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由于每年都要到香港科技大学工作一两个月，斯穆特对中国的文化也有了一定的了解。去年，他在国内的朋友圈里刷了一回屏。斯穆特2016年初在一个最高端的诺贝尔奖得主大会上做报告时，用了我国热门电视剧《甄嬛传》里皇后的痛苦表情——“臣妾做不到啊！”很多网友纷纷表示，我们终于等到了中国名言走向世界的那一天！
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说完了斯穆特的趣事，下面我们该谈谈为什么他能获得诺贝尔物理学奖了。上节课我们已经讲过，宇宙大爆炸留下的最重要的遗迹就是宇宙微波背景辐射。为了更深入地研究宇宙微波背景辐射的细节，马瑟和斯穆特制造了一颗名叫宇宙背景探测者（简称COBE）的卫星，并于1989年11月用一枚火箭把它送上了天。到了1992年，研究团队完成了对COBE卫星数据的分析。下页的图就是他们得到的结果。
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小朋友们可以把这张图看成一幅宇宙地图。听起来有点奇怪，是吧？我来解释一下。大家应该都看过世界地图。世界地图看起来是个椭圆，但你要是把它卷起来，它就会变成地球的样子。这张图上同样是一个椭圆，你要是把这个椭圆也卷起来，它就会变成我们朝四面八方张望时所看到的整个天球。区别在于，世界地图显示的是地球上不同方位的陆地和海洋分布，而宇宙地图显示的是天球在不同方向上的温度和物质分布。大家可以看到，这张宇宙地图上有不少红色和蓝色的区域。红色的地方温度比较高，里面包含的物质也比较多，或者说物质密度比较大；蓝色的地方温度比较低，里面包含的物质也比较少，或者说物质密度比较小。这个现象到底是怎么形成的呢？
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其实在宇宙创生的那一刻，物质原本非常均匀地分布在宇宙中；换言之，任何地方的物质密度都一样大。后来，宇宙中发生了一个物理过程，叫作量子涨落。量子涨落的原理很复杂，但它的影响很简单，就是让物质的分布出现了一定的不均匀性，使有些地方（红色区域）的物质变得比较多，有些地方（蓝色区域）的物质变得比较少。需要强调的是，量子涨落可以使不均匀性变得非常大，也可以使它变得非常小。换句话说，量子涨落对物质分布不均匀性的影响完全是随机的。
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COBE卫星所绘制的宇宙地图反映的正是这种物质分布在整个宇宙尺度上的不均匀性。这种不均匀的程度有多大呢？大概是十万分之一。也就是说，红色区域的物质密度比蓝色区域大了十万分之一。对人类而言，这个数字至关重要，一点都不能多，一点也不能少。如果多一点（例如万分之一），物质分布会过于密集，使宇宙中的大多数天体都变成黑洞；如果少一点（例如百万分之一），物质分布会过于稀疏，使宇宙中的大多数天体都无法形成。这意味着，理论上完全随机的量子涨落，它所导致的物质分布不均匀性必须恰好是十万分之一，否则银河系或太阳系就无法形成。换句话说，我们人类今天之所以能够存在，本质上源于宇宙创生时期发生的那次幸运到极点的量子涨落。
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人类的好运气并非仅限于此。第二个理由是，一个发生在45亿年前的巧合事件让月球得以形成，进而把地球变成了一个生命的绿洲。
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我们在第二讲中说过，一颗行星上要想产生生命，需要同时满足以下三个条件：第一，必须是一颗固体行星；第二，必须处于宜居带；第三，要有大气和磁场。这三个条件很苛刻，但地球全都完美地满足了：它的质量很合适，不大不小，所以能一直保持固体行星的状态；它所处的位置很合适，要是离太阳再远5%或再近15%，就会从宜居带里掉出去；它还有一个岩浆翻滚、异常活跃的内部，这让它可以形成大气层来保持温度，同时也能建立磁场来抵御危险的太阳辐射。尽管拥有这么多的有利条件，在形成之初，地球对生命而言依然是一个如地狱般恐怖的地方。
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听起来很难想象吧？我给你们解释一下。大家都知道，地球在绕太阳旋转的同时，本身也在自转，并且24小时就可以自转一圈。这就是为什么地球上的一天有24小时，而且在一天之内能看到白天和黑夜的交替。更重要的是，现在地球的自转比较稳定，不会东倒西歪；说得更科学一点，地球自转轴的倾斜角不会发生明显的变化。但在地球形成之初，一切都是不一样的。那时的地球就像是一个快要停转的陀螺，一直在摇摇摆摆。此外，那时的地球只用10小时就能自转一圈；也就是说，当时地球上的一天只有10小时。自转不稳定和自转速度过快造成了一个很严重的后果：那时地球内部的运动远比现在活跃，导致地震、海啸及火山爆发都远比现在剧烈和频繁。很多小朋友应该都看过一部好莱坞大片，叫《2012》，它说的就是由于地球内部运动发生变化，而使世界面临毁灭的故事。不过在《2012》中，地球内部的变化其实并不算太大。大家可以想象一下，如果地球内部变回它形成之初的样子，导致各种自然灾难都比《2012》中描述的还要可怕几万倍，那还有什么生命能在地球上生存？
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估计有不少小朋友要问了：“以前的地球那么恐怖，为什么现在它又变好了呢？”答案是，45亿年前发生了一个特别偶然的事件，让地球拥有了一颗巨大的卫星——月球。一般来说，像月球这么大的卫星，是只有木星、土星这样的巨型气体行星才有资格拥有的奢侈品。地球拥有这么大的卫星，就像是普通工薪族拥有一艘豪华游艇一样，是非常奇怪的事。月球的引力起到了船锚的作用，使地球的自转最终稳定下来。月球是怎么形成的？科学家提出了很多理论。目前最受学术界认可的是撞击说，它是由哈佛大学教授雷金纳德·戴利在20世纪40年代提出的。
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戴利是一个很擅长跨界的人。他本人并不是天文学家，而是一位地理学家。或许正是因为如此，他对其他跨界的人也特别包容，很早就公开支持一位叫阿尔弗雷德·魏格纳的气象学家所提出的地质学理论。这个地质学理论就是我们今天熟知的“大陆漂移学说”。
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该理论认为，地球上所有的大陆原本都连在一起，后来分裂成了好几块，然后漂移到现在的位置。不过在那个年代，“大陆漂移学说”还被视为异端邪说，受到了整个地质学界的群嘲。作为这个理论的支持者，戴利也跟着躺枪，被骂了个狗血淋头。
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尽管被骂得很惨，戴利还是静下心来，思考一个连魏格纳也没有想过的问题：为什么地球上的各个大陆会发生漂移？戴利认为，一定是在地球形成初期发生了一个异乎寻常的事件，才能打碎整块大陆，让其碎片都运动起来。据此，他提出了一个堪称惊世骇俗的理论。
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戴利提出，在很久以前，一个像火星一样大的天体撞上了地球。这次碰撞把地球表面（也就是地壳）的大量物质都炸到了太空中，这些物质再重新聚合在一起，就形成了月球。按照这个理论，构成月球的物质应该和构成地球地壳的物质非常接近。后来，美国宇航员通过阿波罗登月计划，从月球上带回了大量的岩石样本，证实了戴利的猜想。
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在月球形成的过程中，有一个因素至关重要，那就是撞上地球的这个天体的大小。大家都知道，那些飞过来的天体可大可小，根本不可能准确预测。但科学研究表明，这次撞过来的天体必须恰好像火星那么大，不能更大也不能更小。如果再大一些，地球就会被这次撞击彻底摧毁；如果再小一些，就无法撞出现在这个足以改变地球自转的月球。换句话说，我们必须极端幸运，让45亿年前恰好有一个火星大小的天体能撞上地球，这样才能把月球从地球中给撞出来，进而把地球改造成一个适合生命出现的绿洲。
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前两个理由就已经够震撼了吧？但人类的存在还需要更多的不可能。第三个理由是，地球历史上发生过很多次大规模的生物灭绝事件，帮我们干掉了那些主要的竞争对手。
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不少小朋友应该都听说过，由于人类破坏环境和大肆猎杀，很多生物都从地球上灭绝了。超级畅销书《人类简史：从动物到上帝》的作者尤瓦尔·赫拉利甚至把这一过程描绘成了“毁天灭地的人类洪水”。但事实上，赫拉利实在太高估人类的能量了。与地球历史上发生的那些真正的灾难相比，人类造成的种种破坏根本不值一提。科学家已经发现，地球历史上至少经历过5次大规模的生物灭绝事件，分别是4.4亿年前的奥陶纪大灭绝、3.65亿年前的泥盆纪大灭绝、2.45亿年前的二叠纪大灭绝、2.1亿年前的三叠纪大灭绝和6500万年前的白垩纪大灭绝。
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这些生物灭绝事件到底有多恐怖呢？说出来真的是吓死人。就连程度最轻的三叠纪和白垩纪大灭绝，都有超过70%的物种从地球上消失。更严重一些的奥陶纪和泥盆纪大灭绝，则有超过80%的物种从地球上消失。而最严重的二叠纪大灭绝，甚至有超过95%的物种从地球上消失。大家不要以为，灭绝了95%的物种就意味着死了95%的生物。事实上，即使在活下来的那5%的物种中，几乎100%的个体也都死了；只是靠着一些极少数的幸存者，才让这些物种得以延续。和这些恐怖的大灭绝相比，人类历史上发生的一切灾难都是微不足道的小儿科。
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至于为什么会发生这些大灭绝，科学界一直众说纷纭、没有定论。目前，学术界只对为什么会在6500万年前发生白垩纪大灭绝达成了共识。这背后的故事很有趣，我来给你们讲讲。
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20世纪70年代，有一个叫沃尔特·阿尔瓦雷斯的美国地质学家跑到意大利的山区做实地考察。大家知道，地球的岩石可以堆积起来，变成所谓的沉积岩地层，其结构是一层一层的，越下面的岩石年代越久远。由于沉积岩地层中包含着大量的矿产和化石，它就成了一本记录地球历史的厚厚的书。沃尔特·阿尔瓦雷斯在阅读这本地球之书的时候，发现一层只有6毫米厚（大概相当于小朋友们的一根手指的宽度）的薄薄黏土，把整个沉积岩地层拦腰截断；在它之下的岩层属于比较早的白垩纪，而在它之上的岩层属于比较晚的第三纪。更奇怪的是，在白垩纪的岩层中明明还有很多恐龙及其他动物的化石，但到了第三纪就什么都没有了。这层黏土这么薄，说明事情发生得非常突然。这到底是怎么回事？