本期向大家介绍的这部纪录片名为《万物与虚无（everything and nothing）》。本片共分为上下两集，分别讲述了什么是万物（everything）以及什么是虚无（ nothing）。

吉姆·卡利里教授用其生动的语言向我们讲解了宇宙真相的发现过程，以及背后令人惊叹的科学家们的故事。这部纪录片能够帮助我们了解数学、天文学等科学对揭示太空奥秘的意义。

宇宙有多大呢？

如果我们将太阳比作一粒沙子，那么整个银河系中恒星的数量多达数千亿，可以组成整个沙滩；而相对于整个浩瀚的宇宙，银河系也仅仅是1000亿个星系中的一份子而已。

比起宇宙的辽阔，更让卡利里教授惊叹的是人类在试图了解宇宙做出的种种努力以及如今的成果。这就好比我们立足于一粒沙子上，竟推断出了全世界所有海滩的形状，这的确是人类历史上了不起的成就。

我们在夜里常常会仰望星空，此时我们知道头顶上方是大气，大气上方是月亮，月亮的上方是数不尽的星星。然而，星星的上方又是什么呢？空间是否会永远延续下去？宇宙有是否存在边缘？这些问题实际上十分复杂。

地格斯的革命性假说

早在500年前，人们对于这些问题的解答十分简单。在当时的流行理念下，人们认为地球是被笼罩在一个圆形的、能够旋转的薄球壳中。其中，太阳、月亮以及星星都按照既定的轨道运行。如果我们没有已有的知识储备，仅仅仰头观看夜空的话，不难想象当时的人们为何会做出如此的判断。

实际上，当时的人们已经观测到了”超新星”的爆炸现象，这种级别的爆炸产生的光亮要比太阳明亮几十亿倍。生活在地球上的人们能够在晚上甚至白天看到这种“奇迹”，但他们第一时间是试图寻求宗教学解释。

在当时，英国的一名议员托马斯•地格斯产生了不同的想法。通过与同事的讨论，他们推测这一“奇迹”可能是一颗正在移动的星星。它在接近地球时变得明亮，而在远离地球时变得暗淡。这一理论现在来看是错误的，但这件事的意义在于让地格斯开始考虑“环绕地球”的星星的本质。而所谓“薄球壳”，则可能只是一种假象。

基于此，地格斯花了四年的时间整理发表了他的假说，将原有模型中恒星的“薄球壳”轨道属性打破，改为所有恒星以更为分散的形式分布在一个无线的空间中。

这个假说是革命性的，但却产生了当时看来十分严重的“悖论”：如果说无限多的恒星分布在无线的空间，那么为什么我们的夜晚是黑暗的，而白天则是明亮的？这个问题表明静态的宇宙模型是不合理的，但真正对这一问题的完美解答则经历了几百年的时间。

银河系的发现

在地格斯的革命性假说提出之后的200年里，天文学的发展并没有明显的进步，直到18世纪末期，天文学家威廉赫歇尔与他的妹妹共同打造了新型的，配有金属镜片的天文望远镜，从而能够观测到宇宙更深的地方。随后，经过夜复一夜的观测，兄妹二人发现了宇宙动态复杂性的事实。

1785年，赫歇尔发表了一张图片，显示了整个银河系的静态图像，其中太阳存在于中心地带。赫歇尔的图片表明，我们生活在一个有形的巨大恒星盘中，其中存在无数颗与太阳相似的恒星。这一观测结果直接导致了银河系的发现。

然而，随后赫歇尔等人发现宇宙中还存在许多“星云”的结构，这些结构与银河系的形状并不相同。对此，一些天文学家猜测是否宇宙中还存在其它类似于银河系的星系，假设这些星云就是星系本身。

赫歇尔的观测方法的局限性在于其无法精确测量宇宙中天体之间的距离，直到赫歇尔去世后，天文学家贝赛尔发明了一种名为“恒星视差”的方法，即通过观测天体的移动距离，附加参考系，得出该天体距我们的实际距离。

关于宇宙中究竟是否存在银河系以外的其它星系，在20世纪初引发了大辩论。一部分天文学家认为只有银河系是确实存在的，其它星云、星团同样存在于银河系中，仅仅出于某种原因展示出了特殊的结构。另外一部分学者则认为这些星云本身就是宇宙中独立的巨岛。

宇宙的边缘仍在寻找

帮助解开这一谜题的是女科学家亨利爱塔.勒维特的长期研究。当时她痴迷于一种叫做“造父变星”的恒星，该恒星的亮度与闪烁速度精确相关。也就是说，闪烁速度相同的两个恒星，在距离相同的情况下应该产生相同的亮度。那么，通过分析亮度与闪烁频率，就能够得到不同恒星的相对距离。

勒维特的这一方法提供了有效的计算模型，随着天文学家哈勃对新型天文望远镜的开发以及对仙女座星云的观测与距离计算，终于证明了“宇宙中存在多个星系”这一事实。

随着天文学技术的不断发展，我们如今已经能够拍摄到十分震撼的仙女座星云图片，这也是哈勃终其一生梦寐以求的梦想。据估计，仙女座星云包含超过一万亿颗星，而它仅仅是众多星系中的一个。

宇宙不仅仅是存在多个星系那么简单就能概述。早在1920年，我们已经知道宇宙的空间至少要比银河系大数十亿倍。直到如今，我们仍没有找到宇宙的边缘，而要想解决这一问题，传统的天文学观测手段依然不够，仍然需要数学理论的加入。

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