如何直观地体验一亿年的时间尺度?

如何直观地体验一亿年的时间尺度?

瞻云,先让一部分知识有趣起来

让我们来一场硬核穿越,见证 1 亿年的奇迹吧!

你眨一次眼睛,平均用时 0.25s。

这一瞬间,旅行者 1 号便足以飞出 4km,相当于标准操场 10 圈。

……

嗨,朋友我们,我们一起来穿越,玩一场时间和空间的游戏。

我们就穿越到 1 亿年前。

白垩纪!

此时正好迎来了晚白垩纪的第一个时期——森诺曼期(Cenomanian)。

这个时期,大陆板块是这样的[1]

大陆板块刚刚分裂出了今天的雏形

生活的动物是这样的:

而此时我们的祖先,还是类似这样的形态:

始祖兽(Eomaia,1.25 亿年前)

此时,我们穿越到祖先的身体里,旅行者 1 号也穿越到这里开始出发。

1 秒

这个期间,定义为铯 -133 原子基态两个超精细结构能级之间跃迁辐射周期的 9192631770 倍[2]

在你眨眼的一瞬间,铯 -133 的能级已经跃迁辐射了 2298157942.5 次。

10 秒

你在早期真兽祖先身体里,捕捉一次昆虫的时间。

1 分钟

你完成一次攀爬的时间,旅行者 1 号飞出了 1000 多公里。

1 小时

你打个盹的时间。

这个时间,旅行者 1 号飞出数万公里,超过地球的同步卫星轨道。

1 天

你正常作息的基本周期。

旅行者 1 号已经飞出 100 多万公里,超过地月轨道数倍。

1 年

在早期真兽祖先身体里,你已经到了壮年,可能有了很多后代。

旅行者 1 号飞出了 5 亿多公里,超过地日轨道的三倍。

10 年

你已经在祖先的身体里进行了 2~5 个轮回。

旅行者 1 号飞出了几十亿公里,超出了冥王星轨道。

不久后,旅行者 1 号回望地球, 拍下了著名的照片——《暗淡蓝点》。

绿色为旅行者 1 号拍摄位置
暗淡蓝点

我们的母星地球,在如此遥远的距离上,仅仅只是一个看起来毫不起眼的像素点。

随后几十年,旅行者 1 号飞出了日球顶层。

100 年

这是你人类身体的最大寿命,此时你已经在祖先的身体里轮回了数十代。

旅行者 1 号飞出几百亿公里,但此时依旧没有到达奥尔特云(太阳系外围结构)。

1000 年

这个时间,你已经觉得有点漫长了,相当于中国古代北宋到达今天的时间。

此时你察觉祖先的身体已经发生了一定的形态变化。

旅行者 1 号飞出了几千亿公里,但也仅仅进入了奥尔特云。

奥尔特云的半径为 2000~5000——50000~100000 个天文单位。
(0.03~0.08 光年)——(0.79~1.58 光年)

1 万年

你觉得很漫长很漫长了,相当于人类农业文明发端到今天。你发现祖先的身体,终于有了比较明显的变化,但整体形态变化不大。

旅行者 1 号飞出了数万亿公里,但依旧在奥尔特云的范围内。

此时它终于飞行了接近 1 光年,到了奥尔特云的边界,即将飞出广义上的太阳系。

太阳系内部结构大小与奥尔特云的对比

10 万年

早期哺乳动物的代系很快,这个时间你已经看到我们的祖先诞生了全新的物种后裔。

旅行者 1 号飞出了数光年,如果愿意,它可以到三体母星(半人马座α星)来一场遨游。

100 万年

你见证了越来越多的物种分支,但你的整体形态大小变化并不大。

旅行者 1 号飞出了数十光年,它刚刚飞出了本星际云。

本星际云大约 30 光年大小

1000 万年

你已经见证了大量物种的诞生和灭绝。

但在你的眼里,哺乳动物祖先体型依旧很小,主要生活在洞穴和夜晚,甚至连视觉都是黑白色的。

然而你不知道的是,你身体里已经发生了悄然的变化,已经种下了未来所有真兽动物的演化种子。

  • 从分子生物学的角度,至少 9000 万年前,现生真兽哺乳动物的共同祖先已经起源,但化石证据还没有出现[3]
红圈为真兽,最上面的分支为灵长总目

此时,旅行者 1 号飞出了数百光年,它刚刚飞出了本星系泡。

本星系泡大约 300 光年大小

2000 万年

这个时间如此的漫长,你已经在祖先身体里轮回了数百万代。

在你不知不觉中,我们的灵长目祖先,在 8000 万年前已经悄然起源[4]

旅行者 1 号飞出了近 1 千光年,正在猎户臂上遨游。

3000 万年

时间来到了 7000 万年前,不知不觉,你已经在祖先身体里轮回了上千万代。

比这个时间稍晚一点点的 6600 万年前,天降陨石,造成了白垩纪—古近纪灭绝事件。

这次灭绝事件,一波带走非鸟恐龙的同时,也带走了大型海爬。

恐龙灭绝后,哺乳动物迎来了大辐射发展。

旅行者 1 号依旧在猎户臂上遨游。

4000 万年

恐龙灭绝后,过了 1000 万年的时间,来到 6000 万年前,哺乳动物的体型开始“迅速”增大。

相比起早期哺乳动物,它们的寿命得到普遍的延长。

早期灵长类更猴(Plesiadapis)已经能达到 2 公斤的体重,相当于中小型兔子大小。

旅行者 1 号依旧在猎户臂上遨游。

5000 万年

你见证了灵长类祖先在树栖生态位上的辐射发展。尤其是这个时期,你见证了一个非常关键的变化。

我们祖先再次发展出了丢失了上亿年的彩色视觉。

这一时期前后,早期灵长类中分化出了一支特别的类群——简鼻亚目。

它们的视觉再次适应了白天,开始夜伏昼出。

其中一些类群 X 染色体上的视蛋白基因发生变异,再次出现了三色视觉。

三色视觉除了方便采集水果外,也在繁衍上起到重要作用。除了人类外,很多灵长类发情时,都会有着鲜艳的屁股。

最早出现三视觉的灵长类动物,以阿喀琉斯基猴为代表。

阿喀琉斯基猴

旅行者 1 号已经飞出了 2000 多光年,但依旧在猎户臂上遨游。

6000 万年

经过如此漫长的时间,灵长类的体型正在继续大型化。

此时正是 4000 万年前,其中一批灵长类通过白令海峡踏入了美洲大陆,并最终在中美洲和南美洲丛林里繁衍生息,因此它们被称为新世界猴。

在分类学,因为它们具有宽阔的鼻子,称为阔鼻下目。阔鼻下目的灵长类仅仅只有部分拥有三色视觉。

没有踏上美洲大陆的灵长类,被称为旧世界猴,因为拥有更加狭窄的鼻子,因此又被称为狭鼻下目,它们全部拥有三色视觉。

中华曙猿(Eosimias sinensis)位于新 / 旧世界猴的基干位置[5]

中华曙猿

旅行者 1 号依旧在猎户臂上遨游。

7000 万年

灵长类的体型终于实现了中大型化,并且分化出了人猿总科和猴总科。

3500 万年前的原上猿和埃及猿是最古老的旧世界猴,虽然它们被称为猿,但却是猴和猿的共同祖先。

埃及猿复原图

灵长类体型大型化后,为了增强抓握能力,它们发展出了对生拇指。

这虽然是一个非常小的变化,但却为未来古猿和人科的崛起,埋下了巨大的伏笔。

此时,板块也在继续发生变化。

南极冰川形成的同时,青藏高原也已经隆起,并很快上升到了 3000 米的高度。而非洲板块和欧洲板块大陆架的撞击,也使得东非的高度开始逐渐抬升。同时在接下来的 1000 万年的时间,形成了长达 6500 公里的东非大裂谷。

人类演化有了地理和环境基础。

体型大型化后,脑容量也有了前所未有的增加。

猴子的大脑皮层面积相当于老鼠大脑皮层面积的 100 倍,厚度超过 2 倍。

此时,旅行者 1 号依旧在猎户臂上遨游。

8000 万年

你正在见证早期古猿祖先体型的继续大型化。

2000 万年前的原康修尔猿,是迄今发现最古老的古猿。

尾巴的消失可能早在 3000 万年前~2500 万年前的时间范围,而分子生物学却发现,尾巴退化的时间在 2500 万年前。

旅行者 1 号已经飞出了接近 4000 光年,猎户臂宽 3500 光年,长 1 万光年,旅行者 1 号终于可以尝试离开猎户臂了。

9000 万年

你正在见证人科的诞生!

1250 万年前分支出去的古猿为西瓦古猿,可能是今天所有猩猩亚科动物的祖先。它们素食或偶尔吃无脊椎动物,它们的后代最终再次返回森林,适应了森林环境。

我们祖先则更加适应直立,一步步走向草原,分支出了人亚科。

人亚科中最早分支出去的是大猩猩祖先,时间大约是 800 万年前。

随后分支出去的黑猩猩和倭黑猩猩,它们与人类大约存在 400~600 万年的亲缘差距。

同我们与黑猩猩最近共同祖先最为接近的动物,是 700 万年前的乍得沙赫人。

再之后,随着南方古猿的诞生,终于迎来了人类演化时代。

旅行者 1 号依旧只能尝试飞出猎户臂。

1 亿年

最终,你见证了人类的诞生!

甚至人类并不是在最后 1000 年中诞生的,而是在最后 200~300 万年中诞生的。

在这一亿年的时间里,你见证了大陆板块的移动,见证了人类从早期真兽演化而来的奇迹,见证了脑容量的膨胀,见证了智慧的诞生。

然而……

如此漫长的时间,旅行 1 号的速度那么的快。

经过 1 亿年,它此时飞行的距离不到 5000 光年,依旧无法纵向飞跃猎虎臂。

如果旅行者 1 号要继续飞出银河系,它需要用数十亿的时间。

这个时间足足相当于太阳系和地球再次诞生一次。

旅行者 1 号飞出本星系群需要数千亿年的时间,已经大大超过宇宙的年龄。

本星系群的大小是 1000 万光年。

然而这仅仅只是宇宙中很小很小的一个点。

室女超星系团拥有 1 亿光年大小,本星系群只相当于它的一个角落。

室女超星系团又是达到 5.2 亿光年大小的拉尼亚凯亚超星系团的一部分。

而拉尼亚凯亚超星系团又是双鱼 - 鲸鱼座超星系团复合的一部分。

比双鱼 - 鲸鱼座超星系团复合,更大的宇宙结构还有长达 100 亿光年的武仙 - 北冕座长城。

武仙 - 北冕座长城

这些结构虽然已经足够的庞大,但依旧只是可观测宇宙的一部分:

可观测宇宙直径 930 亿光年

而真实宇宙的大小,对于人类是完全未知的。

有观点认为,真实宇宙大小是可观测宇宙的 251 倍,也有认为是 10^23 倍。

但即便是 251 倍大小,也已经远远超出了人类的直观想象。

光穿过也需要 20 万亿年以上的时间。

那么,现在你能想象一亿年的时间尺度了吗?