第一部分
人类对地球的认识

从地球看宇宙

“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星，挂在天上放光明，好像许多小眼睛。”你的爸爸妈妈或许曾陪着你，在夜空下一颗一颗地数星星。你知道北斗七星在哪儿吗？你是否对忽明忽暗的星星产生过疑问？昨天看到的星星为什么今天就消失了呢？让我们跟随李四光爷爷的脚步，看看神秘的星空、神秘的宇宙。

我们为何能看到色彩斑斓的世界？

我们为何能看到色彩斑斓的世界？夜幕降临，如果你注意观察，你会发现：处于黑暗中的物体你是看不见的，只有打开灯，你才能看到东西。这时候，你或许会说，光决定了我们能够看到什么样的世界。这是正确的吗？

首先，让我们洞悉一下光的本质。

牛顿的发现

早在1 7世纪，伟大的英国科学家牛顿就发现了一个神奇的现象。他让无色的太阳光穿过三棱镜的一面，然后看到，从三棱镜的另一面射出了七种颜色的光，也就是我们现在所说的“七色光”。事实上，七色光只是一小部分能够被人眼捕捉到的光线，自然界中的大部分光线并不能被我们看到。

世界本身没有颜色

世界本身是没有颜色的，那为什么我们看到的世界是五颜六色的呢？这取决于你看到的物体的性质。比如，你能看到一朵红色的花，并不是因为这朵花是红色的，而是因为这朵花把太阳光中的其他光全部吸收了，只留下红光。红光反射到你的眼中，你的大脑告诉你，这是红色，那这朵花就是红色。同样地，各种颜色的光反射到你的眼中，那这个世界就是五颜六色的。

你应该知道色盲吧？实际上，直到大脑做出反应，其他所有的过程都是一样的。色盲和你唯一的区别是，他们的大脑做出了错误的判断。

光跑得有多快？

估计你听说过超音速飞机，但你一定没有听说过有什么东西的移动速度能够超越光速。在一个标准大气压和1 5℃的条件下，声音的传播速度约为340米/秒，而光的速度要快得多，光在真空中的速度为2.99792×108米/秒。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最快速度。

发令枪枪响的同时为什么会腾起烟雾？

以前，在科技尚不发达的时候，百米赛跑是需要计时员手动计时的，这要求计时员们在发令枪枪响的同时按下计时器的开始键。但是，声音的传播是需要时间的，1 00米的距离，计时员在将近0.3秒后才能听到枪响，这对记录运动员的成绩，尤其是确定世界纪录是有很大影响的。因此，如果在枪响的同时腾起烟雾，计时员看见烟雾就开始计时，这样声音传播所产生的影响就可以忽略不计了。

光年可不是时间单位

说起太空，大家对“光年”这个词一定不会陌生。在宇宙中，天体与天体之间的距离非常遥远，远不是用千米就可以度量的，这时候用“光年”来计算就会很方便。所谓光年，说的是光在真空环境下传播1年所走的行程，它是距离单位，而不是时间单位。例如，银河系的直径为10万多光年，这意味着光从银河系的一端移动到另一端需要超过10万年。

不同时空的邂逅

我们今天看到的宇宙，是其中每一团、每一点物质，在有关它们各自历史发展过程中的一个剖面的总和。

宇宙空间里分散着各种各样的物质，有的刚刚出现，有的即将消亡。1光年对于我们来说，是难以想象的距离，但是对于浩瀚的宇宙而言，并不算什么。如果在距离地球20光年的地方有一片星云刚刚出现，那当我们观察到它的时候，已经20年过去了。

今天，我们可以在同一时间观测到20年前20光年外刚刚出现的星球和1000年前1000光年外即将消亡的星球。李四光先生给出了他的理解：今天我们所见到的天空的面貌，不是天空今天真正的面貌；这些面貌有的已成过去，而有些新生的东西，还要等待很久很久以后，才能在地球上看见。

不同时期的“地球”组成的美丽图卷

地球是宇宙中的一颗微不足道的行星，其成因也必然和宇宙中其他星体的形成具有相关性。我们可以参照今天所见到的其他星体的实际情况想象地球的过去，探究地球形成的过程。可以说，这一片星空，是不同时期的“地球”组成的美丽图卷。

本书引文均以蓝字标出，引文均引自李四光的《天文·地质·古生物》一书。