地球,一粒懸浮在陽光中的微塵

卡爾·薩根是一位在科普和天文方面的大家,他是英語裡億億萬萬的代名詞,是美國人聊天最愛用的表情包主角。《三體》作者劉慈欣就曾經坦言薩根是他的偶像,在他的作品涉及宇宙的描述中,也多次提及卡爾·薩根的宇宙觀點。

地球,一粒懸浮在陽光中的微塵 | 卡爾·薩根

卡爾·薩根與旅行者號

1977年8月和9月,旅行者1號和2號飛船分別開始了自己的旅程,它們各自攜帶了一張金質唱片,附著地球上的聲音和圖像。這兩張唱片都出自卡爾·薩根的手筆,是地球人向外太空發出的文明信號。曾有人說,在久遠的將來,人類滅絕以後,這兩張唱片也許會是人類留下的唯一印記。

這是可以在宇宙中保存10億年的唱片,收錄了55種人類語言向外星生命發出的問候(來自中國的有4種)、90分鐘的各國音樂錄音(代表中國的是古琴名曲《高山流水》)、一部“地球之聲”,以及118種表現地球與人類的照片。

除了星際唱片,旅行者1號還拍下了一張著名的照片“暗淡藍點”,在這張距離地球64億公里處拍攝的照片中,地球只是細如微塵的一個像素點。這張照片極大地撼動了人類對地球的認知,而提出拍攝這張照片的,正是卡爾·薩根。在他之前,從不曾有人想過在宇宙深空中回望地球。

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卡爾·薩根的宇宙說

宇宙中的星系正急速互相遠離,這些星系都是一個巨大無比的爆炸——“大爆炸”(Big Bang)——發生後的遺蹟。有些科學家相信,我們的宇宙只是很多個——可能無數個——中的一個。有些可以成長,之後再收縮崩塌,瞬間從生到死。有些則會無限膨脹。有些宇宙的物理條件正好,可以在膨脹後收縮崩塌,然後再開始膨脹,又再收縮崩塌,如是循環,從膨脹到收縮崩塌,輪迴許多次。我們的宇宙自大爆炸中誕生至今,已經經過了大約150億年。

其他的宇宙可能有著不同於我們的自然界物理法則和物質形態。在這些宇宙中,生命可能不存在,太陽和行星可能也不存在。當然,其他宇宙也有可能比我們現在的這個更奧妙、更廣泛、更豐富。但如果這些宇宙真的存在,也許我們永遠都無法探索它們的奧妙,更遑論要去拜訪它們了。畢竟以現在的科技,單是要了解自己的宇宙,就已經讓我們忙不過來了。

地球,一粒懸浮在陽光中的微塵 | 卡爾·薩根

我們的宇宙中有數千億的星系,其中之一就是銀河系。我們喜歡稱之為“我們的星系”,雖然我們根本不擁有它。銀河系內有許多氣體和宇宙塵,以及4000億顆左右的星球。其中之一,處於這星系中的一個平凡旋渦臂上,就是我們的太陽,這也是離我們最近的區域恆星——就我們所知,太陽是一個既單調又不出色的普通星球,它繞著銀河系中心旋轉,週期為2億5000萬年。而銀河系的中心是一些隨從似的小世界。在這些小世界中,有行星、衛星、小行星和彗星。我們人類住在從太陽那頭數過來第3個,小小的,我們稱之為地球的行星上,而人類只是此星球上5000億個歷經演化和成長的生物物種中的一個。我們已經派出宇宙飛船探測過太陽系中的其他70個世界了。我們曾進入其中4個世界的大氣,或者降落在其地表上。這4個世界分別是:月球、金星(Venus)、火星(Mars),及木星(Jupiter)。我們正在進行著一種神話似的工作。

星雲假說被證實

木星及太陽系中其他行星的軌道都在同一平面上,好像它們是留聲機唱片上或光盤的紋路一樣。為什麼會如此?為什麼軌道平面不互相傾斜?艾薩克·牛頓(Isaac Newton),這位解釋了重力如何使行星繞日旋轉的大數學天才,也無法解釋為什麼這些軌道的平面幾乎都完全重合,他因此斷言,在太陽系創世之初,上帝一定是把所有的行星都放在了同一平面上旋轉。

可是後世的一位數學家,皮埃爾·西蒙·拉普拉斯侯爵(Pierre Simon the Marquis de Laplace),以及後來極著名的哲學家伊曼努爾·康德(Immanuel Kant)發現了就算沒有上帝來協助,這些軌道也幾乎都會在同一平面上的原因。出乎意料的是,他們應用的就是牛頓發現的物理原理。康德–拉普拉斯的簡單假設如下:在星球之間,分佈著一個呈現不規則形狀,緩慢旋轉的含塵雲氣。宇宙中有許多這類雲氣。如果它們的密度夠高,則分佈各處的含塵雲氣彼此間的重力吸引會大到抑制住其不規則運動,這時雲氣就會開始收縮。在收縮時,它的旋轉就會加快,這和一位以冰刀尖旋轉的花式溜冰女郎把伸出的手收回時,她的轉速就會增加的道理一樣。這急速的旋轉不會阻止沿轉軸收縮崩塌的雲氣,可是會阻止位於旋轉平面的氣體的收縮。於是這個原本面貌毫無規則的雲氣,就會變成一個扁碟形的物體。因此在這扁碟形物體上聚集的行星都會在同一平面中的軌道旋轉——只用物理定律就夠了,不必藉助超自然的力量。

假設在行星形成前存在這種碟形雲氣是一回事,而要真正地觀測到繞其他星球旋轉的這種碟形雲氣又是另外一回事。在發現類似銀河系的其他旋渦星系後,康德以為這些就是他預言的行星前雲氣碟,因而聲稱“星雲假說”(nebula hypothesis,nebula 是希臘文的雲氣)已被證實。但是,後來人們才知道這些旋渦星雲其實是極遠且佈滿星球的星系,而不是星球和行星誕生的地方。

要找到真正繞星旋轉的雲氣碟很不容易。要等到一個多世紀後,有了儀器之助(包括繞地球軌道的天文觀測臺),這個星雲假說才真正地被證實。當我們觀測類似太陽的年輕星球(和45億年前的太陽相似)時,我們發現其中的一半左右都被以氣體及塵埃所組成的“碟”包圍住。這不能算是絕對的證據,可是它給了我們一個強而有力的啟示——像我們太陽這樣的恆星,經常(還不能說是毫無例外)會有伴星左右相隨。這一發現擴大了銀河星系中有行星的星球數(預計在數十億左右)。

可是,怎麼去直接觀測這些行星呢?這些行星距離我們極遠,極遠——最近的距離也幾乎有100 萬個天文單位——再說,在可見光中,行星發出的光是反射主星(恆星)的光,遠比主星自身放出的光微弱。可是我們的科技是以大躍進的方式進步的。我們難道不能至少可以在鄰近星球的附近找到像木星那樣的大行星嗎?如果無法在可見光中找到,那麼是不是可以在紅外線中找到?

尋找新天新地

談起在類木行星上是否可能有生命的問題,我只能說和木星差不多——幾乎不可能。可是,這些類木行星很可能有衛星,就像我們的木星有16枚衛星一樣。這些衛星跟它的行星(例如室女70號主星的類木行星)一樣,離主星很近,因此這些衛星的溫度可能很溫和。這些行星距離我們只有35到40光年,從星際間的距離來說,這是很近的了。至少可以幻想一下,有朝一日,我們會發射非常高速的宇宙飛船去拜訪它們,送回的數據就由我們的後代去分析了。

同時,還有更多的其他技術正在出現。除了脈衝星的同步自轉突變及量度星體波長變遷的多普勒效應外,我們還有地面的干涉儀,或者更好的太空干涉儀;能消除大氣氣流擾亂影像的地面大型望遠鏡;利用遠處很重的天體引起的引力透鏡原理的地面觀測;極其精確的太空望遠鏡:它能觀測到行星在主星前面走過時,因擋住極小部分星光而引起的極微小亮度變化。在此後的數年中,這些技術的發展,似乎都能達到可以實際應用的程度。所以,我們就可以期望未來將會出現一些很重要的探測結果。我們現在即將進入一個能在數千鄰星之間巡弋穿梭的時代,我們將自由地探尋這些行星的伴星。在下個十年裡,我們大概可以獲得太陽系之外的上百行星系統的信息——也許,在這些外星的“太陽系”(指非太陽系的行星系)中,會出現幾個小小的藍色世界,它們擁有恩賜的海洋、氧氣及大氣,以及我們認為是奇蹟的生命跡象。

地球,一粒懸浮在陽光中的微塵 | 卡爾·薩根

書籍簡介

這是一本寫在二十多年前的“預言之書”,也是一本反映了當下現實困境的科普著作。卡爾•薩根在病床上完成了他最後的遺著,他用睿智的眼光審視了那些關乎21世紀人類命運的重大問題。從環境保護到墮胎權益,從限制核武器到太空探索,這些文筆優美又生動有趣的文章,既展現了宇宙的浩瀚無垠,又觸及人類心靈柔軟的角落。本書的最後一章中,薩根極為罕見地在作品中流露他作為一個普通人對生命、愛、死亡與信仰的態度,勇敢地面對死亡,感謝生命給予我們短暫而又豐盛的機會。

卡爾•薩根(Carl Sagan,1934—1996 ),美國天文學家,20世紀最著名的科普作家之一。他曾任美國康奈爾大學行星研究中心主任,被譽為“大眾天文學家”和“公眾科學家”。作為美國航空航天局的顧問,薩根參與了美國的空間計劃,與同事一起設計了探索金星的“水手1號”項目。他對人類將無人航天器發送到太空起過重要的作用,在行星科學、生命起源、外星智能的探索方面也有諸多成就。在冷戰時期,薩根建立氣象模型說明全球範圍內的核戰爭可能導致地球生態失衡,並提出了“核冬天”的假說。20世紀70年代起,他開始主持電視科學節目,出版了大量科普書籍,他主持的電視系列節目《宇宙》在全世界取得熱烈反響,科普作品《伊甸園的飛龍》榮獲普利策獎。


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