《宇宙:时空之旅》是一部于2014年首播的美国科学纪录片。~是1980年电视系列片《宇宙:个人之旅》(Cosmos: A Personal Voyage)的续作,原作由卡尔·萨根(Carl Sagan)在美国公共广播服务公司(PBS)主持,被视为科学纪录片的里程碑之作。
~由天体物理学家尼尔·泰森(Neil deGrasse Tyson)主持,他在高中时期曾受到萨根的启发。执行制片人之一是塞思·麦克法兰(Seth MacFarlane),他的资金投入对节目登陆电视播出起到了关键作用;另一位执行制片人是安·德鲁扬(Ann Druyan),她是原系列的联合作者和共同创作者,同时也是萨根的遗孀。
~大体沿用了原作十三集的结构和叙事方式,包括“想象之船”(Ship of the Imagination)与“宇宙历”(Cosmic Calendar)等经典元素,但加入了1980年后更新的科学内容,并大量运用了计算机生成图像(CGI)和动画来辅助讲述。
续集《宇宙:可能的世界》(Cosmos: Possible Worlds)于2020年3月9日在国家地理频道首播。
第1集:《屹立于银河之间》(Standing Up in the Milky Way)
主题:地球在室女座超星系团中的位置
开场回顾了卡尔·萨根原版《宇宙》的重要意义,以及本系列的目标。他向观众介绍了叙事工具——“想象之船”(Ship of the Imagination),用以探索宇宙的过去、现在与未来。泰森带领观众了解地球在已知宇宙中的位置,并定义地球在“室女座超星系团”中的“宇宙地址”。他解释了人类并非一直以如今的方式理解宇宙,并讲述了意大利文艺复兴时期思想家焦尔达诺·布鲁诺(Giordano Bruno)因挑战教会的地心说而遭受迫害的故事。为展示布鲁诺对宇宙秩序的设想,节目使用了19世纪著名的“弗拉马利翁版画”(Flammarion engraving)动画,这幅图如今常被视为揭示宇宙奥秘的象征。
节目随后引入时间的尺度,用原系列中的“宇宙历”(Cosmic Calendar)比喻时间的宏观尺度——如果把宇宙大爆炸设为1月1日,那么整个人类的记录史只发生在12月31日最后一分钟的几秒钟内。最后,泰森讲述了萨根如何在他学生时代激励了自己,以及萨根对科学界的诸多贡献。
将宇宙的138亿年的历史转换成一年的日历。
- January 1st. The Big Bang. 证据:helium的量,宇宙微波背景辐射 之后,宇宙冷却,一片黑暗,200 million years 重力使气体云汇聚,并导致升温。
- January 10th . 第一批恒星形成。
- January 13th . 恒星合并成最初的小星系,之后又演变成大星系。
- March 15th . 银河系形成(约110亿年前). 超新星爆发,产生重元素。
- August 31th. 太阳形成。(45亿年前) 地球由绕着太阳的气体和尘埃盘形成。这些物质不断碰撞而聚集,形成废墟球。 在最初的10亿年中,一次大冲撞产生的碎片,后来聚集成月球。 月球形成之初,比现在亮100倍,因为靠得近(现在的1/10)。 地球冷却后,海洋形成,潮汐使得月球逐渐远离
- December 17th . Life of the sea really took off. 大量动植物出现。Tiktaalik是第一种登上陆地的动物。
- 森林、恐龙、鸟类、昆虫都在12月的最后一周内进化出来。
- December 28th . 第一朵花儿。
- 6:24 a.m. on December 30th . 恐龙灭绝
- 最后一天的最后60秒(3万年前),人类在洞穴中留下了第一幅画。
- 23:59:46 on December 30th(6000年前) . 最后一天的最后14秒,人类有文字记录的历史.
- 7秒前,Moses was born.
- 6秒前,Budddha.
- 5秒前,Jesus.
- 3秒前,Mohammed.
- 不到2秒前,发现新大陆。
第2集:《分子之所为》(Some of the Things That Molecules Do)
主题:生命的起源与演化
本集探讨生命起源与进化的多个方面。泰森讲述了人类通过人工选择(如驯化狼为狗)与自然选择(例如北极熊的形成)改变物种的过程。
利用“想象之船”展示DNA、基因和突变的原理,以及它们如何造就了生命之树上丰富的物种多样性,并说明了复杂器官如眼睛是如何进化而来的。
他还讨论了物种灭绝和地球上五次大规模灭绝事件,指出有些物种如缓步动物(tardigrade)依然能够生存下来。泰森推测了其他星球上存在生命的可能性,例如土星的卫星——泰坦(Titan)。
Titan的大气无氧气,温度低。是太阳系中除了地球以外,有雨的星球。它有河流,有coastline,有数百个湖泊,蒸汽从湖泊产生,凝聚成雨,雨汇聚成河流,河流冲蚀形成峡谷,长年累月形成与地球类似的地貌。但是,这里的雨不是水,江河湖海里也不是水,全部都是甲烷、乙烷。在地球的室温下,甲烷、乙烷都是气体,但Titan零下一百多度的气温下,它们是液体。
Titan也有水,不过都冻成冰,这里的山川大陆主要就是冰构成的。
天文学家Carl Sagan曾经好奇,是否有生命存在于这烃类海洋中?
Kraken Sea,以神话中的北海怪物命名。
探讨了“自然发生说”(abiogenesis)在地球上起源生命的可能过程。节目最后引用了原版《宇宙》中展示生命从单细胞进化到人类的动画。
第3集:《当知识战胜恐惧》(When Knowledge Conquered Fear)
主题:从迷信到科学的转变
首先讲述了古代文明如何通过天文学和占星术识别自然规律,用以预测季节更替,并认为彗星的出现是凶兆。
1664年 哈雷彗星,随后发生大瘟疫和伦敦大火灾恰好印证了人们的恐惧。
解释了彗星起源的科学认识,指出直到20世纪扬·奥尔特(Jan Oort)提出“奥尔特云”(Oort Cloud)假说后,人类才真正了解彗星的来源。
伦敦皇家学会的座右铭是 “Nullius in verba” —— 拉丁语意为“亲眼去看”(See for yourself.),也可以理解为“质疑权威”。
随后他讲述了17世纪末在剑桥大学的埃德蒙·哈雷(Edmond Halley)与艾萨克·牛顿(Isaac Newton)的合作,促成了《自然哲学的数学原理》(Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica)的出版——这是首次以数学形式描述物理定律的巨著,尽管其间遭到罗伯特·胡克(Robert Hooke)的抄袭指控及伦敦皇家学会的资金困难。该著作挑战了“上帝设计宇宙”的观念,却深刻影响了现代生活,包括太空飞行。
胡克没有留下任何肖像,他的模样只在传闻中流传。人们称他“瘦弱、驼背、相貌丑陋”。然而,正是这个外貌平凡的科学家,首次发现了“细胞”,并为它命名——这个名字我们至今仍在使用。
还讲述了哈雷在牛顿理论基础上的研究:测定地球与太阳的距离、恒星的运动,并预测了后被命名为“哈雷彗星”的轨道。节目以动画演示银河系与仙女座星系在未来的合并场景收尾,展示牛顿定律的应用。
第4集:《群星满天的幽灵》(A Sky Full of Ghosts)
主题:光速与黑洞的本质
首先解释光速的性质,并指出我们所观测到的宇宙,其实是亿万年前的“过去景象”。他介绍了现代天文学如何利用这种“深时”观测方式推断宇宙大爆炸和宇宙年龄。
讲述了牛顿、威廉·赫歇尔(William Herschel)、法拉第(Michael Faraday)与麦克斯韦(James Clerk Maxwell)等科学家的工作,如何揭示电磁波与引力的本质,并最终引向爱因斯坦的相对论——光速是宇宙的基本常数,而引力是时空弯曲的结果。他还提到约翰·米歇尔(John Michell)提出的“暗星”概念,这些天体不可见,但可通过引力影响被探测到——赫歇尔便利用这一思路发现了双星系统。
太阳距离我们约 8光分;月亮的距离仅为 1光秒;而海王星则在 4光时 之外。
离太阳最近的恒星是 比邻星(Proxima Centauri),它距离我们稍超过 4光年。这颗恒星由天文学家 罗伯特·因尼斯(Robert Innes) 于 1915年 在南非发现。即使以 旅行者号(Voyager) 每小时 56,000公里 的速度飞行,也需要 至少八万年 才能抵达比邻星。
在金牛座中,昂宿星团(Pleiades Cluster) 是一处明亮而壮丽的疏散星团,距离地球约 400光年。它肉眼即可轻易看见,几乎是人类最早仰望星空时所识得的天体之一。
蟹状星云(Crab Nebula) 距离地球约 6,500光年。它的中心有一颗仅城市大小的脉冲星(pulsar),每秒自转 30次。这颗脉冲星的前身是一颗质量是太阳 10倍 的巨大恒星——在超新星爆炸后,它的核心坍缩成中子星。其强大的螺旋磁场不断搅动周围的电子,将它们加速到接近光速,释放出蓝色光芒,照亮了爆炸遗留下的气态卷须。
一些宗教信仰认为宇宙的年龄仅有 6,500年。但若真如此,我们便无法看到距离 6,500光年 之外的星光。
银河系中心 距离地球约 3万光年。而从 阔边帽星系(Sombrero Galaxy) 传来的光,行进了 3,000万年 才抵达这里——那时,人类的祖先还在树上。
18世纪的天文学家 威廉·赫歇尔(William Herschel) 在研究狮子座(Constellation of the Lion)时,发现连接头部与身体的那颗“星”其实是两颗靠得极近的恒星。它们彼此环绕运行的速度极慢,比行星绕恒星的公转还要缓慢。
这也曾困扰着 牛顿:他无法解释引力的作用机制。相隔遥远的天体为何能彼此影响,而无需接触?他称之为 “action at a distance”——超距作用。
地球以 每小时1,600公里 的速度自转,同时以 每小时10万公里 绕太阳公转;太阳又以 每小时90万公里 绕银河系旋转;而整个银河系,则以 每小时150万英里 的速度在宇宙中穿行。
我们耳熟能详的鞭子爆裂声,其实正是当鞭梢突破音障时产生的音爆。
18世纪的牧师兼科学家 约翰·米歇尔(John Michell) 也未留下任何肖像。据说他是个矮胖、肤色黝黑的小个子。他预言了“暗星”(dark star) 的存在——这正是我们如今所称的黑洞(black hole)。
天鹅座X-1(Cygnus X-1) 是人类发现的第一个黑洞。科学家通过X射线观测到它的存在:一颗蓝色恒星围绕着黑洞运转,其表面温度仅有 3万度,在X射线探测器中几乎不可见;而黑洞周围的气体吸积盘温度高达 1亿度,发出“耀眼”的X射线。
而在我们所在的银河系中心,潜藏着一颗质量约为四百万个太阳的超级黑洞。
解释了黑洞的性质:它们巨大的引力甚至能吞噬光。节目引用天鹅座X-1的X射线观测作为黑洞存在的证据。通过“想象之船”,泰森演示了进入黑洞事件视界时的时空扭曲与时间膨胀,并探讨了黑洞是否可能通向宇宙的其他部分、平行宇宙,甚至实现时间旅行。
最后提到,赫歇尔之子约翰·赫歇尔(John Herschel)继承父志,继续绘制星图,并在摄影术的发展中作出贡献,这种记录“深时”的方式与天文学不谋而合。
第5集:《隐藏在光中》(Hiding in the Light)
主题:光的波动理论与光谱学
探讨人类对光的研究历程。光在科学进步中扮演了关键角色——早在2000多年前,中国哲学家墨子便通过“针孔成像”(即暗箱原理)研究光的性质。
11世纪的阿拉伯科学家伊本·海赛姆(Ibn al-Haytham)被认为是最早系统研究光与光学原理的人之一,他的研究为望远镜概念奠定了基础。但这并不是他最最伟大的成就,他是有史以来设定科学原则的第一人,开创了科学实验方法。
人类对光本质的发现:牛顿通过棱镜衍射实验揭示了光由可见光谱组成。
根据牛顿的研究结果,已知日光由不同颜色的光混合而成。 人们只是知道日光带来热量。19世纪,威廉赫歇尔(William Herschel)不禁疑问,哪种颜色的光带着更多的热量?科学天才的天性就是对那些我们认为理所当然的事情产生疑问,然后做用实验证实。赫歇尔放在光照范围之外的温度计是他的对照物(control),结果意外发现了红外线。
约瑟夫·冯·夫琅和费(Joseph von Fraunhofer)后来通过放大光谱,发现其中存在间隙——即“夫琅和费线”(Fraunhofer lines)。这些线后来被证实是原子内电子在轨道间跃迁时吸收光所造成的(节目以德布罗意模型示意),每种元素都有独特的光谱特征。
约瑟夫11岁时成了孤儿,被送给苛刻的维塞伯格Weichselberger,他替皇家做镜子,他不让约瑟夫去上学,而是白天让约瑟夫在玻璃作坊做苦力,晚上去他家里做家务。 直到有一天,维塞伯格的房子塌了。巴伐利亚未来的国王Maximilian急忙来到灾难现场,向灾民伸出援手,马克西米利安出了名的关心他的臣民,这在当年并不寻常。在巴伐利亚未来国王的关怀下,年轻的约瑟夫·夫琅和费他的未来从此发生了变化。马克西米利亚王子资助约瑟夫,并让他的高级顾问向这孩子提供更多的帮助,提供所需的一切。对一位孤儿的善行给王子和他的王国带来不可计量的财富。约瑟夫进入了光学学院,在他27岁时,约瑟夫·夫琅和费成为了首屈一指的设计师。在19世纪上半叶,这可是绝密的高科技。
约瑟夫结合棱镜与望远镜探索星空。这种原理构成了天体光谱学的核心,使天文学家能够通过光谱线分析恒星、行星及其他天体的化学组成,观测宇宙的运动与膨胀,甚至推测暗物质的存在。
第6集:「更深,更深,更深处」(Deeper, Deeper, Deeper Still)
超新星SN 1987A证明了中微子的存在。
本集探讨宇宙在微观与原子尺度下的本质,借助“想象之舟”探索这些领域。
介绍了露珠中存在的微生物,如草履虫和缓步动物。水熊虫 他们已存在地球上大约5亿年 它们可以在地球上任何地方生存, 在最高的寒冷的山峰顶端,在喷发的火山口里, 在大洋的底部,它们可以在真空中存活,它们经历了最近五次的大灭绝。
接着讲解植物如何通过叶绿体进行光合作用,将阳光转化为能量反应,从而将二氧化碳和水转化为氧气与富能糖。
预测能力是验证一种理论的最好方法。 根据他的物竞天择(natural selection)的进化论,达尔文推测,在马达加斯加岛上一定有一种会飞的昆虫长着非常长的舌头,长的足够接触到那些花粉。从没人看过这种动物,直到50多年后才证明了达尔文的猜测是正确的。1903年,有一种被称为马岛长喙天蛾的蛾子在马达加斯加被发现。
马达加斯加岛上超过90%的雨林已经遭到破坏。
还展示了花香如何通过嗅觉神经刺激大脑,从而引发生物对威胁的感知以利于生存。
泰森讲述了两位古希腊哲学家对科学理解的贡献:泰勒斯是首位提出“宇宙受自然法则支配且可被理解”的思想者之一;德谟克利特则提出一切物质由原子组合而成。接着,他解释碳因其独特化学特性而成为地球生命的基本构成元素。
泰森介绍质子、中子和电子的原子结构,以及恒星中克服静电斥力进行核聚变的过程。他进一步讲述由核反应产生的中微子,这些粒子几乎不与物质相互作用,因此极难探测。说明地下水池式探测器(如超级神冈探测器)如何通过中微子与水分子碰撞来探测中微子,并指出SN 1987A超新星爆发的中微子比光子提前三个小时被探测到。
1987年,大麦哲伦星云的SN 1987A超新星爆炸 所以这些中微子不是穿过我们头顶上半英里的岩石, 而是必须穿过我们身下几千英里的岩石和铁才能到达这里. 但是最酷的事情是,中微子比超新星发出的光早3小时到达地球。如果没有什么能比光跑得快,这又是怎么回事呢? 需要数小时爆炸才能到达表面,然后向外喷发,将极度炙热的内核炸开,中微子已经赢在了起跑线上。这就是为什么闪光会比中微子晚这么多到达地球。
最后,泰森总结道,宇宙中仍存在来自大爆炸的中微子,但由于光的特性,存在一个我们永远无法观测到的“无限之墙”。
第7集:「无尘室」
亚利桑那陨石坑中的陨石碎片帮助科学家估算了地球和太阳系其他物质的年龄。
本集以20世纪中叶科学家克莱尔·帕特森的研究为中心(动画部分由理查·基尔配音),展示科学如何测定地球的年龄。泰森首先讲述地球在太阳形成几百万年后由物质聚合而成。虽然地质学家能通过岩层年代测定一些事件,但这些方法只能追溯几百万年。科学家于是利用来自小行星带的陨石碎片,因为这些物质与地球同时形成。
帕特森在导师哈里森·布朗的指导下,分析来自陨石坑的锆石中铅含量,并与乔治·蒂尔顿测量的铀含量对比。通过铀的放射性衰变半衰期,他们可推算地球年龄。然而帕特森发现实验受环境铅污染,因此建造了首个超洁净实验室来消除干扰。凭借这些纯净结果,他推算地球年龄为45亿年。
帕特森随后研究铅的来源,发现铅并非天然表层存在,而是被人类大量开采(自罗马时代起),且对人体有毒。他通过对比深海与南极冰层中铅含量,发现环境铅增加主要来自含四乙基铅的汽油。尽管化学家罗伯特·基霍等人声称其安全,帕特森仍坚持反对含铅汽油,最终促成政府立法限制使用。泰森总结道,现代科学家仍在延续帕特森的精神,利用科学监测和警示人类面临的环境危机。
第8集:「太阳的姐妹」(Sisters of the Sun)
“哈佛计算员”——一群帮助分类恒星类型的女性科学家。
概述恒星的组成与其数十亿年的命运。泰森介绍早期人类通过星座和神话辨识星星,如昴宿星团。随后讲述爱德华·皮克林如何用光谱仪捕捉恒星光谱,以及他领导的“哈佛计算员”团队(又称“皮克林的后宫”)——包括安妮·坎农(制定恒星分类系统)与亨丽埃塔·利维特(发现通过光谱测定恒星距离的方法),后者的发现使科学家得以确认其他星系的存在。后来加入团队的塞西莉亚·佩恩在坎农帮助下完成论文,揭示恒星的组成与温度。
1923年的英国,女性还没有资格获得科学领域的高级学位。但就在那一年,年轻的塞西莉亚·佩恩(Cecilia Payne),走进了一场改变她命运的讲座。那位演讲者是亚瑟·爱丁顿爵士(Sir Arthur Eddington)——首位通过观测验证爱因斯坦广义相对论的科学家。听完那场讲座,佩恩心中燃起了无法熄灭的火焰。“从那一刻起,她明白,没有任何力量能阻止她追寻自己的梦想。”她决定离开英国,前往那个女性可以自由研究星辰的国度——美国。
哈佛大学接纳了她的申请。在那里,她即将开启一段将彻底改写天文学基本观念的旅程。几十年来,安妮·坎农(Annie Cannon)和她的团队不断筛查恒星的光谱,一颗接一颗,日复一日地将它们归入七个主要类别:O、B、A、F、G、K、M。这套被称为哈佛光谱分类法(Harvard Classification System)的体系,成为恒星温度的“字母温标”,从最炽热的“O型”到最冰冷的“M型”。当时,还没有人真正理解这些图谱背后隐藏的含义——那些在照片上看似杂乱的光谱线,就像宇宙用光写下的密码。
对于塞西莉亚来说,哈佛是她第一次感受到真正的科研归属。这些“哈佛计算员”们——一群在社会限制下仍坚持科研的女性——毫无保留地向她敞开知识与友情的大门。坎农尤其看重这位才华横溢的年轻科学家,将自己积累多年的光谱研究倾囊相授。两人很快成为亲密无间的朋友。
佩恩投入研究,她利用自己在理论原子物理学方面的专长,重新审视坎农的数据,试图揭开恒星化学成分的秘密。她发现:恒星几乎完全由氢和氦组成——它们的含量比其他元素高出上百万倍。这是一个惊世骇俗的结论。
在当时,科学界普遍认为恒星与地球由相似物质构成——她的发现彻底颠覆了这一观念。她将论文寄给哈佛的天文学权威——亨利·诺里斯·罗素(Henry Norris Russell)教授。罗素看后认为,这篇论文从根本上是错误的。
佩恩的证据与传统理论相冲突,佩恩陷入了挣扎。她在论文中加上了一句自我质疑的注释:“如果我的结论正确,那就意味着一位如此杰出的科学家是错的——这怎么可能呢?”这句话削弱了她最伟大的洞见。然而,仅仅四年后,罗素自己重新分析了数据,终于确认佩恩的结论无误。他坦然承认——“这是塞西莉亚·佩恩的发现。”这一发现标志着现代天体物理学的黎明。从此,我们真正理解了恒星的本质。
几个世纪前,另一位探索者也曾仰望星空。17世纪的爱德蒙·哈雷(Edmond Halley)越过赤道,绘制了南天星图。他注意到在船底座(Carina)有一颗暗淡的星——海山二(Eta Carinae)。
1843年,这颗星突然爆发,它的亮度跃升至夜空第二,仅次于天狼星。海山二的质量至少是太阳的一百倍,光度超过太阳五百万倍,它不断挑战恒星质量的极限。这些巨星的命运,正是佩恩所揭示的那种物质——氢与氦——在宇宙深处的壮烈终章。
泰森接着讲解恒星的生命周期:恒星从星际云中诞生,其大小由重力内拉与核聚变外推的平衡决定。随着时间推移,太阳将逐渐变热膨胀成红巨星,最终坍缩为白矮星。更大质量的恒星则可能爆发为超新星甚至塌缩为黑洞。泰森以船底座η星为例说明超大恒星可能演变为超新星或超新星爆炸(超新星爆发)。他最后强调,地球上的一切物质都来自恒星,正是星光与能量赋予了地球生命。
第9集:「地球的失落世界」
地球板块构造示意图。
本集探索数亿年来地球古地理的变化及其对生命演化的影响。泰森讲述约3亿年前石炭纪时期的木质树木因无法被当时生物分解而形成煤层。约2.5亿年前的火山活动燃烧这些富碳物质,释放二氧化碳和酸性气体,引发剧烈温室效应,最终导致二叠纪—三叠纪大灭绝,灭绝了90%的物种。
泰森解释板块构造理论的形成:亚伯拉罕·奥特里乌斯最早提出大陆可能曾相连,阿尔弗雷德·魏格纳提出泛大陆与大陆漂移学说,而布鲁斯·希森与玛丽·萨普发现大西洋中脊,从而确立板块构造学说。地壳漂浮在地幔之上,后者因地核运动与热量而流动。
接着,泰森讲述白垩纪—古近纪灭绝事件由小行星撞击引发,使哺乳动物得以崛起。他还介绍直布罗陀海峡天然堤坝崩塌形成地中海、巴拿马地峡生成导致全球气候剧变等地质事件。这些事件改变了非洲气候,使森林转为草原,促进了灵长类进化。泰森最后指出地球未来的板块运动及潜在的下一个灭绝事件。
第10集:「电气之子」
1856年迈克尔·法拉第在圣诞讲座上演示电磁实验。
本集讲述电磁学的发现与法拉第的生平。泰森介绍牛顿曾提出类似引力的自然力假说。出身贫寒的法拉第在皇家学会听汉弗里·戴维的讲座后迷上电学。戴维被法拉第详尽的笔记打动,聘他为助手。
在戴维与化学家沃拉斯顿未能将Ørsted的电磁发现转化为实际运动后,法拉第通过磁铁与电流相互作用发明了首个电动机。戴维对此心生嫉妒,转让他研究光学玻璃。法拉第未气馁,继续在皇家学会举办“圣诞讲座”普及科学。戴维去世后,法拉第重回电磁研究,并通过在线圈中移动磁铁发明了电动发电机。
尽管晚年记忆衰退,法拉第提出电与磁之间存在无形场,并猜测光也与其相关。他用自己制造的玻璃样品发现磁场可改变光的偏振方向(即“法拉第效应”),从而证明三者相关。他进一步提出这些场遍布地球,即地磁场与行星公转的原因。由于缺乏数学论证,法拉第的理论最初被拒,但后被詹姆斯·克拉克·麦克斯韦以方程形式确立。两人的工作奠定了现代通讯科学的基础。
第11集:「不朽者」
恩赫杜安娜(约公元前23世纪)。
本集探讨地球生命的起源及外星生命的可能性。泰森解释文字系统的发展如何使信息得以代代传承,提及恩赫杜安娜公主(约公元前2280年)是最早署名作品的作者之一,并讲述吉尔伽美什史诗与诺亚方舟相似的洪水故事。泰森指出,DNA同样储存信息以延续生命,并讨论其起源假说——可能源于地球浅滩潮汐池,或由陨石将生命种子带至地球。后者由1911年“纳赫拉陨石”与“维京号”探测结果相互印证,表明来自火星的物质可抵达地球,且某些微生物可在太空中生存。随着恒星系在银河系中移动,生命或许能在行星间传播。
泰森进一步探讨外星生命存在的可能。他回顾“黛安娜计划”在1940年代首次证明无线电波能在太空传播,并指出地球的广播信号正持续向宇宙扩散。此后,科学家尝试监听外星信号。泰森指出,文明寿命及毁灭风险(如超新星、自然灾害或自我毁灭)影响其可探测性。他认为老年红矮星丰富的椭圆星系最可能孕育长寿文明。泰森总结道,人类若善用智慧,将能避免灾难并在太阳变为红巨星前迁移至其他星球。本集中恩赫杜安娜的动画形象与配音均由CNN记者克里斯蒂安·阿曼普完成。
第12集:「被解放的世界」
地球表面温度因全球变暖而上升。
本集探讨温室效应(由傅里叶与阿伦尼乌斯发现)及人类导致的全球变暖证据。泰森讲述金星的演变——根据“金星计划”探测器的数据,金星曾有海洋和大气,但火山释放的二氧化碳引发失控温室效应,最终蒸发了海洋。
地球大气中的二氧化碳含量同样微妙地影响气候。自20世纪以来,CO₂浓度迅速上升,经同位素分析证明来源于人类燃烧石油、煤炭和天然气,而非火山。温度上升导致极地冰盖融化和冻土释放甲烷,形成“正反馈效应”。
泰森回顾人类早期的太阳能技术——奥古斯坦·穆肖于19世纪制造太阳能发动机,弗兰克·舒曼于1910年代建造太阳能蒸汽机——但廉价煤油阻碍了其应用。如今太阳能与风能可轻易满足需求。泰森将转向清洁能源的动机比作“太空竞赛”,强调人类仍有时间纠正方向。
第13集:「无惧黑暗」
旅行者一号在海王星轨道外拍摄的“暗淡蓝点”地球。
泰森开篇感叹亚历山大图书馆的焚毁使人类失去了大量知识,并指出科学探索必须持续进行。
他讲述维克多·赫斯通过高空气球发现宇宙射线,瑞士天文学家弗里茨·兹威基则认为这些射线来自超新星。兹威基通过研究超新星亮度推算星系运动,发现宇宙中存在看不见的质量——“暗物质”。尽管当时被忽视,这一理论后来被维拉·鲁宾的星系旋转观测证实。此后,又提出“暗能量”解释宇宙加速膨胀的现象。
泰森讲述“旅行者”探测器的星际任务——除发现多种行星特征外,旅行者一号还揭示了太阳变动的日球层边界。卡尔·萨根在该计划中发挥重要作用,设计了记录人类信息的“旅行者金唱片”,并说服NASA让探测器在离开海王星后回望地球,拍下“暗淡蓝点”影像。泰森以萨根的人文精神作结,呼吁人类继续探索宇宙的未知。
系列最后一幕,“想象之舟”空无一人,缓缓驶离地球,泰森在地面仰望其远去。