米的距離進行定義，也是離不開時間的。
米制是法國大革命時期建立的，其基本單位米被定義為基于子午線從地球赤道到北極點實測長度的1000萬分之1。這個值就成為基準米，并為此制作了金屬的米原器尺。
隨著測量精度的逐漸提升，人們發(fā)現(xiàn)地球子午線的測量數(shù)值事實上并不精準。然而此時，米制已經(jīng)被普遍使用，如果再貿(mào)然推出一個新的標準值，將會導致廣泛的問題。解決的辦法是放棄對子午線的測量，但是仍然以米制為基礎(chǔ)，即使它是依據(jù)原本并不準確的測量值而產(chǎn)生的。米制的理念原本是要追尋符合自然的完美數(shù)值，卻不得不向一個基于非精確測量值的人造標準妥協(xié)。
可是這個新標準的基礎(chǔ)顯得尷尬而隨意，科學家們再次轉(zhuǎn)向自然尋求答案。經(jīng)過反復試驗，一個新的定義于1960年被采納，米的新標準被定義為氪86同位素橙色譜線波長的倍數(shù)。不幸的是，這個倍數(shù)值（1650763.73）還是顯得很不自然。
到1972年，精確測量光速成為可能。由于光在真空中傳播的速度是恒定的，1983年國際度量衡大會決定將米的定義修改為光在真空中行進299,792,458分之1秒的距離。米的實際長度事實上與原來的米原器完全相同，但是如此一來，新的定義還包含了時間的概念。這是一個相當了不起的觀念上的轉(zhuǎn)變。
因為我喜愛那種基于光的距離與時間的意向，我決定在這本書表現(xiàn)太陽系75億千米的旅程中，增加另外一個比例尺來呈現(xiàn)每秒鐘光所運行的距離。我讓書的600頁的長度（75米）對應30萬千米，在其中插入從每秒4千米（對應書中1毫米）一直到30萬千米的速度與距離等數(shù)據(jù)。你會發(fā)現(xiàn)，對比這些來自不同領(lǐng)域的同類數(shù)值，真是一件非常有趣的事情！
把看上去無限廣闊的太陽系壓縮到600頁的書中，這讓我意識到，太陽系畢竟也是有限的。同時，那些密密麻麻的線條也讓我想到維克托·瓦薩雷里（Victor Vasarely）的作品。將75億千米的太陽系旅程壓縮至一卷之中，形成了這本書，但是我更想把它看作另一種形式的天球儀或渾天儀。
松田行正