我与自然之浩大最为生动的一次遭遇，是在多年前的爱琴海。当时，我与妻子正在希腊群岛度假。我们租了一艘帆船，从比雷埃夫斯出发，一路往南，沿着海岸平稳行驶，离港口大概还有三四英里。在夏天的浓雾中，对岸看起来一片阴郁苍茫，仿佛一条米黄色的缎带。通过双筒望远镜，也只能从粼粼波光中依稀辨认出房屋和建筑的碎片。
穿过苏尼恩岬之后，向西转，往伊德拉岛驶去。短短的几个小时之内，所有的陆地和船支都消失了。环顾四周，唯一所见的就是海水，向四面八方无尽绵延开去，逐波万里，直至海天交接。天容海色之间，我觉得自己像一粒微尘，被奇诡的机缘错置于此。
自然学家、生物学家、哲学家、画家、诗人都曾经殚精竭虑，以表达我们身处的这个大千世界中万物的特征。有的多刺，有的光滑，有的圆润，有的参差不齐。明亮，或者暗淡。淡紫色。雨滴的旋律。在世间万物的各种特征中，没有一种像“尺寸”那么直接而关键。大 VS 小。有意无意的，我们总是在衡量和比较自己的身形大小，相对于他人、动物、树木、海洋、高山。无论如何自诩聪明，我们呈现给世界的第一张正式名片，是我们的身体尺寸、大小，最简单的体积。我估计，在人类探知宇宙的意识深处，必然存有一份纯粹关于大小与规模的清单，从原子、细菌，到人类、海洋、行星，恒星。最令人印象深刻的增补大都出现在这份清单的“大”端。简单的说，宇宙变得越来越大了。其距离与规模每增加一个新的级别，我们就不得不对自己所身处的世界进行重新定义。
迄今为止，探索宇宙最远之距离者，是一个叫加思·伊林沃思（Garth Illingworth）的人。这位天文学家就职于加州大学圣塔克鲁兹分校，他研究的星系距离我们如此遥远，其光线穿越了130亿年才到达地球。而他的办公室只有十几平米大小，连个转身的地方都没有，塞满了桌子、椅子、书架、计算机、散落的论文、《自然》杂志，还有一个小冰箱和一个微波炉，供熬夜研究时补充能量所用。
和如今绝大多数职业天文学家一样，伊林沃思教授并不直接通过望远镜观察宇宙。他的图像由远程控制获得——非常遥远。先是哈勃望远镜（每97分钟绕地球一周，高高在上，远离地球大气层的扭曲干扰）拍摄星系的数字照片，传递到其他的轨道卫星，再由这些轨道卫星转送至一个由地面天线构成的网络, 最终将信号传送到马里兰州格林贝尔特市的格拉德航天飞行中心（Goddard Space Flight Center）。在这里，数据被上传到一个安全的网站，伊林沃思教授可以通过办公室的计算机获得这些数据。
伊林沃思教授迄今为止观测到的最远的星系叫UDFj-39546284，最早记录于2011年年初。这个星系距离地球大概100，000，000，000，000，000，000，000英里。在遥远的夜空中，它看起来就像一个微弱的红点。之所以是红色的，是因为在上百亿年孤独的穿越之旅中，光的波长被拉的越来越长。这个星系的实际颜色是蓝色，是最为炙热的恒星颜色。它比我们的星系——银河系要小20倍。UDFj-39546284是宇宙中最早形成的一批星系之一。
“那个小红点极远极远”，伊林沃思教授最近告诉我。他今年65岁，面色红润，一头浓密的金发，略呈红色。戴一副线框眼镜，笑容明朗而亲切，“我常常想，若是置身那里，环顾四周，不知会是什么感觉？”
衡量人类文明进展的标准之一，就是规模不断扩张的地图。在伊拉克基尔库克市发现的一块公元前25世纪的古泥简，描述了两山之间一块河谷的土地，并标明其面积约354iku（相当于30公顷）。在最早的宇宙学文献中，如公元前1500年的《巴比伦史诗》，认为海洋、大陆和天空都是有限的，但没有关于其尺寸的估测。古希腊人，包括荷马，认为地球是一个圆形的平原，海洋覆盖其上，而希腊位于中心，但也没有对其规模的估量。公元前6世纪，古希腊哲学家阿那克西曼德（历史上第一个绘制地图的人）和他的学生那克西米尼提出，星星是吸附于一个巨大的水晶球上。同样，没有关于尺寸的数字。
地球是第一个被准确测量的庞然大物。公元前3世纪，亚历山大图书馆馆长埃拉托斯特尼，一位卓越的地理学家，从旅行者那里听到一则有趣的消息：6月21日，即夏至正午，亚历山大港南部的小镇赛伊尼（今阿思温）一口极深的井中，太阳直射井底，没有留下一丝阴影。很显然，当时太阳正处于那口井的天顶位置（在钟表发明之前，人们对“正午”的定义就是，太阳升至当地天空最高位置的时刻，无论是否完全垂直）。埃拉托斯特尼知道，在亚历山大，当时太阳并非在天顶，而是偏斜了7.2度（大约一个圆周的五十分之一）——这一数字，他通过测量地面一根木棍的阴影长度即可知道。太阳在一个地方处于天顶，在另外一个地方却不是，显然是地球的曲度所致。埃拉托斯特尼由此推算，如果他知道从亚历山大城到赛伊尼的距离，地球的周长就应该是它的五十倍。过路的商人告诉他，从亚历山大到赛伊尼，一只骆驼要走50天，而一只骆驼一天内能走100斯塔蒂亚（stadia ，古希腊的长度单位，相当于185米）。这位地理学家由此估算，亚历山大与赛伊尼之间的距离大概是570英里，而地球的周长应该是50*570英里，即28500英里。与现代测量的结果相比，这个数字的误差不超过15%。考虑到他是以骆驼作为测量计，不得不说是一个惊人的成就。
以古希腊人的聪明才智，仍然无法测量出太阳系的尺寸。这一发现要等到2000年以后望远镜的发明。1672年，法国天文学家让·里歇尔在卡宴布（南美洲北海岸附近的法属圭亚那地区）观测火星，而他的同事格罗范尼·卡西尼在法国巴黎观测这颗红色的行星。结合两次观测之间的视差或角度差，他们计算出从地球到火星的距离 大约为8700万英里。利用这一数据，天文学家又测算出地球到太阳的距离大约为1亿英里。
几年后，牛顿成功测量出从地球到最近的恒星（除太阳之外）之间的距离。也只有牛顿，这一成就在他一生的成就中几乎不值一提。如果恒星是与太阳相似的星体，本质光度（intrinsic luminosity）相同，那么，牛顿问道，太阳得有多远，才能看起来像它邻近的恒星一样黯淡？”
他的计算过程写在一本手稿里，鹅毛笔蘸着橡树汁提炼的墨水，潦草得几乎难以辨识。但他准确的估算出，最近的恒星与地球之间的距离大约是太阳到地球之间距离的10万倍，粗略计算约为10万亿英里。后来，这一计算结果收入他的《原理》（principia）一书，标题为《恒星的距离》。
在牛顿的测量之前，这样的距离对人类来说是不可想象的。即使到今天，我们的经验中仍然没有什么能让我们与之关联起来。对绝大多数人来说，500英里／小时已经是能体验到的最快的速度了——那是一架喷气式飞机的速度，以这一速度前往离太阳系最近的恒星，大概要500万年才能到达目的地。即使乘坐地球上曾经制造出来的最快的火箭飞船，同样的旅程也要耗费10万年。按人类的寿命计算，得活上1000次。
20世纪早期，哈佛大学天文台的女天文学家亨丽爱塔·勒维特（Henrietta Leavitt）设计了一种新的方法测量更为遥远的恒星的距离。星空中有一种特殊的恒星叫“造父变星”（Cepheid variables）, 其亮度会随时间呈周期性变化。勒维特发现，这些恒星的光变周期（circle time）与本质亮度有很强的关联性。亮度越高的恒星，光变周期也越长。所以，只要测量一个恒星的光变周期，就可以推算出其本质亮度。然后，对比它的本质亮度与它在星空中的视亮度（人在地球上所看到的恒星亮度），就能推断它与地球之间的距离。就像夜间驾车的时候，只要知道对方前灯的瓦数，就能推算出它离你有多远。造父变星遍布于宇宙之间，就像太空高速空路的距离量尺。
利用勒维特的测量方法，天文学家在此后几年测量了银河系（2000亿个恒星的聚合）的尺寸。为了表达这种令人难以置信的尺寸与距离，20世纪的天文学家采用了一种新的距离单位——光年，即光在真空中一年时间内传播的距离，相当于6万亿英里。采用这种计量单位，离地球最近的恒星只有几个光年之远，而银河系的直径约为10万光年。也就是说，光从银河系的一边走到另一边，需要10万年。
银河系之外还有很多其他的星系，如仙女星座（Andromeda，离我们最近的星系之一）、玉夫座（Sculptor）、室女A（Messier 87）、麦林1号（Malin 1）、IC1101。根据勒维特的测量方法，星系之间的平均距离相当于20个银河系的直径，即两百万光年。如果有一个宇宙人可以不受距离或时间所限，在宇宙间闲庭信步，那么，这些巨大的星系看起来就像一个个发光的豪宅，散落在太空的黑暗郊外。据我们所知，星系是宇宙中最大的物体。如果按尺寸给宇宙中的实物列一个长长的清单，我们应该从亚原子粒子（如电子）开始，而以星系结束。
在过去的一个世纪里，天文学家探究的空间越来越深，距离越来越远，直至亿万光年之外，甚至更遥远的距离。于是，一个问题很自然的浮出水面，物质宇宙在尺寸上是否有一个尽头？如果我们制造出更大更灵敏的望远镜，能探测更微弱的光源，是否意味着我们能不断看到更远更远之外的物体？就像明朝的永乐皇帝巡视自己在紫禁城中的新宫殿，从一个房间到一个房间到一个房间，永无止境？
在此，我们必须考虑到距离与时间之间的奇妙关系。光的传播速度是186，000英里/秒，虽快，却并非无限。当我们注视外太空一个遥远的物体时，在光的发出与我们的接收之间已经有大量的时间过去了，我们当下所看到的只是光最初发出时的样子。也就是说，当我们将视线投向一个186，000英里之外的物体时，我们看到的其实是它一秒钟之前的样子；186，0000英里之外，则是十秒钟之前的样子，如此类推。所以，对于一些极其遥远的物体，我们所看到的只是它们在数百万，数千万年之前的样子。
另一个奇妙之处在于，自1920年代末以来，我们已经知道宇宙在膨胀，并在膨胀的过程中不断的变薄，冷却。通过测量膨胀率，我们能很好的估算出膨胀开始的时刻，即宇宙大爆炸——137亿年前，当行星、恒星、星系都还不存在时，整个宇宙由一团密度极大温度极高的纯能量构成。无论我们的太空望远镜多么巨大，我们都不可能看到比从宇宙大爆炸以来光线行走的距离更远的地方，超越这个距离的话，还没有足够的时间使得光线从遥远的距离传播过来。所以，我们所能看到的最大距离，只是可观测的宇宙（可观测的宇宙每天都在变大），但宇宙可以远远超出这个范围。
在圣塔克鲁兹的办公室，加思·伊林沃思和他的同事已经绘制和测量了可观测宇宙最远的边界，几乎超出了物理法则所允许的范围。可知宇宙中所存在的一切——海洋、天空、行星、恒星、脉冲星、类星体、暗物质、遥远的星系与星系团，构成恒星的巨型气体云——都聚集在一个可被人类观察与测量的统一体（cosmic sensorium）之中。
“时不时的”，伊林沃思教授说，“我会想，上帝啊，我们研究的都是些物理上永远不可能触碰到的东西。我们生活在一个中型星系下一个可怜的小行星里，却试图描述那样浩瀚无边的宇宙。怎么样才能以一种我们能理解的方式与之联系起来呢？”
地球上每一种文化中都有关于“自然母亲”的理念，但是，这个新的宇宙（比过去人类曾经构想过的任何东西都要大）在什么程度上属于自然的一部分呢？像伊林沃思这样的人，面对一个大到不可思议的宇宙地域（cosmic terrain），面对那些遥远的星系与恒星，遥远到它们的图像要经过数十亿年的传播才为我们肉眼所见，是如何感同身受的？他在太空地图上描绘的那些“红色小点”，与渥兹华斯与梭罗曾经描述过的风光属于同一自然吗？同属于山川草木的一部分吗？同属于主宰我们生死轮回的秩序的一部分吗？同属于我们对于所生存的世界的物理与情感观念的一部分吗？或者，它们只是被数字化了的抽象概念，沉默、不可触摸，只在原子与分子的构成（假说）上与我们类似？而我们人类蜗居在地球这颗小小行星上，又在何种程度上，与那数亿恒星同属于自然的一部分呢？
天体曾经被认为是神圣的，由迥异于地球的物质构成。亚里士多德认为，世间万物由四种元素构成：土、火、水、空气，而天体则是由第五种元素——以太（ether）构成，是永恒、完美、不可摧毁的。直到17世纪现代科学的诞生，我们才开始理解天堂与尘世之间的相似性。
1610年，伽里略用新的望远镜观察到太阳有黑色的斑点与瑕疵，从而结束了关于完美天体的信仰。1686年，牛顿提出万有引力定律，同时适用于苹果落地与行星绕日。牛顿进一步指出，一切自然规律都同时适用于天体与地球上的现象。此后的几个世纪，科学家利用对于地球上物理与化学的理解，估算出太阳在能量耗尽之前还能燃烧多久，确定恒星的化学构成，以及构建星系形成的模型。
即使在伽里略与牛顿之后，仍然有一个问题持续困扰着人们：生物与岩石、水、恒星在某种程度上是不同的吗？有生命的物质与无生命的物质有本质的差异吗？生机论者（vitalist）认为，生命体之有生命，源自某种特殊的本质，一种无形的精神或灵魂；而“机械论者”则认为，生命只是复杂的机器而已，与非生命物质遵循同样的物理与化学法则。19世纪后期，阿道夫·尤金·菲克与马克思·鲁伯纳，这两位德国生理学家独立测试了机械论的假设，他们煞费苦心的计算肌肉收缩、身体产热、以及其他生理活动所需的能量，并与食物中所含的化学能量进行对比。每一克脂肪、碳水化合物与蛋白质都有其能量对等物。到19世纪末期，鲁伯纳得出结论，一个生命体所消耗的能量与其从食物中获取的能量完全相等。生命体因此可以被视为生物滑轮和杠杆、电流、化学能源的复杂组合。构成我们身体的，与构成石头、水、与空气的，是同样的分子与原子。
但是，很多人仍然有一种挥之不去的感觉：人类与自然其他万物毕竟不同。这样的观念在美国画家乔治·库克（“哈德逊河画派”的代表人物之一）的《塔鲁拉瀑布》（1841）中表现的最为淋漓尽致。在这幅画中，人物被画的很小，站在一个深深的大峡谷的一角。群山巍峨，巨石嶙峋，汹涌的瀑布飞泻而下，直至峡谷的深底…… 在这种环境的映衬下，人类不仅在尺寸上显得微不足道，而且只是作为那个世界的见证者而存在，而不是那个世界的一部分，也永远不会是那个世界的一部分。就在几年前，拉尔夫·沃尔多·爱默生出版了著名的散文集《论自然》，同样将人类从自然中分离出去，至少在道德和精神领域——“人类堕落，自然屹立”。
如今，随着各种“回到自然”运动试图抵制现代技术所导致的混乱，气候变暖与其他环境问题渐成全球性意识，很多人开始对这个星球上的自然感到一种新的同情。但浩瀚的宇宙仍然遥不可及。夜空中那些微小的光点与太阳是相似的，同由构成我们的肉身的原子构成；茫茫太空从银河系一直延伸到其他星系，到更遥远的，光线需亿万年时间方可穿越的距离——我们也许可以从某种智识的角度理解这些新发现，但它们始终是令人困惑的抽象概念，甚至让人困扰，就像我们很难想像，我们每个人都曾经只是一颗没有思维心智的小胚芽。科学已经极大的拓展了宇宙的规模，但人类的情感现实仍然被禁锢在我们有生之年身体可以触摸的范围之内。18世纪的爱尔兰哲学家乔治·贝克莱曾说，整个宇宙都是我们心智的构建，思维之外并无物质现实。作为科学家，我无法接受这样的观念，但在情感与心理层面，我却与他甚有共鸣。当代科学所揭示的世界已经如此的抽离了我们的身体，就像色彩之于色盲。
关于我们在宇宙中的位置，最近的科学发现为这个问题增加了一个新的纬度。在科学历史上，我们第一次能对生命的发生率做出合理的估计。2009年3月，NASA发射了一个名为“开普勒”的太空望远镜，其任务是在其他恒星的“宜居带”搜寻类地行星和生命存在的迹象。“宜居带”是指在这一区域，温度不至于低到使水结冰，也不至于高到令其沸腾。出于各种原因，生物学家和化学家都相信，液态水是生命出现的基本条件，即使那里的生命可能与地球上的生命完全不同。“开普勒”已经发现了数十个这样的行星。我们可以初步估计，3%的恒星都伴有一个可以支持生命的行星。地球上生命物质的总数——除人类之外，还包括所有的动植物、细菌和绿藻类层——只是构成了地球质量的0.00000001%。将这一数字与开普勒太空望远镜的探测数据相结合，再假设所有维持生命的行星都确有生命，我们可以总结，在可视宇宙中存在生命的星球比例大约为0.000000000000001%，也就是一万亿分之一。
如果真是某种宇宙智能创造了宇宙，那么生命似乎只能是一种事后考虑。如果生命起源于一种随机的过程，那么它的一点一滴都需要大量的无生命物质作为基础。这些发现都让我们不得不思考自己在宇宙中的意义。
几十年前的那一次爱琴海之旅，在绵延无尽的海天之间，是我对无限性的一次惊鸿一瞥。那是一种我从未体验过的情感，伴随着敬畏、超验、恐惧、庄严、迷惑、疏离和难以置信。我将航向设置为255度，相信我的指南针——一个小小的数字罗盘和一小块旋转的金属，期待最好的结果。几个小时后，仿佛魔术一般，一小块淡赭色的土地出现在眼前，离我们越来越近，那里有房子，有床，还有其他的人类。
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