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事实上，这并不是空隙。在火星和木星之间，有一片由数以百万计围绕太阳运行的岩石组成的区域，统称为小行星带。有些岩石是实心的，而其他的则被认为是松散的碎石堆，其组成部分从沙粒到数公里宽的巨石不等。碎石堆有一种奇怪的统一性；它们是通过彼此间的引力维系在一起的，这与我们熟悉的坚硬岩石不同，坚硬岩石是通过化学键结合在一起的。
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在其他几个方面，小行星带同样是个谜。一方面，它似乎比理论上要稀疏得多。如今，小行星带上所有物质的总量只有月球质量的1/20。尽管它曾经一度包含了足以形成数个像地球一样大的行星的质量，在今天却没有任何这种迹象。它们都去了哪里？
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下面我们将会看到一个与此相关的谜题。一个多世纪以来，天文学家们已经意识到了小行星带上的神秘空隙，即没有小行星存在的环形凿孔，就像老唱片中歌曲之间的间隔一样。1857年，丹尼尔·柯克伍德（Daniel Kirkwood）发现了这一现象，他先前是位小学教师，用学生们使用的教科书学会了代数，后来成为印第安那大学的数学教授。通过钻研天文学家收集的数据，柯克伍德注意到，这些空隙并不是等距的，它们的位置也没有遵循任何明显的规则。
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一个重要的线索出现于1866年，当时柯克伍德将这个难题改写成了一个时间问题，而不是距离问题。他想知道一个假想的小行星在空隙中绕太阳公转一周需要多长时间，通过调用开普勒第三定律（天体与太阳之间的距离和天体公转周期之间的数学关系），柯克伍德可以计算出每一个空隙的轨道周期。例如，在最大的空隙中的一颗小行星围绕太阳公转一周需要大约4年时间：这是一个有趣的数字，因为它正好是木星的轨道周期12年的1/3。同样，另一个空隙中的小行星围绕太阳公转5圈与木星公转2圈的时间相等。事实上，所有的空隙都遵循同一个完美的规则：它们的轨道周期与木星的轨道周期总是满足整数比，例如3：1，5：2，7：3，2：1……
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这些数字不是巧合。这些空隙现在被称为“柯克伍德空隙”，它们是天文同步的迹象。它们暗示木星的引力是“始作俑者”：木星的引力会与任何误入这些空隙中的小行星产生“共振”，有节奏地扰动它，并最终将它掷出小行星带。
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以上便是共振机制的运行原理。我们可以假设，一个公转周期约为4年的小行星，它的公转速度是木星的3倍，对应于3：1的柯克伍德空隙。木星遵循着几乎呈正圆形的公转轨道庄严地行进着，小行星从木星旁边开始前进，然后沿着细长的椭圆形轨道朝太阳冲去。太阳强烈的引力会将小行星吸引到近日点，然后迅速将它送回木星，在相同时间内，小行星公转3圈，木星只公转1圈。在小行星公转第3圈的末尾，它又回到了位于木星旁边的初始状态。换句话讲，小行星与木星的最接近点总是出现在二者轨道中的相同位置处。
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这些亲密接触对于小行星有极强的干扰效应，木星体积巨大，当二者最接近的时候，木星的引力对小行星的吸引最明显。此外，因为相互作用总是出现在轨道上的同一点，因此同样的干扰效应会加倍累积。几百圈后，周期性的拉扯积累到扭曲小行星路径的程度，就会使之变得无序，这大大增加了它离开小行星带的概率。（相比之下，如果小行星不处在3：1共振状态，它最接近木星的点会随机分散在轨道上，从长远看，其整体效果会相互抵消。）
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计算机模拟表明，从小行星带上甩出的小行星倾向于飞向太阳或飞出太阳系。偶尔，它们会与一颗内行星相撞。如果那颗内行星恰好是地球，且这颗小行星比珠穆朗玛峰更大（基于埋在墨西哥尤卡坦半岛下的撞击坑的大小，可以推断出谋杀恐龙的杀手显然是一颗飞向地球的行星），那么你便会发现天文同步对于我们是多么的重要。
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然而，这种说法并没有完全回答第一个谜题。柯克伍德空隙太窄，无法解释所有疑似从小行星带中丢失的质量，认为木星的吸引将其全部弹出的解释似乎极为不可能。天文学家约翰·钱伯斯（John Chambers）和乔治·韦瑟里尔（George Wetherill）最近提出了另一种解答。他们提出，在太阳系诞生初期，几个行星胚胎——有的有火星大小，合并成了小行星带中的岩石（正如它们在其他地方所做的一样，最终形成了我们今天看到的行星）。这些原行星会搅动小行星带中的其他岩石，将它们推入共振地带，主要是弹出，因而使得小行星带变细的速度远快于木星引力单独作用的结果。随着时间的推移，部分甚至所有胚胎行星就会自己进入这些空隙中，它们的结局只能是被弹出小行星带，永远消失。
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天文学家亚历山德罗·莫尔比代利（Alessandro Morbidelli）和乔纳森·卢尼勒（Jonathan Lunine）更进一步推测表示，这些固执的行星胚胎中可能有一个曾经撞上过年轻的地球，撞击导致洪水泛滥，形成了海洋。而关于地球的水来自何处仍是个谜。其他内行星上都没有水，或只有极少量的水。鉴于地球在太阳系中的位置，我们拥有的水似乎远比应得的多。
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传统的解释是，彗星上拥有比其他已知天体更多的水，在地球形成的晚期，有彗星撞击了地球，将水带到了地球上，形成了我们今天看到的江河湖海。但天文学家们也对这一观点提出质疑，因为彗星中的水的化学成分与地球上的水有很大不同。彗星含有较高比例的重水，重水中的氢原子拥有一种罕见的变异，普通的氢原子原子核中只有一个质子，而重水中的氢原子原子核中有一个质子和一个中子。另一方面，人们发现在一些被认为是小行星碎片的富含碳元素的陨星上发现的水与海洋中的水更匹配。
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于是，新的假说随之而来，即地球上拥有巨量的水可能是运气使然，是与一颗小行星带中弹出的冰冻星球撞击的幸运结果。果真如此的话，那么我们必须感谢天文同步，它不仅杀死了恐龙，为我们的祖先腾出生存空间，而且它还提供了生命之源——水。
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宏大的同步可以发生在宇宙这个最大的尺度上，而在最小的尺度上发生的同步可能会更惊人。在物质的深处，此时的振子是电子，它们就像是微观世界中的萤火虫。但与为了寻求数学上的简便而假定萤火虫完全相同不同，这些量子粒子是真的相同。宇宙中的每一个电子都是无法区分的。它们没有年龄，不会破裂或缺损，它们的完美超越我们见到过的一切群体行为。
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在日常生活中，我们习惯于无序形式下的电子，即不合群的惊慌孤立的粒子。驱动烤面包机的电流就是无数狂奔的电子，它们快速冲过灯丝，用它们的“怒气”加热着灯丝。但如果我们取出相同的电子，并对它们进行协调，你便得到了科学界已知的最引人注目的现象之一：数以万亿计的电子步调一致地前进，没有电阻的阻碍便通过金属，没有以摩擦或热的形式耗费任何能量。这种难以想象的光滑导体今天被称为超导。与钟表的同步类似，超导也是偶然之间发现的，在研究温度接近绝对零度，电会发生什么现象时，科学家发现了超导。
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同步：秩序如何从混沌中涌现 05 量子的合唱：同步无孔不入
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我6岁的时候，父母给了我一个大电池玩，是那种野营强光手电筒用的电池。不知何故，我突发奇想，用电线把两个电极连在了一起。当我去朋友凯西家，向他展示我的新玩具时，我能够感觉到手中的电线和电池变得越来越热。电流在我无意间制作的电路中无穷无尽地流淌着，电路中的电阻对电流的阻碍作用产生了大量的热量。
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在这一现象的微观层面，数以万亿计的电子在电线内部四处乱撞，被铜原子的晶格随机反弹到任意方向，有点像弹球机中的弹球被缓冲器反弹的情形。事实上，这种混乱比弹球的比喻表现得更为夸张。铜原子并不像缓冲器一样是固定的，它们总是在运动。环境温度越高，它们的运动幅度越剧烈。所以更恰当的比喻是：一堆弹球你冲我撞地通过由振动的缓冲器组成的障碍物。每一次与振动的原子晶格的碰撞阻碍了电子的流动，从而形成了电阻。
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20世纪初，这种导电模型被所有物理学家所熟知。它预示着金属的电阻会随温度的降低而稳步下降（因为更微弱的晶格振动意味着更少和更轻微的碰撞）。当实验证实了这种预测之后，一些物理学家开始对一个问题感到好奇：如果温度一直下降到绝对零度会发生什么。绝对零度是热力学中的最低温度，在该温度下，所有的原子运动都会停止。有部分科学家认为，电阻会随温度的降低而继续下降，然后在绝对零度时突然消失。而另一部分科学家认为，电阻会下降到某个下限，但永远不会完全消失，因为任何真实的晶格都难免存在杂质和瑕疵。这些缺陷总会产生一些电阻，即便在绝对零度时也不例外。
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绝对零度条件下的电阻值问题多年以来悬而未决，因为没有人知道如何才能将温度降到如此之低。直到荷兰物理学家海克·卡默林·翁内斯（Heike Kamerlingh Onnes，1913年诺贝尔物理学奖得主）发明了一种液化氦气的方法，可以将物体冷却到-269℃，相当于高于绝对零度4度（4K）。问题终于取得了突破，翁内斯处在了解决这个问题的独一无二的位置上。1911年，翁内斯发现之前两个阵营的预测都是错误的。他把装有水银的细管浸入液态氦中进行降温，一开始，正如大家所期望的那样，水银的电阻逐渐下降。但随后，当温度下降到4.2K时，电阻开始急速下降；温度再略微下降一点后，电阻完全消失了。
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翁内斯发现了超导现象。
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从经典物理学的角度看，超导现象似乎是不可能的。没有电阻的导电材料听上去更像想入非非的永动机。永动机可以永远运转，没有任何摩擦，也不需要任何能量。但是翁内斯的发现并不违反热力学定律。原因在于，他的系统实际上并没有像一台机器一样运转，从某种意义上讲，它在环境中没有执行任何工作。然而，排除这个关键问题，超导体似乎有能力成为一种“永动机”。后来的实验证明，一个电流脉冲可以一连数年在超导导线构成的回路中流动，不发生任何能量损失。根据我们的认知，这听起来难以置信，超导态的电阻不只是接近于零，它完全就是零。我们无法通过实验证明它，因为这需要使脉冲电流永远持续。但是这些实验可以得出一个固定的电阻上限。它只有室温下的铜的电阻的一百亿亿分之一。这个数字小于0.000 000 000 000 000 001。
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在翁内斯取得发现后的几十年里，科学家一直对超导现象迷惑不解。为什么电阻会如此突然的下降？它为什么会在高于绝对零度的温度下消失，而此时原子的晶格仍然在振动？设想数万亿个弹球直接冲过微振的缓冲器，甚至几乎不看它们一眼，这似乎非常荒谬。传统模型似乎存在着严重的错误。
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