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注：本文作者尼古拉斯·克里斯塔基斯的《大连接》已由湛庐文化策划，中国人民大学出版社出版。
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世界因何美妙而优雅地运行 103THE BEAUTY IN A SUNRISE瑰丽日出
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菲利普·坎贝尔（Philip Campbell）
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《自然》杂志主编。
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我 第一次因物理学而激动万分，是在一个极为晦涩难懂的情形下，物理学的阐释令我大加叹服。比如，物质的组成、能量和广义相对论的时空，都是极为深邃、美妙又优雅的阐释。
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如今，那些围绕我们身边、被视为理所当然的事物背后，隐藏着强大的阐释，这点更让我深深折服。与此同时，一个日常所见且关乎每一个人的现象，让我更为痴迷。
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太阳，它，如此慷慨
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——赤诚地给予，忠诚地离去
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（从未停下开启眼中之谜的时刻）
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诗人卡明斯（Cummings）在他的抒情诗的开端，歌颂了我们的恒星。这些诗句强调了每天的短暂景象，日出，并将我们人类有意或无意的感觉，和一些可能通过领会经验背后至少三种伟大阐释反而变得更加神秘的谜题，彼此联结在一起。这其中的每一个阐释，都有着本书Edge年度问题所要求的特质：深邃、美妙又优雅。
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如果你关注这些，并像我一样住在北半球中纬度的地方，你就可以知道从家里眺望到地平线的范围，一年当中的日出地点，会在东南部和东北部之间来回移动，随着日出向北移动，白天逐渐缩短，并在冬至之后开始折返。在这个复杂行为的背后，隐藏着一个真理，即太阳是无比忠诚的：我们可以确信太阳每天早上都会在东边某个地方升起。
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就如一件伟大的艺术品一样，不管是何人沉思于伟大的科学阐释，都不会失去它激发人类再度怀有敬畏之心的能力。凭借阐释的力量，那些年复一年、日复一日的日出得以循环往复，地球围绕太阳旋转倾斜，相对于恒星，地球的平均轴向是固定的，这一点归功于仍然神秘的守恒定律。
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与我所选择的其他两个阐释不同，关于日出的这个阐释，数十年来一直面临着科学家的质疑。从哥白尼于16世纪中期提出的日心说理论，一直到17世纪，有关日出的阐释都没有被人们广泛接受。于我而言，战胜科学怀疑和宗教敌对的组合，增添了阐释的吸引力。
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另一个阐释无疑也颇为优雅，它隐藏于随着太阳的升起，而逐渐改变的天空色调当中。瑞利勋爵继詹姆斯·克拉克·麦克斯韦之后成了剑桥大学卡文迪什物理学教授，他早期的成就之一是推演出了光的散射定理。他第一次基于无效基础的尝试就获得了成功，找到了正确的答案：光会在有弹性的以太中散射。尽管若干年后，以太的存在被证明是谬论，但他利用麦克斯韦电磁统一理论重新进行了计算。“瑞利散射”是表达电磁波在遇到比其波长小得多的电极化粒子时的理论。瑞利发现，散射的量与波长的4次方成反比。到了1899年，他提出大气分子本身就是强大的散射体。
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接下来，我们就来解释天空为什么呈现蓝色、而日出则呈现红色的问题。比起其他波长较长的光线，空气分子散射的蓝色光尤其多。太阳也因此而变红，并且在日出日落之际，因为光线穿过较厚的大气层而变得更加红彤彤。要彻底讲清楚这个效果的原由，还需要引入太阳的光谱和人类眼睛的视觉反应。粉红色的云霞，为日出增添了更多瑰丽的颜色，云霞当中含有丰富的水滴，能够比空气分子更为平均地散射红色日光波长，所以你所看见的颜色便是它们所捕捉到的光的颜色。
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