我與自然之浩大最為生動的一次遭遇，是在多年前的愛琴海。當時，我與妻子正在希臘群島度假。我們租了一艘帆船，從比雷埃夫斯出發，一路往南，沿著海岸平穩行駛，離港口大概還有三四英里。在夏天的濃霧中，對岸看起來一片陰鬱蒼茫，彷彿一條米黃色的緞帶。通過雙筒望遠鏡，也只能從粼粼波光中依稀辨認出房屋和建築的碎片。
穿過蘇尼恩岬之後，向西轉，往伊德拉島駛去。短短的幾個小時之內，所有的陸地和船支都消失了。環顧四周，唯一所見的就是海水，向四面八方無盡綿延開去，逐波萬里，直至海天交接。天容海色之間，我覺得自己像一粒微塵，被奇詭的機緣錯置於此。
自然學家、生物學家、哲學家、畫家、詩人都曾經殫精竭慮，以表達我們身處的這個大千世界中萬物的特徵。有的多刺，有的光滑，有的圓潤，有的參差不齊。明亮，或者暗淡。淡紫色。雨滴的旋律。在世間萬物的各種特徵中，沒有一種像“尺寸”那麼直接而關鍵。大 VS 小。有意無意的，我們總是在衡量和比較自己的身形大小，相對於他人、動物、樹木、海洋、高山。無論如何自詡聰明，我們呈現給世界的第一張正式名片，是我們的身體尺寸、大小，最簡單的體積。我估計，在人類探知宇宙的意識深處，必然存有一份純粹關於大小與規模的清單，從原子、細菌，到人類、海洋、行星，恆星。最令人印象深刻的增補大都出現在這份清單的“大”端。簡單的說，宇宙變得越來越大了。其距離與規模每增加一個新的級別，我們就不得不對自己所身處的世界進行重新定義。
迄今為止，探索宇宙最遠之距離者，是一個叫加思·伊林沃思（Garth Illingworth）的人。這位天文學家就職於加州大學聖塔克魯茲分校，他研究的星系距離我們如此遙遠，其光線穿越了130億年才到達地球。而他的辦公室只有十幾平米大小，連個轉身的地方都沒有，塞滿了桌子、椅子、書架、計算機、散落的論文、《自然》雜誌，還有一個小冰箱和一個微波爐，供熬夜研究時補充能量所用。
和如今絕大多數職業天文學家一樣，伊林沃思教授並不直接通過望遠鏡觀察宇宙。他的圖像由遠程控制獲得——非常遙遠。先是哈勃望遠鏡（每97分鐘繞地球一週，高高在上，遠離地球大氣層的扭曲干擾）拍攝星系的數字照片，傳遞到其他的軌道衛星，再由這些軌道衛星轉送至一個由地面天線構成的網絡, 最終將信號傳送到馬里蘭州格林貝爾特市的格拉德航天飛行中心（Goddard Space Flight Center）。在這裡，數據被上傳到一個安全的網站，伊林沃思教授可以通過辦公室的計算機獲得這些數據。
伊林沃思教授迄今為止觀測到的最遠的星系叫UDFj-39546284，最早記錄於2011年年初。這個星系距離地球大概100，000，000，000，000，000，000，000英里。在遙遠的夜空中，它看起來就像一個微弱的紅點。之所以是紅色的，是因為在上百億年孤獨的穿越之旅中，光的波長被拉的越來越長。這個星系的實際顏色是藍色，是最為炙熱的恆星顏色。它比我們的星系——銀河系要小20倍。UDFj-39546284是宇宙中最早形成的一批星系之一。
“那個小紅點極遠極遠”，伊林沃思教授最近告訴我。他今年65歲，面色紅潤，一頭濃密的金髮，略呈紅色。戴一副線框眼鏡，笑容明朗而親切，“我常常想，若是置身那裡，環顧四周，不知會是什麼感覺？”
衡量人類文明進展的標準之一，就是規模不斷擴張的地圖。在伊拉克基爾庫克市發現的一塊公元前25世紀的古泥簡，描述了兩山之間一塊河谷的土地，並標明其面積約354iku（相當於30公頃）。在最早的宇宙學文獻中，如公元前1500年的《巴比倫史詩》，認為海洋、大陸和天空都是有限的，但沒有關於其尺寸的估測。古希臘人，包括荷馬，認為地球是一個圓形的平原，海洋覆蓋其上，而希臘位於中心，但也沒有對其規模的估量。公元前6世紀，古希臘哲學家阿那克西曼德（歷史上第一個繪製地圖的人）和他的學生那克西米尼提出，星星是吸附於一個巨大的水晶球上。同樣，沒有關於尺寸的數字。
地球是第一個被準確測量的龐然大物。公元前3世紀，亞歷山大圖書館館長埃拉託斯特尼，一位卓越的地理學家，從旅行者那裡聽到一則有趣的消息：6月21日，即夏至正午，亞歷山大港南部的小鎮賽伊尼（今阿思溫）一口極深的井中，太陽直射井底，沒有留下一絲陰影。很顯然，當時太陽正處於那口井的天頂位置（在鐘錶發明之前，人們對“正午”的定義就是，太陽昇至當地天空最高位置的時刻，無論是否完全垂直）。埃拉託斯特尼知道，在亞歷山大，當時太陽並非在天頂，而是偏斜了7.2度（大約一個圓周的五十分之一）——這一數字，他通過測量地面一根木棍的陰影長度即可知道。太陽在一個地方處於天頂，在另外一個地方卻不是，顯然是地球的曲度所致。埃拉託斯特尼由此推算，如果他知道從亞歷山大城到賽伊尼的距離，地球的周長就應該是它的五十倍。過路的商人告訴他，從亞歷山大到賽伊尼，一隻駱駝要走50天，而一隻駱駝一天內能走100斯塔蒂亞（stadia ，古希臘的長度單位，相當於185米）。這位地理學家由此估算，亞歷山大與賽伊尼之間的距離大概是570英里，而地球的周長應該是50*570英里，即28500英里。與現代測量的結果相比，這個數字的誤差不超過15%。考慮到他是以駱駝作為測量計，不得不說是一個驚人的成就。
以古希臘人的聰明才智，仍然無法測量出太陽系的尺寸。這一發現要等到2000年以後望遠鏡的發明。1672年，法國天文學家讓·裡歇爾在卡宴布（南美洲北海岸附近的法屬圭亞那地區）觀測火星，而他的同事格羅範尼·卡西尼在法國巴黎觀測這顆紅色的行星。結合兩次觀測之間的視差或角度差，他們計算出從地球到火星的距離 大約為8700萬英里。利用這一數據，天文學家又測算出地球到太陽的距離大約為1億英里。
幾年後，牛頓成功測量出從地球到最近的恆星（除太陽之外）之間的距離。也只有牛頓，這一成就在他一生的成就中幾乎不值一提。如果恆星是與太陽相似的星體，本質光度（intrinsic luminosity）相同，那麼，牛頓問道，太陽得有多遠，才能看起來像它鄰近的恆星一樣黯淡？”
他的計算過程寫在一本手稿裡，鵝毛筆蘸著橡樹汁提煉的墨水，潦草得幾乎難以辨識。但他準確的估算出，最近的恆星與地球之間的距離大約是太陽到地球之間距離的10萬倍，粗略計算約為10萬億英里。後來，這一計算結果收入他的《原理》（principia）一書，標題為《恆星的距離》。
在牛頓的測量之前，這樣的距離對人類來說是不可想象的。即使到今天，我們的經驗中仍然沒有什麼能讓我們與之關聯起來。對絕大多數人來說，500英里／小時已經是能體驗到的最快的速度了——那是一架噴氣式飛機的速度，以這一速度前往離太陽系最近的恆星，大概要500萬年才能到達目的地。即使乘坐地球上曾經制造出來的最快的火箭飛船，同樣的旅程也要耗費10萬年。按人類的壽命計算，得活上1000次。
20世紀早期，哈佛大學天文臺的女天文學家亨麗愛塔·勒維特（Henrietta Leavitt）設計了一種新的方法測量更為遙遠的恆星的距離。星空中有一種特殊的恆星叫“造父變星”（Cepheid variables）, 其亮度會隨時間呈週期性變化。勒維特發現，這些恆星的光變週期（circle time）與本質亮度有很強的關聯性。亮度越高的恆星，光變週期也越長。所以，只要測量一個恆星的光變週期，就可以推算出其本質亮度。然後，對比它的本質亮度與它在星空中的視亮度（人在地球上所看到的恆星亮度），就能推斷它與地球之間的距離。就像夜間駕車的時候，只要知道對方前燈的瓦數，就能推算出它離你有多遠。造父變星遍佈於宇宙之間，就像太空高速空路的距離量尺。
利用勒維特的測量方法，天文學家在此後幾年測量了銀河系（2000億個恆星的聚合）的尺寸。為了表達這種令人難以置信的尺寸與距離，20世紀的天文學家採用了一種新的距離單位——光年，即光在真空中一年時間內傳播的距離，相當於6萬億英里。採用這種計量單位，離地球最近的恆星只有幾個光年之遠，而銀河系的直徑約為10萬光年。也就是說，光從銀河系的一邊走到另一邊，需要10萬年。
銀河系之外還有很多其他的星系，如仙女星座（Andromeda，離我們最近的星系之一）、玉夫座（Sculptor）、室女A（Messier 87）、麥林1號（Malin 1）、IC1101。根據勒維特的測量方法，星系之間的平均距離相當於20個銀河系的直徑，即兩百萬光年。如果有一個宇宙人可以不受距離或時間所限，在宇宙間閒庭信步，那麼，這些巨大的星系看起來就像一個個發光的豪宅，散落在太空的黑暗郊外。據我們所知，星系是宇宙中最大的物體。如果按尺寸給宇宙中的實物列一個長長的清單，我們應該從亞原子粒子（如電子）開始，而以星系結束。
在過去的一個世紀裡，天文學家探究的空間越來越深，距離越來越遠，直至億萬光年之外，甚至更遙遠的距離。於是，一個問題很自然的浮出水面，物質宇宙在尺寸上是否有一個盡頭？如果我們製造出更大更靈敏的望遠鏡，能探測更微弱的光源，是否意味著我們能不斷看到更遠更遠之外的物體？就像明朝的永樂皇帝巡視自己在紫禁城中的新宮殿，從一個房間到一個房間到一個房間，永無止境？
在此，我們必須考慮到距離與時間之間的奇妙關係。光的傳播速度是186，000英里/秒，雖快，卻並非無限。當我們注視外太空一個遙遠的物體時，在光的發出與我們的接收之間已經有大量的時間過去了，我們當下所看到的只是光最初發出時的樣子。也就是說，當我們將視線投向一個186，000英里之外的物體時，我們看到的其實是它一秒鐘之前的樣子；186，0000英里之外，則是十秒鐘之前的樣子，如此類推。所以，對於一些極其遙遠的物體，我們所看到的只是它們在數百萬，數千萬年之前的樣子。
另一個奇妙之處在於，自1920年代末以來，我們已經知道宇宙在膨脹，並在膨脹的過程中不斷的變薄，冷卻。通過測量膨脹率，我們能很好的估算出膨脹開始的時刻，即宇宙大爆炸——137億年前，當行星、恆星、星系都還不存在時，整個宇宙由一團密度極大溫度極高的純能量構成。無論我們的太空望遠鏡多麼巨大，我們都不可能看到比從宇宙大爆炸以來光線行走的距離更遠的地方，超越這個距離的話，還沒有足夠的時間使得光線從遙遠的距離傳播過來。所以，我們所能看到的最大距離，只是可觀測的宇宙（可觀測的宇宙每天都在變大），但宇宙可以遠遠超出這個範圍。
在聖塔克魯茲的辦公室，加思·伊林沃思和他的同事已經繪製和測量了可觀測宇宙最遠的邊界，幾乎超出了物理法則所允許的範圍。可知宇宙中所存在的一切——海洋、天空、行星、恆星、脈衝星、類星體、暗物質、遙遠的星系與星系團，構成恆星的巨型氣體雲——都聚集在一個可被人類觀察與測量的統一體（cosmic sensorium）之中。
“時不時的”，伊林沃思教授說，“我會想，上帝啊，我們研究的都是些物理上永遠不可能觸碰到的東西。我們生活在一箇中型星系下一個可憐的小行星裡，卻試圖描述那樣浩瀚無邊的宇宙。怎麼樣才能以一種我們能理解的方式與之聯繫起來呢？”
地球上每一種文化中都有關於“自然母親”的理念，但是，這個新的宇宙（比過去人類曾經構想過的任何東西都要大）在什麼程度上屬於自然的一部分呢？像伊林沃思這樣的人，面對一個大到不可思議的宇宙地域（cosmic terrain），面對那些遙遠的星系與恆星，遙遠到它們的圖像要經過數十億年的傳播才為我們肉眼所見，是如何感同身受的？他在太空地圖上描繪的那些“紅色小點”，與渥茲華斯與梭羅曾經描述過的風光屬於同一自然嗎？同屬于山川草木的一部分嗎？同屬於主宰我們生死輪迴的秩序的一部分嗎？同屬於我們對於所生存的世界的物理與情感觀念的一部分嗎？或者，它們只是被數字化了的抽象概念，沉默、不可觸摸，只在原子與分子的構成（假說）上與我們類似？而我們人類蝸居在地球這顆小小行星上，又在何種程度上，與那數億恆星同屬於自然的一部分呢？
天體曾經被認為是神聖的，由迥異於地球的物質構成。亞里士多德認為，世間萬物由四種元素構成：土、火、水、空氣，而天體則是由第五種元素——以太（ether）構成，是永恆、完美、不可摧毀的。直到17世紀現代科學的誕生，我們才開始理解天堂與塵世之間的相似性。
1610年，伽裡略用新的望遠鏡觀察到太陽有黑色的斑點與瑕疵，從而結束了關於完美天體的信仰。1686年，牛頓提出萬有引力定律，同時適用於蘋果落地與行星繞日。牛頓進一步指出，一切自然規律都同時適用於天體與地球上的現象。此後的幾個世紀，科學家利用對於地球上物理與化學的理解，估算出太陽在能量耗盡之前還能燃燒多久，確定恆星的化學構成，以及構建星系形成的模型。
即使在伽裡略與牛頓之後，仍然有一個問題持續困擾著人們：生物與岩石、水、恆星在某種程度上是不同的嗎？有生命的物質與無生命的物質有本質的差異嗎？生機論者（vitalist）認為，生命體之有生命，源自某種特殊的本質，一種無形的精神或靈魂；而“機械論者”則認為，生命只是複雜的機器而已，與非生命物質遵循同樣的物理與化學法則。19世紀後期，阿道夫·尤金·菲克與馬克思·魯伯納，這兩位德國生理學家獨立測試了機械論的假設，他們煞費苦心的計算肌肉收縮、身體產熱、以及其他生理活動所需的能量，並與食物中所含的化學能量進行對比。每一克脂肪、碳水化合物與蛋白質都有其能量對等物。到19世紀末期，魯伯納得出結論，一個生命體所消耗的能量與其從食物中獲取的能量完全相等。生命體因此可以被視為生物滑輪和槓桿、電流、化學能源的複雜組合。構成我們身體的，與構成石頭、水、與空氣的，是同樣的分子與原子。
但是，很多人仍然有一種揮之不去的感覺：人類與自然其他萬物畢竟不同。這樣的觀念在美國畫家喬治·庫克（“哈德遜河畫派”的代表人物之一）的《塔魯拉瀑布》（1841）中表現的最為淋漓盡致。在這幅畫中，人物被畫的很小，站在一個深深的大峽谷的一角。群山巍峨，巨石嶙峋，洶湧的瀑布飛瀉而下，直至峽谷的深底…… 在這種環境的映襯下，人類不僅在尺寸上顯得微不足道，而且只是作為那個世界的見證者而存在，而不是那個世界的一部分，也永遠不會是那個世界的一部分。就在幾年前，拉爾夫·沃爾多·愛默生出版了著名的散文集《論自然》，同樣將人類從自然中分離出去，至少在道德和精神領域——“人類墮落，自然屹立”。
如今，隨著各種“回到自然”運動試圖抵制現代技術所導致的混亂，氣候變暖與其他環境問題漸成全球性意識，很多人開始對這個星球上的自然感到一種新的同情。但浩瀚的宇宙仍然遙不可及。夜空中那些微小的光點與太陽是相似的，同由構成我們的肉身的原子構成；茫茫太空從銀河系一直延伸到其他星系，到更遙遠的，光線需億萬年時間方可穿越的距離——我們也許可以從某種智識的角度理解這些新發現，但它們始終是令人困惑的抽象概念，甚至讓人困擾，就像我們很難想像，我們每個人都曾經只是一顆沒有思維心智的小胚芽。科學已經極大的拓展了宇宙的規模，但人類的情感現實仍然被禁錮在我們有生之年身體可以觸摸的範圍之內。18世紀的愛爾蘭哲學家喬治·貝克萊曾說，整個宇宙都是我們心智的構建，思維之外並無物質現實。作為科學家，我無法接受這樣的觀念，但在情感與心理層面，我卻與他甚有共鳴。當代科學所揭示的世界已經如此的抽離了我們的身體，就像色彩之於色盲。
關於我們在宇宙中的位置，最近的科學發現為這個問題增加了一個新的緯度。在科學歷史上，我們第一次能對生命的發生率做出合理的估計。2009年3月，NASA發射了一個名為“開普勒”的太空望遠鏡，其任務是在其他恆星的“宜居帶”搜尋類地行星和生命存在的跡象。“宜居帶”是指在這一區域，溫度不至於低到使水結冰，也不至於高到令其沸騰。出於各種原因，生物學家和化學家都相信，液態水是生命出現的基本條件，即使那裡的生命可能與地球上的生命完全不同。“開普勒”已經發現了數十個這樣的行星。我們可以初步估計，3%的恆星都伴有一個可以支持生命的行星。地球上生命物質的總數——除人類之外，還包括所有的動植物、細菌和綠藻類層——只是構成了地球質量的0.00000001%。將這一數字與開普勒太空望遠鏡的探測數據相結合，再假設所有維持生命的行星都確有生命，我們可以總結，在可視宇宙中存在生命的星球比例大約為0.000000000000001%，也就是一萬億分之一。
如果真是某種宇宙智能創造了宇宙，那麼生命似乎只能是一種事後考慮。如果生命起源於一種隨機的過程，那麼它的一點一滴都需要大量的無生命物質作為基礎。這些發現都讓我們不得不思考自己在宇宙中的意義。
幾十年前的那一次愛琴海之旅，在綿延無盡的海天之間，是我對無限性的一次驚鴻一瞥。那是一種我從未體驗過的情感，伴隨著敬畏、超驗、恐懼、莊嚴、迷惑、疏離和難以置信。我將航向設置為255度，相信我的指南針——一個小小的數字羅盤和一小塊旋轉的金屬，期待最好的結果。幾個小時後，彷彿魔術一般，一小塊淡赭色的土地出現在眼前，離我們越來越近，那裡有房子，有床，還有其他的人類。
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