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3  THE REVEREND EVANS’S UNIVERSE

书籍名:《万物简史英文版》    作者:比尔·布莱森
    《万物简史英文版》章节: 3  THE REVEREND EVANS’S UNIVERSE,宠文网网友提供全文无弹窗免费在线阅读。!


Looking  into  the  past  is  of  course  the  easy  part.  Glance  at  the  night  sky  and  what  you  see  ishistory  and  lots  of  it—the  stars  not  as  they  are  now  but  as  they  were  when  their  light  leftthem.  For  all  we  know,  the  North  Star,  our  faithful  companion,  might  actually  have  burnedout  last  January  or  in  1854  or  at  any  time  since  the  early  fourteenth  century  and  news  of  it  justhasn’t  reached  us  yet.  The  best  we  can  say—can  ever  say—is  that  it  was  still  burning  on  thisdate  680  years  ago.  Stars  die  all  the  time.  What  Bob  Evans  does  better  than  anyone  else  whohas  ever  tried  is  spot  these  moments  of  celestial  farewell.

By  day,  Evans  is  a  kindly  and  now  semiretired  minister  in  the  Uniting  Church  in  Australia,who  does  a  bit  of  freelance  work  and  researches  the  history  of  nineteenth-century  religiousmovements.  But  by  night  he  is,  in  his  unassuming  way,  a  titan  of  the  skies.  He  huntssupernovae.

Supernovae  occur  when  a  giant  star,  one  much  bigger  than  our  own  Sun,  collapses  and  thenspectacularly  explodes,  releasing  in  an  instant  the  energy  of  a  hundred  billion  suns,  burningfor  a  time  brighter  than  all  the  stars  in  its  galaxy.  “It’s  like  a  trillion  hydrogen  bombs  going  offat  once,”  says  Evans.  If  a  supernova  explosion  happened  within  five  hundred  light-years  of  us,we  would  be  goners,  according  to  Evans—“it  would  wreck  the  show,”  as  he  cheerfully  puts  it.

But  the  universe  is  vast,  and  supernovae  are  normally  much  too  far  away  to  harm  us.  In  fact,most  are  so  unimaginably  distant  that  their  light  reaches  us  as  no  more  than  the  faintesttwinkle.  For  the  month  or  so  that  they  are  visible,  all  that  distinguishes  them  from  the  otherstars  in  the  sky  is  that  they  occupy  a  point  of  space  that  wasn’t  filled  before.  It  is  theseanomalous,  very  occasional  pricks  in  the  crowded  dome  of  the  night  sky  that  the  ReverendEvans  finds.

To  understand  what  a  feat  this  is,  imagine  a  standard  dining  room  table  covered  in  a  blacktablecloth  and  someone  throwing  a  handful  of  salt  across  it.  The  scattered  grains  can  bethought  of  as  a  galaxy.  Now  imagine  fifteen  hundred  more  tables  like  the  first  one—enough  tofill  a  Wal-Mart  parking  lot,  say,  or  to  make  a  single  line  two  miles  long—each  with  a  randomarray  of  salt  across  it.  Now  add  one  grain  of  salt  to  any  table  and  let  Bob  Evans  walk  amongthem.  At  a  glance  he  will  spot  it.  That  grain  of  salt  is  the  supernova.

Evans’s  is  a  talent  so  exceptional  that  Oliver  Sacks,  in  An  Anthropologist  on  Mars,  devotesa  passage  to  him  in  a  chapter  on  autistic  savants—quickly  adding  that  “there  is  no  suggestionthat  he  is  autistic.”  Evans,  who  has  not  met  Sacks,  laughs  at  the  suggestion  that  he  might  beeither  autistic  or  a  savant,  but  he  is  powerless  to  explain  quite  where  his  talent  comes  from.

“I  just  seem  to  have  a  knack  for  memorizing  star  fields,”  he  told  me,  with  a  franklyapologetic  look,  when  I  visited  him  and  his  wife,  Elaine,  in  their  picture-book  bungalow  on  atranquil  edge  of  the  village  of  Hazelbrook,  out  where  Sydney  finally  ends  and  the  boundlessAustralian  bush  begins.  “I’m  not  particularly  good  at  other  things,”  he  added.  “I  don’tremember  names  well.”

“Or  where  he’s  put  things,”  called  Elaine  from  the  kitchen.

He  nodded  frankly  again  and  grinned,  then  asked  me  if  I’d  like  to  see  his  telescope.  I  hadimagined  that  Evans  would  have  a  proper  observatory  in  his  backyard—a  scaled-downversion  of  a  Mount  Wilson  or  Palomar,  with  a  sliding  domed  roof  and  a  mechanized  chair  thatwould  be  a  pleasure  to  maneuver.  In  fact,  he  led  me  not  outside  but  to  a  crowded  storeroomoff  the  kitchen  where  he  keeps  his  books  and  papers  and  where  his  telescope—a  whitecylinder  that  is  about  the  size  and  shape  of  a  household  hot-water  tank—rests  in  a  homemade,swiveling  plywood  mount.  When  he  wishes  to  observe,  he  carries  them  in  two  trips  to  a  smalldeck  off  the  kitchen.  Between  the  overhang  of  the  roof  and  the  feathery  tops  of  eucalyptustrees  growing  up  from  the  slope  below,  he  has  only  a  letter-box  view  of  the  sky,  but  he  says  itis  more  than  good  enough  for  his  purposes.  And  there,  when  the  skies  are  clear  and  the  Moonnot  too  bright,  he  finds  his  supernovae.

The  term  supernova  was  coined  in  the  1930s  by  a  memorably  odd  astrophysicist  namedFritz  Zwicky.  Born  in  Bulgaria  and  raised  in  Switzerland,  Zwicky  came  to  the  CaliforniaInstitute  of  Technology  in  the  1920s  and  there  at  once  distinguished  himself  by  his  abrasivepersonality  and  erratic  talents.  He  didn’t  seem  to  be  outstandingly  bright,  and  many  of  hiscolleagues  considered  him  little  more  than  “an  irritating  buffoon.”  A  fitness  buff,  he  wouldoften  drop  to  the  floor  of  the  Caltech  dining  hall  or  other  public  areas  and  do  one-armedpushups  to  demonstrate  his  virility  to  anyone  who  seemed  inclined  to  doubt  it.  He  wasnotoriously  aggressive,  his  manner  eventually  becoming  so  intimidating  that  his  closestcollaborator,  a  gentle  man  named  Walter  Baade,  refused  to  be  left  alone  with  him.  Amongother  things,  Zwicky  accused  Baade,  who  was  German,  of  being  a  Nazi,  which  he  was  not.  Onat  least  one  occasion  Zwicky  threatened  to  kill  Baade,  who  worked  up  the  hill  at  the  MountWilson  Observatory,  if  he  saw  him  on  the  Caltech  campus.

But  Zwicky  was  also  capable  of  insights  of  the  most  startling  brilliance.  In  the  early  1930s,he  turned  his  attention  to  a  question  that  had  long  troubled  astronomers:  the  appearance  in  thesky  of  occasional  unexplained  points  of  light,  new  stars.  Improbably  he  wondered  if  theneutron—the  subatomic  particle  that  had  just  been  discovered  in  England  by  JamesChadwick,  and  was  thus  both  novel  and  rather  fashionable—might  be  at  the  heart  of  things.  Itoccurred  to  him  that  if  a  star  collapsed  to  the  sort  of  densities  found  in  the  core  of  atoms,  theresult  would  be  an  unimaginably  compacted  core.  Atoms  would  literally  be  crushed  together,their  electrons  forced  into  the  nucleus,  forming  neutrons.  You  would  have  a  neutron  star.
r  />Imagine  a  million  really  weighty  cannonballs  squeezed  down  to  the  size  of  a  marble  and—well,  you’re  still  not  even  close.  The  core  of  a  neutron  star  is  so  dense  that  a  single  spoonfulof  matter  from  it  would  weigh  200  billion  pounds.  A  spoonful!  But  there  was  more.  Zwickyrealized  that  after  the  collapse  of  such  a  star  there  would  be  a  huge  amount  of  energy  leftover—enough  to  make  the  biggest  bang  in  the  universe.  He  called  these  resultant  explosionssupernovae.  They  would  be—they  are—the  biggest  events  in  creation.

On  January  15,  1934,  the  journal  Physical  Review  published  a  very  concise  abstract  of  apresentation  that  had  been  conducted  by  Zwicky  and  Baade  the  previous  month  at  StanfordUniversity.  Despite  its  extreme  brevity—one  paragraph  of  twenty-four  lines—the  abstractcontained  an  enormous  amount  of  new  science:  it  provided  the  first  reference  to  supernovaeand  to  neutron  stars;  convincingly  explained  their  method  of  formation;  correctly  calculatedthe  scale  of  their  explosiveness;  and,  as  a  kind  of  concluding  bonus,  connected  supernovaexplosions  to  the  production  of  a  mysterious  new  phenomenon  called  cosmic  rays,  which  hadrecently  been  found  swarming  through  the  universe.  These  ideas  were  revolutionary  to  say  theleast.  Neutron  stars  wouldn’t  be  confirmed  for  thirty-four  years.  The  cosmic  rays  notion, though  considered  plausible,  hasn’t  been  verified  yet.  Altogether,  the  abstract  was,  in  thewords  of  Caltech  astrophysicist  Kip  S.  Thorne,  “one  of  the  most  prescient  documents  in  thehistory  of  physics  and  astronomy.”

Interestingly,  Zwicky  had  almost  no  understanding  of  why  any  of  this  would  happen.

According  to  Thorne,  “he  did  not  understand  the  laws  of  physics  well  enough  to  be  able  tosubstantiate  his  ideas.”  Zwicky’s  talent  was  for  big  ideas.  Others—Baade  mostly—were  leftto  do  the  mathematical  sweeping  up.

Zwicky  also  was  the  first  to  recognize  that  there  wasn’t  nearly  enough  visible  mass  in  theuniverse  to  hold  galaxies  together  and  that  there  must  be  some  other  gravitational  influence—what  we  now  call  dark  matter.  One  thing  he  failed  to  see  was  that  if  a  neutron  star  shrankenough  it  would  become  so  dense  that  even  light  couldn’t  escape  its  immense  gravitationalpull.  You  would  have  a  black  hole.  Unfortunately,  Zwicky  was  held  in  such  disdain  by  mostof  his  colleagues  that  his  ideas  attracted  almost  no  notice.  When,  five  years  later,  the  greatRobert  Oppenheimer  turned  his  attention  to  neutron  stars  in  a  landmark  paper,  he  made  not  asingle  reference  to  any  of  Zwicky’s  work  even  though  Zwicky  had  been  working  for  years  onthe  same  problem  in  an  office  just  down  the  hall.  Zwicky’s  deductions  concerning  dark  matterwouldn’t  attract  serious  attention  for  nearly  four  decades.  We  can  only  assume  that  he  did  alot  of  pushups  in  this  period.

Surprisingly  little  of  the  universe  is  visible  to  us  when  we  incline  our  heads  to  the  sky.  Onlyabout  6,000  stars  are  visible  to  the  naked  eye  from  Earth,  and  only  about  2,000  can  be  seenfrom  any  one  spot.  With  binoculars  the  number  of  stars  you  can  see  from  a  single  locationrises  to  about  50,000,  and  with  a  small  two-inch  telescope  it  leaps  to  300,000.  With  a  sixteen-inch  telescope,  such  as  Evans  uses,  you  begin  to  count  not  in  stars  but  in  galaxies.  From  hisdeck,  Evans  supposes  he  can  see  between  50,000  and  100,000  galaxies,  each  containing  tensof  billions  of  stars.  These  are  of  course  respectable  numbers,  but  even  with  so  much  to  take  in,supernovae  are  extremely  rare.  A  star  can  burn  for  billions  of  years,  but  it  dies  just  once  andquickly,  and  only  a  few  dying  stars  explode.  Most  expire  quietly,  like  a  campfire  at  dawn.  In  atypical  galaxy,  consisting  of  a  hundred  billion  stars,  a  supernova  will  occur  on  average  onceevery  two  or  three  hundred  years.  Finding  a  supernova  therefore  was  a  little  bit  like  standingon  the  observation  platform  of  the  Empire  State  Building  with  a  telescope  and  searchingwindows  around  Manhattan  in  the  hope  of  finding,  let  us  say,  someone  lighting  a  twenty-first-birthday  cake.

So  when  a  hopeful  and  softspoken  minister  got  in  touch  to  ask  if  they  had  any  usable  fieldcharts  for  hunting  supernovae,  the  astronomical  community  thought  he  was  out  of  his  mind.

At  the  time  Evans  had  a  ten-inch  telescope—a  very  respectable  size  for  amateur  stargazingbut  hardly  the  sort  of  thing  with  which  to  do  serious  cosmology—and  he  was  proposing  tofind  one  of  the  universe’s  rarer  phenomena.  In  the  whole  of  astronomical  history  before  Evansstarted  looking  in  1980,  fewer  than  sixty  supernovae  had  been  found.  (At  the  time  I  visitedhim,  in  August  of  2001,  he  had  just  recorded  his  thirty-fourth  visual  discovery;  a  thirty-fifthfollowed  three  months  later  and  a  thirty-sixth  in  early  2003.)Evans,  however,  had  certain  advantages.  Most  observers,  like  most  people  generally,  are  inthe  northern  hemisphere,  so  he  had  a  lot  of  sky  largely  to  himself,  especially  at  first.  He  alsohad  speed  and  his  uncanny  memory.  Large  telescopes  are  cumbersome  things,  and  much  oftheir  operational  time  is  consumed  with  being  maneuvered  into  position.  Evans  could  swing his  little  sixteen-inch  telescope  around  like  a  tail  gunner  in  a  dogfight,  spending  no  more  thana  couple  of  seconds  on  any  particular  point  in  the  sky.  In  consequence,  he  could  observeperhaps  four  hundred  galaxies  in  an  evening  while  a  large  professional  telescope  would  belucky  to  do  fifty  or  sixty.

Looking  for  supernovae  is  mostly  a  matter  of  not  finding  them.  From  1980  to  1996  heaveraged  two  discoveries  a  year—not  a  huge  payoff  for  hundreds  of  nights  of  peering  andpeering.  Once  he  found  three  in  fifteen  days,  but  another  time  he  went  three  years  withoutfinding  any  at  all.

“There  is  actually  a  certain  value  in  not  finding  anything,”  he  said.  “It  helps  cosmologists  towork  out  the  rate  at  which  galaxies  are  evolving.  It’s  one  of  those  rare  areas  where  theabsence  of  evidenceis  evidence.”

On  a  table  beside  the  telescope  were  stacks  of  photos  and  papers  relevant  to  his  pursuits,and  he  showed  me  some  of  them  now.  If  you  have  ever  looked  through  popular  astronomicalpublications,  and  at  some  time  you  must  have,  you  will  know  that  they  are  generally  full  ofrichly  luminous  color  photos  of  distant  nebulae  and  the  like—fairy-lit  clouds  of  celestial  lightof  the  most  delicate  and  moving  splendor.  Evans’s  working  images  are  nothing  like  that.  Theyare  just  blurry  black-and-white  photos  with  little  points  of  haloed  brightness.  One  he  showedme  depicted  a  swarm  of  stars  with  a  trifling  flare  that  I  had  to  put  close  to  my  face  to  see.

This,  Evans  told  me,  was  a  star  in  a  constellation  called  Fornax  from  a  galaxy  known  toastronomy  as  NGC1365.  (NGC  stands  for  New  General  Catalogue,  where  these  things  arerecorded.  Once  it  was  a  heavy  book  on  someone’s  desk  in  Dublin;  today,  needless  to  say,  it’sa  database.)  For  sixty  million  silent  years,  the  light  from  the  star’s  spectacular  demise  traveledunceasingly  through  space  until  one  night  in  August  of  2001  it  arrived  at  Earth  in  the  form  ofa  puff  of  radiance,  the  tiniest  brightening,  in  the  night  sky.  It  was  of  course  Robert  Evans  onhis  eucalypt-scented  hillside  who  spotted  it.

“There’s  something  satisfying,  I  think,”  Evans  said,  “about  the  idea  of  light  traveling  formillions  of  years  through  space  and  just  at  the  right  moment  as  it  reaches  Earth  someonelooks  at  the  right  bit  of  sky  and  sees  it.  It  just  seems  right  that  an  event  of  that  magnitudeshould  be  witnessed.”

Supernovae  do  much  more  than  simply  impart  a  sense  of  wonder.  They  come  in  severaltypes  (one  of  them  discovered  by  Evans)  and  of  these  one  in  particular,  known  as  a  Iasupernova,  is  important  to  astronomy  because  it  always  explodes  in  the  same  way,  with  thesame  critical  mass.  For  this  reason  it  can  be  used  as  a  standard  candle  to  measure  theexpansion  rate  of  the  universe.

In  1987  Saul  Perlmutter  at  the  Lawrence  Berkeley  lab  in  California,  needing  more  Iasupernovae  than  visual  sightings  were  providing,  set  out  to  find  a  more  systematic  method  ofsearching  for  them.  Perlmutter  devised  a  nifty  system  using  sophisticated  computers  andcharge-coupled  devices—in  essence,  really  good  digital  cameras.  It  automated  supernovahunting.  Telescopes  could  now  take  thousands  of  pictures  and  let  a  computer  detect  thetelltale  bright  spots  that  marked  a  supernova  explosion.  In  five  years,  with  the  new  technique,Perlmutter  and  his  colleagues  at  Berkeley  found  forty-two  supernovae.  Now  even  amateursare  finding  supernovae  with  charge-coupled  devices.  “With  CCDs  you  can  aim  a  telescope  atthe  sky  and  go  watch  television,”  Evans  said  with  a  touch  of  dismay.  “It  took  all  the  romanceout  of  it.”

I  asked  him  if  he  was  tempted  to  adopt  the  new  technology.  “Oh,  no,”  he  said,  “I  enjoy  myway  too  much.  Besides”—he  gave  a  nod  at  the  photo  of  his  latest  supernova  and  smiled—“Ican  still  beat  them  sometimes.”

The  question  that  naturally  occurs  is  “What  would  it  be  like  if  a  star  exploded  nearby?”  Ournearest  stellar  neighbor,  as  we  have  seen,  is  Alpha  Centauri,  4.3  light-years  away.  I  hadimagined  that  if  there  were  an  explosion  there  we  would  have  4.3  years  to  watch  the  light  ofthis  magnificent  event  spreading  across  the  sky,  as  if  tipped  from  a  giant  can.  What  would  itbe  like  if  we  had  four  years  and  four  months  to  watch  an  inescapable  doom  advancing  towardus,  knowing  that  when  it  finally  arrived  it  would  blow  the  skin  right  off  our  bones?  Wouldpeople  still  go  to  work?  Would  farmers  plant  crops?  Would  anyone  deliver  them  to  the  stores?

Weeks  later,  back  in  the  town  in  New  Hampshire  where  I  live,  I  put  these  questions  to  JohnThorstensen,  an  astronomer  at  Dartmouth  College.  “Oh  no,”  he  said,  laughing.  “The  news  ofsuch  an  event  travels  out  at  the  speed  of  light,  but  so  does  the  destructiveness,  so  you’d  learnabout  it  and  die  from  it  in  the  same  instant.  But  don’t  worry  because  it’s  not  going  to  happen.”

For  the  blast  of  a  supernova  explosion  to  kill  you,  he  explained,  you  would  have  to  be“ridiculously  close”—probably  within  ten  light-years  or  so.  “The  danger  would  be  varioustypes  of  radiation—cosmic  rays  and  so  on.”  These  would  produce  fabulous  auroras,shimmering  curtains  of  spooky  light  that  would  fill  the  whole  sky.  This  would  not  be  a  goodthing.  Anything  potent  enough  to  put  on  such  a  show  could  well  blow  away  themagnetosphere,  the  magnetic  zone  high  above  the  Earth  that  normally  protects  us  fromultraviolet  rays  and  other  cosmic  assaults.  Without  the  magnetosphere  anyone  unfortunateenough  to  step  into  sunlight  would  pretty  quickly  take  on  the  appearance  of,  let  us  say,  anovercooked  pizza.

The  reason  we  can  be  reasonably  confident  that  such  an  event  won’t  happen  in  our  cornerof  the  galaxy,  Thorstensen  said,  is  that  it  takes  a  particular  kind  of  star  to  make  a  supernova  inthe  first  place.  A  candidate  star  must  be  ten  to  twenty  times  as  massive  as  our  own  Sun  and“we  don’t  have  anything  of  the  requisite  size  that’s  that  close.  The  universe  is  a  mercifully  bigplace.”  The  nearest  likely  candidate  he  added,  is  Betelgeuse,  whose  various  sputterings  havefor  years  suggested  that  something  interestingly  unstable  is  going  on  there.  But  Betelgeuse  isfifty  thousand  light-years  away.

Only  half  a  dozen  times  in  recorded  history  have  supernovae  been  close  enough  to  bevisible  to  the  naked  eye.  One  was  a  blast  in  1054  that  created  the  Crab  Nebula.  Another,  in1604,  made  a  star  bright  enough  to  be  seen  during  the  day  for  over  three  weeks.  The  mostrecent  was  in  1987,  when  a  supernova  flared  in  a  zone  of  the  cosmos  known  as  the  LargeMagellanic  Cloud,  but  that  was  only  barely  visible  and  only  in  the  southern  hemisphere—andit  was  a  comfortably  safe  169,000  light-years  away.

Supernovae  are  significant  to  us  in  one  other  decidedly  central  way.  Without  them  wewouldn’t  be  here.  You  will  recall  the  cosmological  conundrum  with  which  we  ended  the  firstchapter—that  the  Big  Bang  created  lots  of  light  gases  but  no  heavy  elements.  Those  camelater,  but  for  a  very  long  time  nobody  could  figure  out    how  they  came  later.  The  problem  wasthat  you  needed  something  really  hot—hotter  even  than  the  middle  of  the  hottest  stars—toforge  carbon  and  iron  and  the  other  elements  without  which  we  would  be  distressingly immaterial.  Supernovae  provided  the  explanation,  and  it  was  an  English  cosmologist  almostas  singular  in  manner  as  Fritz  Zwicky  who  figured  it  out.

He  was  a  Yorkshireman  named  Fred  Hoyle.  Hoyle,  who  died  in  2001,  was  described  in  anobituary  in  Nature  as  a  “cosmologist  and  controversialist”  and  both  of  those  he  most  certainlywas.  He  was,  according  to  Nature  ’s  obituary,  “embroiled  in  controversy  for  most  of  his  life”

and  “put  his  name  to  much  rubbish.”  He  claimed,  for  instance,  and  without  evidence,  that  theNatural  History  Museum’s  treasured  fossil  of  an  Archaeopteryx  was  a  forgery  along  the  linesof  the  Piltdown  hoax,  causing  much  exasperation  to  the  museum’s  paleontologists,  who  had  tospend  days  fielding  phone  calls  from  journalists  from  all  over  the  world.  He  also  believed  thatEarth  was  not  only  seeded  by  life  from  space  but  also  by  many  of  its  diseases,  such  asinfluenza  and  bubonic  plague,  and  suggested  at  one  point  that  humans  evolved  projectingnoses  with  the  nostrils  underneath  as  a  way  of  keeping  cosmic  pathogens  from  falling  intothem.

It  was  he  who  coined  the  term  “Big  Bang,”  in  a  moment  of  facetiousness,  for  a  radiobroadcast  in  1952.  He  pointed  out  that  nothing  in  our  understanding  of  physics  could  accountfor  why  everything,  gathered  to  a  point,  would  suddenly  and  dramatically  begin  to  expand.

Hoyle  favored  a  steady-state  theory  in  which  the  universe  was  constantly  expanding  andcontinually  creating  new  matter  as  it  went.  Hoyle  also  realized  that  if  stars  imploded  theywould  liberate  huge  amounts  of  heat—100  million  degrees  or  more,  enough  to  begin  togenerate  the  heavier  elements  in  a  process  known  as  nucleosynthesis.  In  1957,  working  withothers,  Hoyle  showed  how  the  heavier  elements  were  formed  in  supernova  explosions.  Forthis  work,  W.  A.  Fowler,  one  of  his  collaborators,  received  a  Nobel  Prize.  Hoyle,  shamefully,did  not.

According  to  Hoyle’s  theory,  an  exploding  star  would  generate  enough  heat  to  create  all  thenew  elements  and  spray  them  into  the  cosmos  where  they  would  form  gaseous  clouds—theinterstellar  medium  as  it  is  known—that  could  eventually  coalesce  into  new  solar  systems.

With  the  new  theories  it  became  possible  at  last  to  construct  plausible  scenarios  for  how  wegot  here.  What  we  now  think  we  know  is  this:

About  4.6  billion  years  ago,  a  great  swirl  of  gas  and  dust  some  15  billion  miles  acrossaccumulated  in  space  where  we  are  now  and  began  to  aggregate.  Virtually  all  of  it—99.9percent  of  the  mass  of  the  solar  system—went  to  make  the  Sun.  Out  of  the  floating  materialthat  was  left  over,  two  microscopic  grains  floated  close  enough  together  to  be  joined  byelectrostatic  forces.  This  was  the  moment  of  conception  for  our  planet.  All  over  the  inchoatesolar  system,  the  same  was  happening.  Colliding  dust  grains  formed  larger  and  larger  clumps.

Eventually  the  clumps  grew  large  enough  to  be  called  planetesimals.  As  these  endlesslybumped  and  collided,  they  fractured  or  split  or  recombined  in  endless  random  permutations,but  in  every  encounter  there  was  a  winner,  and  some  of  the  winners  grew  big  enough  todominate  the  orbit  around  which  they  traveled.

It  all  happened  remarkably  quickly.  To  grow  from  a  tiny  cluster  of  grains  to  a  baby  planetsome  hundreds  of  miles  across  is  thought  to  have  taken  only  a  few  tens  of  thousands  of  years.

In  just  200  million  years,  possibly  less,  the  Earth  was  essentially  formed,  though  still  moltenand  subject  to  constant  bombardment  from  all  the  debris  that  remained  floating  about.

At  this  point,  about  4.5  billion  years  ago,  an  object  the  size  of  Mars  crashed  into  Earth,blowing  out  enough  material  to  form  a  companion  sphere,  the  Moon.  Within  weeks,  it  isthought,  the  flung  material  had  reassembled  itself  into  a  single  clump,  and  within  a  year  it  had formed  into  the  spherical  rock  that  companions  us  yet.  Most  of  the  lunar  material,  it  isthought,  came  from  the  Earth’s  crust,  not  its  core,  which  is  why  the  Moon  has  so  little  ironwhile  we  have  a  lot.  The  theory,  incidentally,  is  almost  always  presented  as  a  recent  one,  butin  fact  it  was  first  proposed  in  the  1940s  by  Reginald  Daly  of  Harvard.  The  only  recent  thingabout  it  is  people  paying  any  attention  to  it.

When  Earth  was  only  about  a  third  of  its  eventual  size,  it  was  probably  already  beginning  toform  an  atmosphere,  mostly  of  carbon  dioxide,  nitrogen,  methane,  and  sulfur.  Hardly  the  sortof  stuff  that  we  would  associate  with  life,  and  yet  from  this  noxious  stew  life  formed.  Carbondioxide  is  a  powerful  greenhouse  gas.  This  was  a  good  thing  because  the  Sun  wassignificantly  dimmer  back  then.  Had  we  not  had  the  benefit  of  a  greenhouse  effect,  the  Earthmight  well  have  frozen  over  permanently,  and  life  might  never  have  gotten  a  toehold.  Butsomehow  life  did.

For  the  next  500  million  years  the  young  Earth  continued  to  be  pelted  relentlessly  bycomets,  meteorites,  and  other  galactic  debris,  which  brought  water  to  fill  the  oceans  and  thecomponents  necessary  for  the  successful  formation  of  life.  It  was  a  singularly  hostileenvironment  and  yet  somehow  life  got  going.  Some  tiny  bag  of  chemicals  twitched  andbecame  animate.  We  were  on  our  way.

Four  billion  years  later  people  began  to  wonder  how  it  had  all  happened.  And  it  is  there  thatour  story  next  takes  us.

PART    II  THE  SIZE  OF  THE  EARTHNature  and  Nature’s  laws  lay  hid  innight;God  said,