卡尔·萨根《宇宙》7-13

第七章 夜空的脊柱

他们来到空中的一个圆洞……闪耀着像一团火焰。神鸦说，这是一颗星球。——摘自爱斯基摩人创世神话。

我宁愿弄懂一个道理，也不愿做波斯的国王。——德漠克利特

萨摩斯岛的阿里斯塔恰斯写了一本书，照该书的说法，就会得出这样的结论：宇宙比我们想象的要大得多。他推测说，某些星球和太阳是静止不动的，地球以圆形轨道绕太阳运行，而太阳则处于圆形轨道的中心。他还推测说，太阳附近的上述星球，体积十分巨大，以致地球轨道离这些星球的距离，只及这些星球的半径那么大。——阿基米德《繁星》

假如仔细推敲人们的神学观点，任何人都一定会承认，“诸神”一词是用来表示他目睹的事物的不可知性。每当他看不出自然界中某种事物的根源，而目绞尽脑汁也理不出任何头绪的，他就推出诸神这个词来解决他的难题，结束他的思考……。因此，当他把某种自然现象产生的原因归之于上帝时……，难道不仅仅是用一种阴影来替换自己头脑里的黑暗而已吗？对于上帝的声音，他是习惯于带着敬畏之情去认真聆听的。——迪特里希男爵《自然界》,1770年于伦敦

我的少年时代是在纽约市度过的。当时我住在布鲁克林区的本森赫斯特街上，我极其熟悉我的左邻右舍，每一幢楼房，每一个鸽棚，每一个前廊后院，每一片空地，每一棵榆树，每一条装饰漂亮的栏杆扶手，每一条运煤斜槽，每一堵玩中国手球的壁墙，上述种种以一座叫做罗佑的斯第尔威尔的砖墙剧场质量最好。我认识许多住在这里的人，例如布鲁诺和迪诺、罗奈德和哈威、桑迪、伯尔尼、丹尼、杰基和米拉。但离我住的地方不远，就在第86街靠近铁路的那个汽车声嘈杂的地方，是一个令人奇怪的、我从未涉足的禁地。当时对我来说，那里就像火星一样神秘莫测。

“在冬天，每天临睡之前，我经常仰望天空，无数的星星，在遥远的高空向我眨眼。它们是些什么呀？每当我想到这个问题，我就会去问大伙伴和大人们，而他们的回答几乎都是“星星就是天上的灯光呗，傻瓜！”星星会发亮，那还用他们说吗？但是，星星仅仅是悬挂在天上的小灯吗？它们到底有什么用处呢？到底是不是和灯光一样的东西呢？面对群星，一股怅然不禁涌上心头。我那些不爱探奇索隐的伙伴们对司空见惯的群星依然有所不知。其中许多问题还得去探索许多更为深刻的答案。

待我够岁数时，我的父母给了我第一张借书证。我记得，图书馆就在第85街，对我来说，那是一片陌生的地界。我一踏进图书馆，就急切地向一位女管理员打听星星的事。她递给我一本带有彩色照片的书，满是一些男女电影明星的像片，我嘟嘟嚷嚷地抱怨着。管理员笑了，当时真让我感到莫明其妙。她又给我找来另一本书，这一次她拿对了。我迫不及待地翻开书，就找有关星星的段落。那本书告诉一些令我非常吃惊的东西，告诉我一个伟大的想法。书上说，星星都是太阳，不过是远离我们的太阳。太阳也是一颗星星，只是离我们很近的一颗星星罢了。

试想，我们抓住太阳，把它推移到遥远的地方，推移到只剩下一个闪烁不定的小亮点的地方，那究竟要把它推移多远呢？对角度大小的概念，我一无所知，对计算光速传播的平方反比定律更是一窍不通。而且，我压根儿就没有机会去计算从地球到星星的距离。但如果说星星就是许许多多的太阳，那我当然知道，它们的距离一定比第85条街，比曼哈顿，也许比新泽西州距离我们还要远。它们实际上何止我想象的那么远呢。宇宙宏大无比，远非我当时所能想象的。

不久，我了解到另一个令人吃惊的事实：地球–自然也包括布鲁克林区–是一颗行星，而且是一颗围绕太阳运转的行星。还有好多别的行星，也是围绕太阳运行的，有的远离太阳，有的靠近太阳。这些行星与太阳不同，自己不会发光，只是反射太阳光。假如从远处观察，那么，在耀眼的阳光下，这些行星，其中包括地球，只是若明若暗的小点。于是我就想，其他的星星，一定也有行星，这是一些我们尚未测知的行星。在这些行星上，一定也有生命，（为什么不能有呢？）这些行星上的生命形式，也许与我们所了解的布鲁克林区的生命迥然不同。从此，我决定当一名天文学家，去研究星星和行星，如有可能，就去亲自拜访它们。

使我深感幸运的是，对我的这种异想天开，双亲大人和老师们都十分赞赏。尤其幸运的是，我生活的时代是历史上人类第一次进人太空旅行，对宇宙进行深入探索的时代。假如我先于这个时代出生，那么，不论我的抱负多大，我也不可能认识星星和行星到底是什么，也不可能懂得宇宙间居然还有其他众多的太阳和地球以外的宏大世界。对宇宙间这许多奥秘的认识是经过我们前辈百万年以来耐心观察和勇敢探索才从大自然中获得的。

星星到底是什么呢？提出这样的问题如同婴儿的笑容一样自然，人类一直提出这样的问题，同前人所不同的是，我们这个时代终于获得了部分答案。书籍和图书馆为我们发现这些答案提供了方便的手段。在生物学中有一种虽不完美但却有很强适应性的原理，叫做重演。这种原理认为，从人类自身的胚胎发育过程中，我们可以回顾人类的进化史。我认为，这种重演性也会体现在人类智力发展的过程中。我们常常不自觉地进行追溯人类远祖的思维。想想几千年以前的情形吧，那时既谈不上科学，也没有图书馆，但当时人类对社会和性别方面的问题也像现在这样精明，这样好奇，这样涉足其中。不过那时并没有科学实验，也没有发明创造，人类这个生物种尚处于童年期。当人类首次发现火时，他们的生活是什么样子呢？我们的祖先，那时是怎样看待星星的呢？有时，我不由浮想联翩，我设想他们当中大概有一个人是这样想的：

我们吃浆果草根、坚果和树叶，也吃死亡的动物。这些动物有些是我们找到的，有些是我们杀死的。我们知道哪些东西能吃，哪些东西不能吃。假如我们吃了某种东西而倒毙，那是因吃了这些食物而受到惩罚，我们并不想做坏事，但毛地黄或者毒芹会毒死你。我们热爱子女和朋友，我们要警告他们，别去吃这种有毒的东西。

当我们去打猎时，我们也可能送命，被兽角顶死，被群兽踩死或吃掉。野兽的行为对我们来说意味着生与死，它们的习性如何，足迹怎样，何时交配，何时产仔，何时出游，对这一切我们都必须了解。并把这些知识传给我们的儿女，我们的儿女再传给他们的儿女。

我们靠猎物为生。我们追逐它们，特别在冬天，没有什么植物好吃时更是如此。我们是流动的猎手和死兽收集者，我们称自己是狩猎族。

我们大多数人就睡在露天，或睡在树下，或睡在树杈间。我们穿兽皮保暖和遮羞，有时也用兽皮做吊床，兽皮披于身上，我们感受到野兽的威力。我们与羚羊赛跑，与大熊搏斗。我们与野兽结下了不解之缘，我们追逐它们，吃掉它们，它们也追逐我们，吃掉我们，我们彼此相依为命。

我们学会了制作工具，因而存活下来了。我们当中有些人在找石、凿石和磨石方面是行家。我们用兽筋把石头绑在木棍上，做成斧头。用这样的石斧，我们可以砍树猎兽。我们把一些磨尖的石头绑在长棍上做成长矛。如果我们小心翼翼，怕不作声，有时可以接近猛兽，用石矛刺死它们。

兽肉发臭了，有时我们饿了，就不去注意它的臭味；有时就加上些野菜，以冲淡臭味。不会发臭的食物，我们就用兽皮或大树叶或大坚果的壳把它包起来留着。把一些食物留起来带着是明智的。假如我们过早地把肉吃了，有些人以后就会挨饿。因此我们应该互相帮助。由于这个原因以及其他许多原因，我们制定了规则，每一个人都必须遵守规则。我们总是有规则，规则是神圣的。

有一天暴风雨来了，电闪雷鸣，大雨倾盆。孩子们都害怕暴风雨，我自己有时也觉得害怕。我们不知道暴风雨的秘密。雷声深沉震耳，闪电又快又亮，这使我们觉得，也许是某个强大有力的人发怒了。我认为，一定是天上的什么人在发怒。

雷雨过后，在附近的森林中，发出了劈里啪啦的响声。我们跑去一看，原来是一种散发热气的东西，闪耀着黄色或红色的亮光。这种东西我们从未见过。现在，我们称它为“火焰”。火焰发出一种特殊的味道。从某种意义上说，火焰是活的，它会吞食物。如果你让它吃，它能吃掉植物和树枝，甚至整棵大树。它是有力的，但它不够精明，一旦食物吃完了，它也就死了。而且，假如一路上找不到食物，它也不会从这一棵树跃过不远的距离去吃另一棵树。没有食物，它寸步难行。但只要有足够的食物，它就会长大，而且会生下许多火焰孩子。

我们当中有一个伙伴，产生了勇敢的想法：去抓住一个火焰，给它一些东西吃，和它交朋友。我们弄来一些木质坚硬的长树条，火焰毫不客气地吃起来，不过吃得很慢。这样，我们就可以拿着没有火的一端而把火焰带走。手里拿着小火焰，如果我们很快地跑起来，它就会死去，它们的孩子太娇嫩了。我们没有跑，我们轻轻地走，好心地喊着：“别死呀。”其他狩猎族的人惊奇地看着我们做这件事。

从此以后，我们就一直带着火焰，并不断地喂它，以免它饿死①。火焰是一种奇迹，也对我们帮助不小；它很可能是一位强有力的人送给我们的礼物。这个人是不是就是暴风雨中发怒的那同一个人呢？在寒冷的夜晚，火焰给我们温暖，给我们光明。在新月之夜，点点火光戳破茫茫黑夜。如今在夜间，我们也能为明天的打猎准备石矛了。晚间，要是我们还不累，我们也能在黑夜中互相看得见并且交谈了。使我们格外高兴的是，火焰使猛兽不敢靠近。过去，在深夜熟睡之时，我们常受猛兽之害，甚至小动物，如鬣狗和狼，也可能吃掉我们的伙伴。如今有了火，情况就大大不同了。火焰使它们不敢靠近，而只是在夜幕下无望地徘徊，嚎叫着，眼睛在火焰前闪亮闪亮的。它们害怕火焰，但我们不怕火焰。因为火焰是我们的朋友，我们照顾火焰，火焰也就照顾我们。

天空是重要的。天空覆盖我们，还会对我们说话。在我们发现火以前，每当黑夜来临时，我们常常躺在地上，仰望天空，注视着天上无数的亮点。有时一，许多亮点会走到一起，在天空中形成一幅图画。我们中有一个人的眼力比旁人好些。她就教大家认识空中的图画及各个图画的名字。我们常常围坐在一起，聊到深夜，编织着星空图画的故事，如狮呀，狗呀，熊呀，猎人呀和其他更为奇怪的事情。这些天上的图画是不是就是发怒时制造暴风雨的那强有力的巨人的形象呢？

天上总是没有什么变化。年复一年，星图一成不变。月亮呢，阴晴圆缺，周而复始。月相变化时，女人们就会流血。有些部落规定，在月亮消长的某些日子禁止性交。有些部落在鹿骨上刻下月亮缺而复圆的天数，或是女人流血的间隔天数。这样，人们就会预先算出时间，遵守规则。规则是神圣不可侵犯的。

星星远在天边。我们爬上一座山顶或是一棵大树时，并不觉得它们离得近些。云彩飘来，挡住我们观看星星。星星一定是躲到云层后面了。当月亮慢慢往前走动时，会从星星的面前走过。但过后一段，星星仍然安然无恙，月亮并没有吃掉星星。星星一定是在月亮的后面，它们在眨眼。星星是一种奇怪的、寒冷的、清白的、远离我们的光。许许多多这样的光，遍布苍穹，但只有在晚上才看得见。我不明白，星星到底是什么呢？

我们找到了火以后，有一天我坐在筹火旁遐想星星，一个念头逐渐产生：星星就是火焰。然后我又想到，星星是其他的猎人在夜晚点燃的篝火。星星没有篝火亮，因此，星星一定是离我们很远很远地方的篝火。但我这么一说，附近的人立即问我，“天上怎么会有香火呢？篝火堆和它周围的猎人，为什么不会落到我们面前呢？为什么那些陌生的部落人，不会从天上掉下来呢？

他们问得好。这些问题困扰着我。有时，我觉得天空像半个大蛋壳，或是半个大坚果壳。我想，远在天际的那些人，正在往下看我们呢（可是对他们来说，都好像是在往上看）。他们会说，我们呆在他们的天上，他们也弄不清楚，我们为什么不掉到他们的地上去。我的这个想法，你们理解吗？但我的伙伴说，“上是上。下是下呀！”这个回答同样很在理。

有位伙伴的想法不同。他认为，夜空是一大块扔到天上去的黑色的兽皮。兽皮上有很多洞孔。透过洞孔，我们才看到了天上的篝火。他认为并不是我们看到星星的地方才有篝火。他想，篝火布满整个天空，只是被兽皮挡住了，在有洞的地方，我们才看得见。

有些星星能够走动，就好像我们追逐的动物，也像我们自己会走动一样。不过，星星走得很慢，只有细心地连续观看几个月，你才会发现它们走动了。会走动的星星，只有5颗，和一只手上的手指一样多。它们在群星间缓慢地移动。假如认为天上的星星是等火的想法是对的，那么，这些星星必定是天上的猎人举着火把在移动。但是我不明白，能移动的星星怎么会是兽皮上的洞孔呢。假如在兽皮上钻个洞，洞也不会动呀，洞毕竟是洞。此外，假如天上满是火焰，我也觉得不妙，万一兽皮掉了下来，到处火龙飞舞，夜空就会大刺眼了。我想，烈焰腾腾的天空会把我们都吃掉。看来，天上有两种强有力的巨人，一种好，另一种坏。坏人想用火来吞食我们，好人则用兽皮挡住火。我们必须以某种方式，向好人感恩才对。我不知道，天上的星星是篝火还是兽皮上的洞孔，透过这些洞孔我们看到了火光。我拿不定主意。有时，我觉得是篝火，有时，又觉得是兽皮上的洞孔。有一次，我猜想天上既没有篝火，也没有兽皮洞，而是些别的什么东西，但这对我来说太难理解了。

把脖子枕在木头上，头向后仰，这时你就只能看到天空，看不到山岗，看不到树林，看不到猎人，也看不到篝火，只看到天空。有时我觉得我可以就这样跌入天空。如果说星星是篝火，我倒乐意去拜访那些升起篝火到处游动的猎人。这时我觉得跌入天空真是件美事，但如果说星星是兽皮上的洞孔，我就担心了。这是因为，我不想跌进洞孔。掉进熊熊烈火中去。

到底哪种想法对呢？我很想弄清楚，我可不想不明不白的。

我认为，当时许多狩猎采集部落的成员对星星并不都有上面的想法。也许在长久的岁月中，少数人有这样的想法，但绝不是说所有这些想法都来自一个人。然而，在那些部族里产生各种复杂的想法并不奇怪。例如，博茨瓦纳卡拉哈里沙漠中的昆布须曼人，对银河的说法就别具一格。他们所处的地区，银河常常就在他们的头顶。因此，他们把银河叫做“夜空的脊柱”，好像说天空是某一种巨兽，人们就住在巨兽的腹内。他们这种解释使银河可以被理解，而且非常有用。他们认为，夜空是由银河支撑住的，要不，夜空就会散架，摔到地上来。这是一种奇妙的想法。

随着岁月的迁移，在大多数人类文化中，这种天上篝火和银河脊柱的比喻性想法逐渐为别的想法所代替。天上的强有力的巨人被升格为天神。他们有名有姓，有男有女，还有亲戚朋友，各自在天上负有专门的职责。人类所关切的每一件事都由一位神祗主管。神祗们主管着世界。没有他们的参与，便将一事无成。他们一高兴，食物充足，人类幸福。但一旦有什么事情激怒了神祗（有时只是一点点小事），灾难就接踵而至，就会发生干旱、暴雨、战争、地震、火山喷发和瘟疫。神祗是要享受香火的。于是，为了让他们不发大怒，庞大的祭司和神使队伍便应运而生。但是神祗的心意难测，凡人很难知道他们的好恶。因而，大千世界神秘莫测，难以理解。

爱琴海中萨摩斯岛上的赫拉天后庙现在仅有很少一点遗迹。这个庙是古代的一大奇迹，是一座供奉天后赫拉的大庙宇。赫拉最早是司天女神，她是萨摩斯岛的守护神，其作用同雅典城的智慧女神雅典娜一样。后来，赫拉与奥林匹斯山众神之父宙斯结了婚。远古的故事说，他们的蜜月就是在萨摩斯岛上度过的。在希腊神话中，夜空中那光茫四射的光带，是赫拉乳房横空喷射的乳汁。西方人把银河叫做奶汁路（Milky Way），其来源正在于此。也许，这在原初就表示大地靠苍天滋养，如果是这样，这种含义早已在几千年前便被忘却了。

我们差不多所有人的祖先对于存在的危险都编出了故事，把危险说成是由不可预知的，或者是愤怒的神祗造成的。长期以来，幼儿刚一懂事，就受到了宗教解释的全面包围。例如在古希腊的荷马时代，无论什么都有神祗掌管，有天神、地神、雷神、海神和地狱之神，还有火神、爱神、时间之神和战神等等；就是每一棵树，每一块草坪，都有其森林女神，或是侍奉女神。

几千年来，人类一直受到一种概念的抑制（正如至今还有一些人受到这种概念的抑制一样），即一个大木偶是由神祗牵线活动的，这些神祗，人们看不见摸不着，具有不可思议的神力。大约 2500年前，在爱奥尼亚②，在东爱琴海繁忙的岛屿和港湾中发展起来的萨摩斯岛及其邻近的希腊殖民地，出现了光辉灿烂的觉醒。他们中有人突然认为，世上的万事万物，都是原子组成的。人也好，动物也罢，都是由较为简单的形态组成的。至于疾病，也不是恶魔或是神抵引起的；地球只是一个围绕太阳运行的行星，天上的星星，则是离我们非常遥远的星体。

这个革命，使人们对宇宙的认识脱离了混沌时期。古希腊人认为，第一个生命是“混沌”，这一说法同圣经《创世纪》上的“无形”是同一种看法。“混沌”后来与一位叫“夜晚”的女神结了婚，天上的神仙，世上的人，都是由他俩繁衍下来的。从浑饨中开辟出天地，这同希腊人认为的不可预知的自然界是由变幻莫测的众神统治的想法是完全一致的。这种神话一直延续到公元前6世纪，爱奥尼亚产生了一个新概念，一种关于人类的伟大概念。古爱奥尼亚人认为，世界是可知的，因为它展现了一种内在秩序：自然界运行有序，揭示了自然界的秘密，自然界并不是完全不可预知的，因为自然界存在着甚至她本身也无法违背的规律。自然界运行极其有序，这一特征即称为宇宙。

但是，为什么这种认识会产生于爱奥尼亚，为什么会产生于东地中海上的这些默默无闻的田园牧歌式的偏僻岛屿上呢？为什么不会产生于印度、埃及。巴比伦、中国或中美洲的大城市呢？中国在天文方面的优秀传统有几千年之久，中国发明了造纸及印刷术、火箭、指南针、丝绸、陶瓷，还有闻名的远洋船队。在这样文明的国度里，怎么就没有这种认识呢？有些历史学家认为，那是因为这个国家过分因循守旧，而不愿采纳新生事物的缘故。那么，相当富足、数学发达的印度，为何也没有这种认识呢？有些历史学家又说，那是因为这个国家迷信盛行，人们相信因果报应、生死轮回的说法，他们认为，世上的一切都是无穷的轮回再现，本质上不会有任何新的东西。为什么玛雅人和阿兹台克人也没有这样的认识呢？要知道他们和其他族的印第安人一样深深地迷恋于天文学，而且在这方面也极有造诣啊！历史学家认为，玛雅人和阿兹台克人在机械发明方面缺乏热情又缺乏才能，他们除了孩子们的玩具外，甚至连车轮都没有发明出来。

我们再来看看爱奥尼亚人，他们有几大优势。爱奥尼亚是个岛国，基本上与外界隔绝，各个岛屿之间风俗习惯常常不同，政治制度也千差万别，没有什么集权统治能使各岛屿的习俗和文化统一起来，这就为思想的自由驰骋敞开了大门。和别的国家不同，爱奥尼亚在政治上没有必要提倡迷信。不同于其他国家，爱奥尼亚并非处于世界文化的中心，其文化尚处于十字路口，进退未定。腓尼基语的字母首先在爱奥尼亚演变的希腊文拼法使文化的普及成为可能，识字断文不再垄断于僧侣和抄写员，各种各样的思想产生了，为人们提供了思考和辩论的内容。政权掌握在商人手中，商人们为了自身的利益，积极提倡新技术。爱奥尼亚位于地中海东部，这是亚非欧的文明，其中包括伟大的埃及和美索不达米亚文化交汇的地方。各种各样的偏见、语言、思想和神祗都在这个地方进行激烈竞争。当几位不同的神祗都争着要霸占同一块土地时，人们会有什么想法呢？古代巴比伦的主神玛杜克和希腊的主神宙斯都被认为是天上的主人和众神之神。这样，人们就会想到玛杜克和宙斯实际上是同一个神。而且他们还会想到，由于他们神的属性相当不同，其中必有一个神是祭司们创造出来的。如果有一个神是祭司创造的，为什么不可能这两个神都是祭司们创造的呢？

正是在这种条件下，伟大思想产生了，也必定有一种抛开神祗理论认识世界的方法。这种思想还认为，自然界可能存在自然法规、自然规律和自然力，由此出发，人们就不难理解世界上的一切了，无需把每一只麻雀的跌落都归因于宙斯的干预了。

我认为，中国、印度和中美洲只要再有些时间，也会产生这种科学的想法。科学文化的发展，总是不平衡的，步伐也是不一致的。各个国家和民族的起点都不一样，发展速度也不尽相同。科学的世界观发展得如此之好，解释了如此之多的事物，而又同人类头脑里最先进的成分配合得如此和谐，因此，我认为，世界上所有民族文明的发展，按其本身的意志都必将导致科学的昌明，其区别只不过有早有晚罢了。而爱奥尼亚恰好是最早萌发科学的国度。

公元前600～400年之间，人类的认识史上发生了上述伟大的变革。促使变革的关键是人们的双手。一些著名的爱奥尼亚思想家都是船员、农夫和织工的儿子。他们与其他民族的教士和文人不同，爱好劳作，习于探索，而后者则好逸恶劳。这些思想家反对迷信，因而创造了许多奇迹。在这方面，我们现在仅能找到零碎的和间接的记录。对他们当时所使用的隐喻，我们现在可能感到晦涩难懂。此后的几个世纪内，几乎可以肯定地说，有人有意识地压制了进一步的探索研究。这场革命中的领袖是具有希腊名字的人物，其中大部分人我们都不熟悉。但是，他们却是人类文明史和人类发展史的真正开拓者。

第一位爱奥尼亚科学家是米利都城的泰勒斯，这个城市位于亚洲，与萨摩斯岛隔一条狭小的航道相望。泰勒斯游历了埃及，精通巴比伦文化。据说，他预测了一次日食。他还懂得根据金字塔的影长和太阳与地平线的夹角来测量塔高的方法，这与我们今天测定月亮环形山的方法相同。他早于欧几里得300年，论证了不少几何定理，例如，他推论了等腰三角形底角相等。显然，从泰勒斯到欧几里得，再到牛顿于1663年在斯托尔布里奇市场购买《几何原理》一书，他们在科学上的努力是一脉相承的，他们的贡献奠定了现代科学技术的基础。

泰勒斯竭力不求助于神来理解世界。像巴比伦人一样，他也相信世界上曾是一片汪洋。为了解释陆地的来由，巴比伦人认为，他们的主神玛杜克在水面上丢下了一张席子，然后在席子上堆上泥土，形成了陆地③。泰勒斯也有类似的观点，但并没有巴比伦人的迷信成分，正如本杰明·法林顿所指出的：“让玛杜克滚开！”他认为，地球上确曾到处是水，由于一种自然过程，海中才慢慢冒出了陆地，他觉得这与尼罗河三角洲的淤积过程是近似的。的确，他认为水是万物之本原，正如我们今天宣称电子、质子和中子或者夸克是一切物质的基本粒子一样。他的见解正确与否尚在其次，重要的是，他说明了世界不是由上帝创造的，而是自然界各种物质的力量相互作用的结果。泰勒斯从巴比伦和埃及带回了新兴的天文学和几何学的种子，在爱奥尼亚的沃土中，它们当然要发芽、开花和结果。

泰勒斯的私人生活情况鲜为人知，亚里士多德在他的著作《政治学》中讲了一些有关的轶事：
有一则故事说，泰勒斯穷困潦倒，人们为此指责他，并且认为这也说明自然科学毫无用处。可是泰勒斯“上知天文”，在冬天，他就预知第二年橄榄一定大丰收。于是他倾其所有，把基奥斯城和米利都城的所有的榨橄榄油机都低价预租了下来。第二年收获季节到了，大家都需要榨橄榄油机，他就随心所欲地开始出租，从而果真发了大财。他以此向世人说明，只要学者们愿意，是能够轻易致富的。不过，他们的心思和志向在别的事情上。

泰勒斯还是一位著名的政治家。他成功地促使米利都人反抗里底亚国王克里萨斯的并吞，但在游说爱奥尼亚各岛国，为了反对里底亚的并吞而成立联邦这件事上，却未能成功。

米利都的阿那克西曼德是泰勒斯的朋友和同事，我们都知道，他是最早做实验来进行论证的人之一。他竖起一根棍子，通过观察移动的棍影，准确地确定了一年及四季的时间。许多年来，人们只知道用棍子来打架争斗，而阿那克西曼德却用它来测量时间。他也是制作日昝，绘制已知世界的地图和有星座图形的天球仪的第一个希腊人。不过，他认为，太阳、月亮和其他星球，都是透过苍穹中移动的洞孔看到的火球，这也许是一种较为古老的想法。他的另一个与众不同的观点是，地球不是悬在天空中，也不是由天空支撑的，而是凭自身的力量，处于宇宙的中心，因为在“天球”中，地球到其他星球的距离都是相同的，没有什么力量能使地球移动。

他认为，幼婴什么也不会办，因此，假如人类第一次出现的幼儿是自己来到世界上的，他们肯定立即死亡。由此出发，阿那克西曼德得出结论，人类是由那些幼兽生活能力强的动物变来的。他认为生物都是同时在沼泽中出现的，最早的动物是浑身披有荆棘的鱼类。这些鱼的某些后代后来离开了水，转向了陆地，在陆地上，它们逐渐进化演变成了另一种动物。他还认为，宇宙中存在着无数种世界，每个世界都有生命居住，所有的物质都处于分解和再生的循环中。圣奥古斯丁对此痛惜地说：“他把各种各样无休止活动的原因归结为上帝的程度并不比泰勒斯高。”

大约在公元前540年，萨摩斯岛国出了一个专制君主，名叫波利克拉特斯。据说他发迹于饭馆老板，终而成为国际性海盗。他迫害本国人，也不停地向邻国发动战争，但他却又是艺术、科学和技术的慷慨保护者。为了防备邻国报复，他在京城周围建造了6公里长的高大宽厚的城墙，其遗迹保存至今。为了穿越堡垒取用远山的一处泉水，他命令挖一条2公里长的穿山隧洞。隧洞从山的两侧同时开挖，挖通时几乎分毫不差。这项工程用了约15年的时间才完成。它表明爱奥尼亚人在当时已有高超的工程实践能力。但是这项工程还有另一面更阴暗的部分：该工程部分是由拴上铁链的奴隶们修成的，许多奴隶都是波利克拉斯特的海盗船俘获的。

西奥多勒斯也是这个时代的人，他是当时希腊的大工程师。他著名的发明有钥匙、尺子、木匠的短尺、水平仪、车床、铸铜和供暖设备。怎么没有为这个人建纪念碑呢？所有幻想和思索自然规律的人都同工艺技术人员商谈，那时的理论和、实践浑然一体。

大约在这同一时代，附近科斯岛上的希波克拉底正在创立他的著名学派，但由于他的渎神言词，现在人们已不大记得他的医学传统了。那是根据当时的物理和化学研究成果④建立起的一个实用而有效的医学学派，但其自身也有理论贡献。在《论古代医学》一书中，希波克拉底写道：“人们仅仅因为自己不了解羊癫疯的发病原因，便认为这种疾病是神授的。假如人们对于不明白的事都说成是神授的，那么，就会有没完没了的神授的事情了。”

随着时日的迁移，爱奥尼亚的文化影响和实验方法逐渐传播到希腊大陆，传播到意大利和西西里。曾经有过一个时期，人们差不多都不相信空气的存在。人们当然会呼吸，但人们都认为，风是天神的呼吸造成的。谁也没有想到，空气是一种看不见的稳态物质。据载，公元前450年左右，著名的物理学家恩培多克勒第一次进行了空气实验，⑤有些记载说他自奉为神明。但这可能是由于他绝顶聪明，因此其他人奉其为神。他认为，光的传播速度十分神速，但并非无限地快。他还认为，地球上生物的种类，原先要多得多，但其中许多种类“想必不能繁衍生存下去而消失了。因为原先存在过的每一种生物，自其产生之初，都有赖于生活技能，或勇猛程度，或奔跑速度，以保护自身、繁衍后代”。恩培多克勒对于生物适应环境的解释，与阿那克西曼德和德漠克利特一样，鲜明地预见了达尔文关于生物进化自然选择的伟大思想的某些内容。

恩培多克勒的实验器具非常普通，就是人们在日常生活中已使用了几百年的漏壶。那是一个铜制的球形物，漏壶的颈部有一开口，底部有一些小洞眼，装水时将壶浸入水中。装满水后如果不按住颈口把壶提出水面，壶中的水就会从底部的小洞喷洒出来。但是，假如用拇指按住颈口，把壶提出水面，不松开拇指，壶中的水就不会流出来。如果堵住颈口，则把壶浸入水中也装不进水。由此看来，一定有某种物质防止了水的进人。人们看不见这种物质，这种物质是什么呢？恩培多克勒认为，这只能是空气。我们看不见的这种物质，能够产生压力，正是这种压力，在我们用手按住颈口时，使水灌不进漏壶。恩培多克勒发现了这种看不见的物质。他还认为，空气之所以看不见，是因为它是一种极其微小的物质。

据说，恩培多克勒在一场拜神狂中跳进埃特纳火山口的炽热岩浆升天了。但我却觉得，他不是故意的，而是在一次大无畏的地球物理学开拓性考察时，失足掉进去的。

恩培多克勒关于存在有原子的蒙昧认识得到德漠克利特的进一步发挥。他出生在爱奥尼亚的殖民地，位于希腊北部的阿伯德拉，这是一座充满笑料的城市。公元前430年，假如有人讲阿伯德拉人的故事，你一定会捧腹大笑。当时的阿伯德拉在某种程度上就像现代纽约的布鲁克林区一样。德漠克利特认为，生活的一切都要享受，都要理解。理解和享受本来就是一回事。他说：“没有欢乐的生活好比是没有旅舍的一条漫长的道路。”德漠克利特极可能来自阿伯德拉，但他决非笨伯。他认为，许多星球都是由宇宙的散落物自然形成的，然后发展、死亡。那时，还没有人想到天体互撞形成的坑穴，但德漠克利特想到星球有时会相撞。他还认为，在黑暗的宇宙中有些星球独来独往，有些星球则伴有好几个太阳和月亮；有些星球上有生命，而有些则没有动物，没有植物，甚至没有水；最简单的生命形式，产生于某种原始沼泽地。他教导说，感觉亦即理性，比如说，我觉得我手上有一支笔，这完全是一种物理和机械过程；思维和感情，则是由极其精细、极其复杂地堆置在一起的物质导致的，而不是神赋予物质以某种精神的结果。

德漠克利特发明了“原子”这一词，在希腊语中，这个词的意思是“不可分割的”。他认为，原子是最小的粒子，永远不可能再往下分割。万事万物，包括人类本身，都是由原子错综复杂地组合成的。他说：“世上存在的只有原子和虚空。”

德漠克利特说，当我们切苹果时，刀子无疑要从原子间的空隙通过。假如没有这种空隙，就是说没有虚空，刀子就会碰上无法穿透的原子，苹果也就无从切开了。比如说，切开一个锥体，然后比较这两个切开的剖面，它们的截面积会相等吗？德漠克利特认为不会相等。锥体上的斜面使一个剖面的截面积稍小于另一个剖面的截面积。假如二者相等，那就不是锥体，而是圆柱体了。不管刀多么锋利，这两个剖面的截面积都不会相等。为什么呢？因为在极小的尺度上，物质表现出某种不可刨光的粗糙度。德漠克利特把这种小尺度的粗糙度，比之于原子世界。当然，他的观点不同于我们今天的看法，但是却是十分机敏高明的，体现了他对日常生活的精细观察。从本质上来说，他的结论也是正确的。

在和上述同样的活动中，德漠克利特还想到过计算锥体或金字塔的体积，方法是把许多极小的金属板堆积成一个锥体。他使用的这种方法，在数学上叫做极限论。他已经在敲微积分的大门了，而微积分则是认识世界的基本工具。从现有文献记载来看，在牛顿之前，事实上尚无人涉足这一领域。如果德漠克利特的研究工作没有受到全面的破坏，那也许在耶稣时代，微积分就已经产生了⑥。

1750年，托马斯·赖特为德漠克利特早就认为银河主要是由低分辨率的星球组成而赞叹不已。我们可以这样说，远在天文学受益于光学的进展之前，微漠克利特早就通过理智的眼睛，和有史以来较优越时代的最能干的天文学一样，全面深入地观察了无限的空间。确实，德漠克利特的思想，早就飞越过“赫拉的乳汁”，飞越过“夜空的脊柱”了。

作为一个人，德漠克利特似乎有点古怪，女人、孩子和性生活使他局促不安。部分原因是因为这些会占用他思索的时间。但他十分珍惜友谊，认为欢愉是生活的目的，并孜孜于从哲学上探索神秘的灵感的源泉和特性。他启程赴雅典，去拜访苏格拉底，结果，竟腼腆得不敢自荐。他也是希波克拉底的挚友。他震惊于物理世界的千姿百态。他认为，在一种民主制度下过贫穷生活，也比在帝王统治下享受所谓幸福好些。他认为，当时盛行的宗教是有害的，既没有不朽的灵魂，也没有不朽的神祗。他所坚信的是：“世上存在的，只有原子和虚空。”德漠克利特是否因此受到宗教迫害，无案可查。不过，应该知道，他是来自阿伯德拉城的。在他所处的时代，容忍非正统观点的短暂传统，已开始崩溃，进而消失了。人们因为具有特殊的见解，已开始受到处罚。如今，在100德拉克马的希腊钞票上，印有德漠克利特的头像。但是他的见识受到抑制，他对历史的影响受到贬低，神秘主义者们正开始取得胜利。

在爱奥尼亚，还出了一位注重实验的人，名叫阿那克萨哥拉，住在雅典，公元前450年左右，极其闻名。这个人是位巨富，但他对财富漠不关心，却酷爱科学。每当有人问他人生真谛何在时，他总是回答：“探索太阳，探索月亮，探索天空”，完全是一副地道天文学家腔调。他别出心裁地做了一个实验。实验中，他把一滴白色的液体，例如奶酪液滴人一大瓶深色液体，例如浓酒中。他发现，白色全然不见了。他因此联想到，其中必定发生了某种变化，某种凭感官不能直接察觉的变化。

阿那克萨哥拉不如德漠克利特那样激进。但同样是彻底的唯物主义者，他们不是珍视财产的物质主义者，⑦而是持有只有物质才构成了世界的基础这种观点的唯物主义者。他们的不同点在于，前者相信特殊的精神物质，而不相信原子的存在。他认为，人之所以比其他动物高明，是因为人类有手，这是典型的爱奥尼亚人的观点。

阿那克萨哥拉最早阐明月亮的亮光来自反射，并从而提出了月亮盈亏说。这种理论在当时是一种极其危险的理论，因此手稿只能秘密流传。从地球、月亮和自身发光的太阳的相对位置来解释月相盈亏，或是月食的这种理论，与当时根深蒂固的偏见是极不相容的。过了两代人的时间，亚里士多德自信地提出，月相盈亏和月食是由于月亮本身具有盈亏和食的特性造成的，这种说法，只是在玩弄词藻，其实什么也没有加以说明。

当时盛行的说法是太阳和月亮都是天神，但阿那克萨哥拉则认为，太阳和星星都是燃烧着的石头。我们感觉不到星星的热气，是因为它们离我们太远了。他还认为，月亮上有山脉（这是对的），也有生命（这就说错了）。照他的意见，太阳只是比伯罗奔尼撒半岛大一些，大概有南希腊，即希腊全国的三分之一那么大。他的论敌认为，他这种估计非常荒谬。

阿那克萨哥拉是伯里克利带到雅典的，后者是希腊鼎盛时期的领袖人物，同时也是伯罗奔尼撒战争的促发者，而这场战争却毁灭了雅典的民主。伯里克利热衷于政治，也爱好科学，阿那克萨哥拉是他的主要知己之一。有人认为，正是由于阿那克萨哥拉的这种地位，使他对雅典的伟大文明做出了卓越的贡献。但是，伯里克利有其政治困难。他的权势极其显赫，政敌往往难以对他直接攻击，因此政敌们就攻击与他亲近的人。阿那克萨哥拉终于被判罪，遭囚禁，罪名就是对上帝不虔诚。因为他曾讲授月亮是由普通物质组成的，是一个普通的地方，而太阳则是天空中燃烧得发红的石头。1638年，约翰·威尔金斯大主教对此评论说：“那些狂热的信徒认为，把他们顶礼膜拜的上帝说成石头，是对上帝的极大亵读。然而，他们却没有注意到，他们崇拜的偶像正是由石头雕刻而成的。”伯里克利为使阿那克萨哥拉获释，使出了浑身解数，但终因为时过晚未能成功。虽然说200年之后爱奥尼亚的传统在亚历山大大帝治下的埃及得以继承，但此时希腊的政治浪潮正在转向。

在历史著作中，或是在哲学书籍中，通常都把泰勒斯、德漠克利特和阿那克萨哥拉这些大科学家描绘成苏格拉底以前的哲学家，似乎在苏格拉底、柏拉图和亚里士多德降临之前，他们的主要作用只是守住哲学这个摊子而已，或者只是给了苏格拉底他们一点点影响。其实，古爱奥尼亚人代表的是一种不同凡响的、与当时传统极其相背的传统，这种传统与现代科学极其一致。可惜他们的强大影响只延续了两三百年，这对于生活在爱奥尼亚科学昌明时代与意大利文艺复兴时代之间的人来说，是一种无法弥补的损失。

也许，与萨摩斯岛有关的影响力最大的人物，要算公元前6世纪的毕达哥拉斯了⑧。按照当地传统，他曾在萨摩斯岛科基斯山上的一个洞穴中住了一段时间。他是世界史上第一个推断出地球是一个球体的人。他这种推断，也许是看到月亮和太阳呈圆形联想出来的，也许是在月食时看到了地球对月亮的圆形投影，或是在他观察船只离开萨摩斯岛时桅杆逐渐消失在海平面而推论出来的。他本人或者是他的弟子，发现了毕达哥拉斯定理：直角三角形两直角边之平方和等于斜边的平方。毕达哥拉斯并未举例去证明这个定理，而是采用数学演绎法去全面证明它的。现代数学——所有学科的基础，都离不开演绎法，毕拉哥拉斯对此做出了不可磨灭的贡献。也正是他，首次使用了“宇宙”这个词，以表示那秩序井然、谐和协调的大千世界。他认为，这个世界应当为人们所了解。

许多爱奥尼亚人认为，宇宙间的谐和协调可以通过观测和实验获得，这正是当代科学普遍采用的方法。然而毕达哥拉斯的方法却全然不同。他认为，自然规律可以完全由思维推断出来。因而他和他的弟子们基本上不注重实验。⑨他们是伟大的数学家，同时又是神秘家。伯特兰·罗素尖刻地说：“毕达哥拉斯”创立了一种宗教，其主要教义就是灵魂与肉体处于无限的轮回之中。他的宗教植根于宗教秩序，教义中不时阐明要控制国家，建立起圣洁的戒律。但凡夫俗子总是渴望享受的，自然迟早要违背他的教义了。”

毕达哥拉斯学派专注于数学论证的确立。他们认为数学是一个人类才智可以认识的纯净世界，数学是一个宇宙体。其中直角三角形的边的关系，完全符合简单的数学关系式。数学王国同现实中杂乱无章的平凡世界是绝然不同的。他们觉得，通过数学论证，他们已经窥测到一个完美的实体世界，一个神祗的王国，我们生活的这个世界，只不过是这个神祗王国不完整的投影罢了。在柏拉图关于洞穴的著名寓言中，捆着的囚犯只要看见路人的影子，就相信那是路人本身。他们从来没有想到，只要他们能够转过头来，就不难看清复杂现实的真相。看来，柏拉图，还有后来的基督教，都受到了毕达哥拉斯学派的重大影响。他们都不敢把矛盾的论点摊到桌面上来，而是如同所有正统的宗教一样，实行清规戒律，以防止修正自身的错误。西塞罗就此写道：

毕达哥拉斯学派醉心于正方立体，醉心于各边均为等量正多面体的对称立体。其中最简单的例子就是立方体，立方体的每一个面都是一个正方形。正多边形的数量无穷无尽，但正立方体却只有5种（关于这一点的证明，是数学推论的一个著名例子）。出于某些原因，他们对有12个5角形的、称做12边形的多面体，感到特别可怕。这个问题同宇宙神秘地联系在一起，当时人们认为，世界是由土、火、气、水等4大元素组成的，毕达哥拉斯学派把这4大元素同4种正多面体联系起来。毕达哥拉斯学派认为，第5种正多面体，一定与某种第5类元素有关，这类物质只能来自天上（这就是第5元素quintessence这个词的由来）。他们不让一般的人知道12面体的存在。

毕达哥拉斯学派对整数尤为钟爱。在他们看来，一切物体，当然也包括其他数字，都可由整数导出。但到后来，这种信条发生了危机，因为他们发现，2的平方根（正方形的对角线与边之比）竟是一个无理数，不能由任何两个整数之比（不管这两个整数多大）准确地表达出来。具有讽刺意味的是，他们正是在应用毕达哥拉斯定理时发现这种怪事的。“无理数”这个词，其本意只是说明一个数不能由比值表示。但对于毕达哥拉斯学派来说，却如同洪水猛兽了；因为这个词意味着他们以往的全部观点都是错误的。这种想法从今天的观点来说才真正是“无理的”。对数学上的这种重要发现，他们不敢拿出来公开，而是捂住2的平方根和12边形的知识，不让外人了解真情⑾。即使在今天，仍然有一些科学家反对科学大众化。他们主张神圣的知识只能在信徒间流传，不能让大众了解。

毕达哥拉斯学派认为，球体是“完美无缺的”，因为球面上的任何一点离球心的距离都相等。环形圈因而也是完美的。他们始终认为，星球是在环形轨道上作匀速运动。他们觉得，行星在轨道上运行时不可能时快时慢，非圆形运动是不可能的，它们既然不受地球的影响，也一定是“完美无缺”的。

对毕达哥拉斯学派研究法的褒贬可以从开普勒的毕生研究明显地看出（参见第三章）。毕达哥拉斯学派关于宇宙是不可感知的、神秘而完美的世界这种看法，马上被早期基督教徒接受了，同时成为开普勒早期受教的主要内容。开普勒一方面坚信天地间存在着数学的和谐（他写道：“天体是由和谐的比例装饰起来的。”），从简单的数值关系中，就可以确定星体的运动方式。另一方面，他还追随毕达哥拉斯学派长期坚持认为只有匀速的环形运动才是可以接受的。但是他在观察星体时多次发现，他这种观点解释不了星体运动方式。于是，他又再次观察。与毕达哥拉斯学派的许多学者不同，开普勒信赖实际观测和实验结果。通过对星体运动的仔细的反复观测，他终于抛弃了星球沿环形轨道运行的观点，认识到星体是在作椭圆形运动。毕达哥拉斯的理论既激起了开普勒对行星运行和谐性的探索，又束缚了开普勒，使他的研究推迟了10多年。

轻视实践的观念甚嚣尘上，这始于古老的世界。柏拉图极力鼓吹天文学家要去研究天体，但不要浪费时间去观测天体。亚里士多德则认为：“下等人在本质上是奴隶，所有的下等人最好应该由一个主人来统治……，奴隶是主人的生命的组成部分；工匠同主人的关系稍疏于奴隶，工匠只有成为奴隶后才能具备相应的优秀品质。中下等的技工具有不同的特殊奴隶身份。”普鲁塔克认为：“没有必要遵循这样的原则：倘若一项工艺品制作精美，令人愉悦，其制作者便值得尊重。”色诺芬的看法是：“人们称为工艺品的一类物品都印有社会的烙印，在我们的都市中当然要受到唾弃。” 出于上述种种认识，爱奥尼亚的充满前途的光辉的实验方法，被人们束之高阁竟达2000年之久。没有实践，则无法在诸多学说中加以抉择，科学也就无从前进。毕达哥拉斯学派反对实践的观点，至今仍有市场，原因究竟何在，这不能不使人深思。这种对实验工作的厌恶究竟从何而来？

科学史专家本杰明·法林顿认为，古代科学的衰败，究其原因在于经商的传统。这个传统既导致爱奥尼亚科学的发生，也导致奴隶制经济的产生。拥有奴隶，便铺平了通向金玉满堂、权势显赫的大道。毕达哥拉斯的城堡是由奴隶们建造的。在伯里克利、柏拉图和亚里士多德的时代，雅典拥有大量的奴隶。雅典人津津乐道的民主，其实只适用于少数特权者，奴隶不过当牛做马从事体力劳动而已。由于科学实验也是一种体力劳动，因此奴隶对于科学实验是退避三舍的。但反过来说，又只有奴隶主——有些国家里尊称“绅士”——才有闲暇去搞科学。因此，科学几乎无人问津了。古爱奥尼亚人完全有能力造出某些较为高级的机器，但奴隶制的存在使技术进步缺乏经济动力。因此，在公元前600年左右，经商的传统对伟大的爱奥尼亚科学昌明的产生起到重大的作用，而奴隶制却又可能是两个世纪之后科学衰败的原因。这不能不使人啼笑皆非。

类似的现象在全世界比比皆是。1280年，是中国天文学的鼎盛时期，其代表人物是郭守敬。他以1500年来前人的天文观测为基础，改进了天文观测仪器和计算技术。人们普遍认为，自他以后，中国的天文学便江河日下了。内森·西维因认为，至少有一部分原因是“上层人物对科学越来越僵化、墨守陈规，从而使知识界对技术的探索和兴趣有减无增，也不愿把科学研究当做行之有效的重要进身之阶了。”于是，研究天文学的钦天监成为家传因袭的职衔，这种做法同天文学的进展大相径庭。此外，“天文学研究一直为朝廷所垄断，并在很大程度上听任外国技术人员的摆布。”他们主要是听任耶稣会传教士的摆布，他们介绍了欧几里德和哥白尼的学术观点，中国人对这样的学术思想惊讶不已，但当他们检查过耶稣会教士带来书籍后，自然而然地要竭力隐瞒和压制日心说的观点。在印度、玛雅和阿兹台克文明中，科学之婴死于母腹的原因也许与爱奥尼亚文明衰败的原因相同，都与奴隶经济的发展有关。从政治上来看，当代第三世界国家的一个主要问题，就是受教育者都是富裕家庭的子弟，基于这种现状，他们理所当然地不习惯于体力劳动，同时也不会对传统的知识提出挑战，为此，科学难以扎根。

公元前7世纪至公元5世纪之间，爱奥尼亚和其他希腊科学家的大致生卒年表。从表中可以看出希腊科学家的衰落，因为在公元前1世纪之后，著名科学家就屈指可数了。

在奴隶制度下，柏拉图和亚里士多德过着优裕舒适的生活。他们为人压迫人的制度辩护，为专制君主服务，宣扬肉体和精神分开的观点（这是一种在奴隶制社会极其自然的观点），他们把物质同意识分割开，把地球同天体拆离开。他们这种分割统一体的思想，在西方思想界占据了2000多年之久。信奉“神祗无处不在”的柏拉图，实际上是用奴隶制的比喻联结他的政治思想与宇宙学说。据说，他曾经竭力主张烧毁德漠克利特的所有著作（他也曾主张烧毁荷马的所有著作），原因也许在于德漠克利特不承认灵魂与上帝是永恒的，也许是因为他不承认毕达哥拉斯的神秘主义，或者在于他相信存在无数的星体。据传，德漠克利特撰写了73部重要著作，涉及了人类的所有知识，但所有这些著作约已荡然无存。现在我们对德漠克利特的了解，主要来自一鳞半爪的零碎材料，其中主要是记载在伦理学书籍中一些间接的资料。其他古爱奥尼亚科学家的遗著的命运也大批相同。

毕达哥拉斯和柏拉图承认世界是可知的，而且认为存在一种支持自然界的数学规律。他们这两种认识大大推动了科学的发展。但另一方面，他们压制和掩盖已所不欲的科学发现，主张科学研究应仅限制在少数几个出类拔萃者的圈子内，而且，他们鄙视实验，追求神秘主义，为奴隶制辩护，这些则对人类进步造成了很大损害。在长期神秘地埋没后，部分原因是由于亚历山大图书馆的学者们的传播，爱奥尼亚人开创的事业毕竟还是复苏了。西方世界又苏醒了。注重实验及公开探讨的气氛再次得到尊重。无人问津的书籍及其零星散落的著作再次得到人们的查阅。达·芬奇、哥伦布以及哥白尼所进行的事业，可以说是受到了古希腊这种传统思想的激发，或者说是沿着古希腊的研究传统各自进行了再探索。就是在今天，仍然有不少科学成果带有古爱奥尼亚的烙印，不少科学研究工作也像他们那样自由大胆。但与此同时，也有不可思议的迷信，以及惊人的伦理上的愚昧，现代人仍受到古代思想斗争的影响。

柏拉图的弟子及其后来的基督教徒们，有一种令人不解的观点，他们认为地球是不干不净的，甚至有点儿污秽，天体才是完美无暇的、神圣的。他们不承认或是忘记了地球是宇宙中的一颗行星，人类是宇宙的居民这一基本思想。首次提出这种思想的是阿里斯塔恰斯，他在毕达哥拉斯逝世300年后出生在萨摩斯岛，是爱奥尼亚最后一批优秀科学家之一。到他的时代，人类文明的中心已经转移到古埃及的亚历山大城图书馆。阿里斯塔恰斯首次阐明行星系的中心是太阳，而不是地球。他认为所有的行星都是绕太阳而不是绕地球运行的。无独有偶，他在这方面的论著也散失了。他通过计算月食时地球对月亮投影的面积得出结论说，太阳不仅离地球非常遥远，而且也比地球要大得多。因此，他当时可能推论过，像太阳那么大的一个星体，竟然绕地球这样渺小的星体运转，这是十分荒唐的。他提出太阳位于宇宙的中心，认为地球绕地轴自转一周需要一天，绕太阳转动一圈则需要一年。

人们通常把这个观念同哥白尼的名字联系在一起。伽利略在评价哥白尼时说，哥白尼只是日心说的“再现者和证实者”，而不是最早的发现者⑿。尽管有人在公元前280年已经相当清楚地说明了行星的位置，但在阿里斯塔恰斯和哥白尼之间的1800年中，几乎没有人知道这些行星的确切位置。这种观点触怒了阿里斯塔恰斯的某些同代人。如同阿那克萨哥拉、布鲁诺和伽利略的遭遇一样，也有人大喊大叫，阿里斯塔恰斯不信神，该受惩罚。就是在人类文明的今天，反对阿里斯塔恰斯和哥白尼，在日常生活中提倡地球中心说的例子，依然屡见不鲜。我们还在说太阳“升起”了，太阳“降落”了。阿里斯塔恰斯已经逝世2200年了，而我们的语言还在自欺欺人地表示地球并没有转动。

行星之间并不是连在一起的，例如，地球离金星最近4000万公里，地球离冥王星则有60亿公里之遥。认为太阳只有伯罗奔尼撒半岛那么大，尚且触怒了某些希腊人。上述说法，更会使他们目瞪口呆不知所措了。当然，人们以往认为太阳系的星球都拥挤在一起，且不作运动，这也是不无道理的。假如伸开一个手指放在眼前，然后，首先用左眼，接着用右眼去瞄看这个手指，映衬着遥远的物体，你就会觉得手指在移动。手指离眼睛越近，看起来它就移动得越多。通过计算这种视运动，即视差，就可以估计远处物体同手指的距离。双眼之间相隔愈大，看上去手指就移动得愈多。双眼的基准线越长。视差也就越大，也就能更好地测定远处目标的距离。但是，我们所处的地球本身，每隔6个月就要从轨道的一端运行到另一端，运行距离为3亿公里。因此，假如在6个月后观测同一个不移动的天体，那么，我们测定的距离应是十分可观的。正因为如此，阿里斯塔恰斯怀疑，天上的星星可能是远离地球的太阳。他把太阳同固定不动的星体“归为同类”。当地球在转动时，星际视差不可测出，这表明，星体离地球的距离比太阳还得多。在望远镜发明之前，即使对最近的星体的视差，也小得难以觉察。星球视差到19世纪才首次得到测定。这时，完全根据古希腊的几何学测定，人们才清楚星体离地球的距离大得要以光年计算。

还有一种方法，可以测定从地球到星体的距离，尽管到现在为止，我们还没有证据说明古爱奥尼亚人确实使用了这种方法，但他们完全有能力做到这一点。众所周知，物体离我们愈远，则显得愈小。物体的实际大小与距离成反比的规律，是用于艺术摄影术中的透视法的基础。正因为如此，太阳离我们愈远，太阳就显得愈小、愈暗。离太阳究竟要多远，它才显得似一颗星星那般小、那般暗呢？换句话说，多大的一个太阳，才能像一颗星星那么亮呢？

为了回答这个问题。惠更斯作了一个实验，方法与古爱奥尼亚的传统十分相似。他把一个钻有许多小孔的铜盘对着太阳举起来，然后透过小孔观察太阳，以此确定哪一个孔的亮度同他所记得的昨天晚上的天狼星的亮度一样。该孔的大小，和看上去太阳的大小相比，只有其 l／28 000⒀。他于是得出结论，天狼星离我们的距离，是太阳离我们的距离的28000倍，或者说，离我们约半个光年。观察几个小时后，要记住一颗星究竟有多亮是很不容易的，但惠更斯却记得一清二楚。假如他当时知道，天狼星实际上比太阳亮得多，他无疑会得出正确的答案：天狼星距我们8．8光年。当然，阿里斯塔恰斯和惠更斯应用不精确的数字推导出不完整的答案，这个事实本身并无关宏旨。关键在于他们极其明确地阐述了他们的研究方法。因此，假如能够改进观察方法，答案就会准确得多。在阿里斯塔恰斯与惠更斯之间的时代，人们回答的问题使我这个在布鲁克林长大的孩子激动不已，我不禁自问，星星到底是什么呢？答案是，星星就是巨大的太阳，在星光灿烂的宇宙的汪洋大海中，星星离我们有多少个光年那么遥远。

阿里斯塔恰斯的巨大贡献，在于他说明了无论是我们人类，还是我们的地球，在自然界中都并不占有特殊的地位。从此，他的这种入木三分的观点被上用于星体，下用于人类大家庭的许多课题，赢得了巨大的成功，同时也始终受到反对。他这种观点导致了天文学、物理学、生物学、人类学、经济学和政治学的巨大进展。我想，把这种观点推广应用于社会，恐怕就是它屡屡受到压制的主要原因吧。

阿里斯塔恰斯的巨大贡献远远超越了星空研究的范畴。18世纪末叶，英王乔治三世时代的音乐家和天文学家威廉·赫歇耳描绘了一幅星空图，他发现在银河系平面图或带状图上，以地球为中心，各方位的星星的数量显然是相等的。由此他自然而然地认为，地球位于银河系的中央⒁。第一次世界大战前，密苏里州的沙普利发明了一种技术，用这种技术测量从地球到球状星团的距离，发现球状星团是可爱的恒星球状集团，就像一群蜜蜂一样。他还发现了一个恒星的标准烛光——颗亮星，星光可见是因为它闪烁不定，但其平均本身亮度却总是一成不变的。把球状星团中发现的这类恒星的亮度和它的本身亮度加以对比，沙普利就能计算出它们离地球的距离。这就像我们在旷野中，通过观察射过来的微弱灯光，就能判断出已知其本身亮度的灯光距我们多远一样。这种方法实质上仍是惠更斯的方法。沙普利发现，这些球状星团并不是以太阳周围的星体为中心，而是以人马星座方向的银河系远区为中心。沙普利认为他调查大约100个球状星团极可能围绕银河系的质量中心运行，向它表示敬意。

1915年，沙普利大胆地提出太阳是位于银河系的边缘。而不是靠近其核心。赫歇耳之所以搞错了，是因为在人马星座方向上布满了不易看清的宇宙尘，从而使他无法知道远处还存在着许许多多的恒星。我们现在都明白，地球离银河系的核心大概有3万光年之远，处于银河系的旋臂边缘，这里的恒星密度相对要稀疏些。如果在沙普利发现的球状星团中，一个有人居住的行星绕星团的中心恒星运行，或者就位于星团的中心，那么，他们就会可怜我们地球上的人只能看到为数不多的星星。而在他们的天空中却满布灿烂的繁星。仅在银河系的中心附近，就有几百万个灿烂的星球，他们凭肉眼也可以看到它们，而在我们的天空中，却只有微不足道的几千颗恒星。我们的太阳，以及别的太阳都可能有消亡之日，但在球状星团的世界里，漫漫黑夜却永远不会降临。

公元18世纪时，赖特和康德两人通过望远镜的观察都预言过，那无与伦比的旋涡状发光体，就是另外的银河系。但在进人20世纪很久以后，天文学家竟然还认为，宇宙中只有一个银河系。康德曾明确指出，在仙女星座中的M31 星系，就是另一个银河系，它含有许许多多的恒星，康德给它们取了个令人难以忘怀的奇妙的名字“岛宇宙”。但一些科学家认为，那些旋涡星云并非是遥远的岛宇宙，而是星际气体聚集成的云团，这些气体也许正在形成新的太阳系。为了测定旋涡星云的距离，就需要一组各自不同的、本身亮度又较大的星体，建立一个新的标准烛光。哈布尔1924年认出了这组M31星系的恒星。他发现，看起来这些恒星极其晦暗，从而说明M31星系离我们极其遥远。人们现在估计，它距离我们为200万光年。但如果M31星系真有这么遥远，那它就不可能仅仅是星空中的云雾，那就应该比云雾要大得多，就应该是一个巨大的银河系。其他更加模糊不清的星云（大约有1000亿个），必定离我们更加遥远。它们都透过已知宇宙的边缘黑幕闪闪发光。

自从人类诞生之日起，我们就一直在探索自己在宇宙中的位置。无论在人类的早期（当时我们的祖先以懒洋洋的目光注视着星星），其中不管在古希腊的爱奥尼亚科学家中，还是在当代的科学家中，人们都为一个问题所苦恼，那就是地球在宇宙的什么地方？地球是处于什么样的一种地位呢？我们发现自己栖息的地球十分平庸。它的恒星也毫不出众，在银河系星群的边缘两个旋臂之间，占着一个可怜的位置。而这个银河系则是那比地球上的人口还多的星系中的一个成员，隐匿在广袤的宇宙中一个小小的角落里。这种观点鼓励我们继续建立和证实天空的心理模式。就是说，太阳是一个炽热的石头，繁星是天上的火焰，银河系则只是夜空的脊柱。

从阿里斯塔恰斯以来，我们每探求一步都使我们自己更加远离舞台的中心。用于理解探求中的新发现的时间远远不够。沙普利和哈布尔有了巨大的发现，他们的许多同时代人至今仍活在世上。当然，他们当中至今也有不少人暗地里埋怨这些伟大的发现，他们对每一步进展都感到沮丧，在这些人的内心深处，仍然支持着宇宙中心的支点就是地球的观点。但是，我们要评价宇宙，首先就必须要了解宇宙，在了解的过程中，即使事实证实与我们的良好愿望相违背，也应该继续我们的了解。了解我们生活的地球，则是了解邻近星球的重要先决条件。当然，了解邻近星球是什么样子，也对此大有裨益。假如我们渴望着增加地球的重要性，我们就该为此做出努力，大胆地提出问题，精辟地回答这些问题，这无疑就会增加我们这个星球的重要性。

我们带着一个早在人类发祥期提出的问题，开始了探索宇宙的航行，这个问题人们一代接一代地重复着：星星是什么？探幽索隐是人类的天性。人类开始探索时，完全是两眼一抹黑，即使到现在也仍然是星球世界的门外汉。我们在宇宙海洋的海滩边徘徊不前的时间已经够长了，现在我们终于扬起风帆，准备远航宇宙之海，去探索群星。

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 ①这种把火焰看成是一种有生命的东西，需要保护、需要照看的观念，不能把它当做一种“原始”的观念而不加以认真研究。在许多现代文明的发样期都可以找到这样的观念。古希腊、古罗马以及古印度的婆罗门的各家各户都有一个炉灶，和一整套固定的照看火焰的规矩。晚上，煤火要用炉灰封住，清晨拨开炉灰，添上小树枝，让炉火重新燃起来。炉火的熄灭意味着家破人亡。在上述三种文化中，对炉灶的祭祀同祭祀祖宗是相互关联的。这就是永世不灭的火的来源。在全世界范围内，这种象征至今还广泛应用于宗教、纪念性活动、政治和体育的庆典中。（在中国人的生活中也有于每年春节之前要祭灶王爷的风俗——校者注）

②为避免混淆，应指出爱奥尼亚不是指爱奥尼亚海，而是爱奥尼亚海沿岸的殖民者命名的一个地方。

③有证据表明，古代苏默人（幼发拉底河流域的人种）的创世纪神话大部分是关于自然界的解释，后来在公元前1000年左右编纂的《天庭之上》这首诗集里才第一次用神祗取代了自然界。这个神话讲的是神学，而不是宇宙学。《天庭之上》使人联想起日本和阿伊努人的神话，他们的神话说宇宙原先是一片沼泽，后来一只大鸟振翅击打沼泽而把陆地和水体分开。斐济人的创世纪神话说：“罗科摩图创造了陆地，他用巨手从海底一捧一捧地把泥土捧出水面，到处堆积，形成了斐济群岛。”对于岛屿和远海的民族来说，从水中筑起陆地是一种极其自然的想法。

④星占学也包括在内。星占学在当时被普遍认为是一门科学。在希波克拉底的一段典型文学中写道：“人们也必须密切注意星座的升起，特别是天狼星，其次是大角星，同时也要注意昂星团的降落。”

⑤该实验原先的目的是为了证实一种荒谬绝伦的血液循环理论，但我们应该识别，任何一种通过实验探索自然界的想法都是一种重要的改革。

⑥欧多克斯（Eudoxus）和阿基米德于德漠克利特之后也是这一领域的先驱。

⑦唯物主义与物质主义在英文中都是materialists。——校者注

⑧公元前6世纪，是地球上人类智慧和精神上的百家争鸣时代。在这个时期不仅在爱奥尼亚出现了泰勒斯、阿那克西曼德、毕达哥拉斯等许多优秀人物，而且在古埃及，出现了法老尼科二世，他使人类完成了环绕非洲的航行；在古波斯，出现了琐罗亚斯德；在中国，出现了孔子和老子；在以色列，出现了犹太人先知；在印度，出现了释迦牟尼，等等。很难设想，这些优秀人物的出现，相互之间是毫无联系的。

⑩但其中也有一些值得欢迎的例外情况。毕达哥拉斯对和声学中整数比的沉醉明显地是基于对弹拨音弦发出声音的考证，甚至是基于实验形成的。恩培多克勒至少在部分上是毕达哥拉斯学派的。人们知道，毕达哥拉斯的一个叫做阿尔克马厄昂的学生是第一个解剖人体的人。他区分了动脉和静脉，而且是第一个发现视神经和耳咽管的人。他还确认头脑是收藏知识的地方（这个论点后来被认为知识来自于心脏的亚里士多德所否认，再往后才得到希罗菲勒斯的恢复），他还创立了胚胎学。但是，阿尔克马厄昂在晚期对“净化”的热情不如他的毕达哥拉斯学派的同事们高。在争论中，更需要的是论据的分量，而不是权威的势力。确实，对那些渴望学习的人来说，教授者的权威性经常是一种极大的障碍。因为学习的人不再自己作出判断，而只是把自认为老师的既定结论作为解决问题的办法。在讲到这个问题时，我实际上并没有把这种传统的教学法归因于华达哥拉斯学派。据说毕达哥拉斯学派在争论中，每当有人问及其论点的根据时，总是答道：“大师这样讲的。”“大师，就是指毕达哥拉斯。一种已有定论的意见是极其有力的，它使权威性无需理智的支持便畅行无阻。

⑾有一位叫做希帕苏斯的毕达哥拉斯学派学者著书发表了《具有12个面的球体之秘密》（即12面体）。他后来死于船难，据说他的同学们都认为这是正义的惩罚。他的著作后来也没有发表。⑿哥白尼的日心说思想，可能是他阅读阿里斯塔恰斯的著作时受到启发的。最近发现的古教科书，在意大利大学里引起了轩然大波。当时，哥白尼就读于那儿的一所医科学校。在哥白尼所著书籍的草稿中，提到了阿里斯塔恰斯的先著，但在他的书付印时，他又删掉了引文，在写给教皇保罗三世的一封信中，哥白尼写道：“据西塞罗的著作，尼斯塔斯（Ncetas）想到了地球本身是运动的……。据普鲁塔克的著作（此人探讨了阿里斯塔恰斯的学术思想）……，其他的一些人也具有相同的见解。我在研读他们的著作时，亦与他们颇具同感，也开始考虑到地球运动的可能性。”⒀惠更斯实际上是用一颗玻璃念珠来推导透过小孔的光度的。⒁这种关于地球处于当时已知宇宙中心的具有优越地位的假设，使华莱士在他1903年的著作《人类在宇宙中的位置》中，站到反对阿里斯塔恰斯的立场，认为地球极可能是惟一的有居民的星球。

第八章 在时空中旅行

莫寿乎殇子，而彭祖为天。天地与我并生，而万物与我为一。——引自公元前300多年中国庄子所著《齐物论》

酷爱星辰。岂惧夜幕
引自两位业余天文学家的碑文
星星在我们的眼中书写着朦胧的史诗，
书写着永不消失的空间的闪烁篇章。
——引自哈特·克雷恩的《桥》

波涛的起伏部分是由潮汐造成的。月亮和太阳虽然距我们甚远，但它们对地球的引力作用却是明显的、确确实实存在的。海滩使我们联想到了宇宙。海滩上的细沙粒基本上是大小均匀的，它们是由大石块在波浪长年累月地冲击和摩擦、腐蚀和风化作用下形成的，而这一切又都是在遥远的月亮和太阳的驱动下发生的。海滩还使我们想到了时间，地球本身要比人类古老得多。

一捧细沙大约有1万粒沙，这比我们在皎洁的夜空中肉眼所能看见的星星还要多。但是我们肉眼能看得见的星星只占星星总数的极小一部分，我们在夜空中所能看见的星星只是离我们最近的星星中很少的一部分，而宇宙之丰富和辽阔是难以度量的，星星的总数比地球上所有海滩的沙粒总数还要多得多。

尽管古代的天文学家和星占学家竭力描述星空的景象，星座却不过是星星的任意组合。某些本来不太明亮的星星，由于离我们较近而显得很亮，而有些本身较亮的星星却离我们比较遥远。严格地说，地球上的任何一个地方，对任意一颗星星而言距离都是一样的。因此，无论是在苏联的中亚细亚，还是在美国的中西部，观察某个星座时，星星的排列位置都是一样的。从天文学的角度来看，苏联和美国是同一个地方。只要我们局限在地球上，任何星系的星星都距离我们如此遥远，根本无法辨认出它们的立体构像。星星之间的平均距离只有几光年，不过别忘了，一光年就是约10万亿公里的距离。若要观察星座图像的变化，我们必须跨越与星星之间的距离差不多的路程，即跨越光年级的距离，非如此，则无法看到星座中的星移斗转和无穷变幻。

但是，要实现如此宏伟的星际航行，目前的技术还完全做不到，至少在相当长的一段过渡时期内还做不到。尽管如此，我们却可以用计算机模拟距离我们较近的星星在空间的位置，从而进行某种类似的星际航行。譬如进行环绕由明亮的星体组成的北斗星的旅行，观察星座位置的变化。我们按照一般的天体绘图法–沿点连线，将某个星座的星体用线连结成图，视角不同，所绘制的图形也不相同。遥远的行星上的居民所看到的夜空星座形状，与我们在地球上看到的大不相同。再过若干世纪，人们也许能造出一种宇宙飞船，它速度巨大，能飞越宇宙空间，使人们看到迄今除了用计算机看到以外从未看到的新星座。

星座形状的变化不仅体现在空间上，而且也表现在时间上。我们不仅通过变换视角可以看到星座的变形，而且只要等待的时间足够长，也可以观察到它们形状的变化。星星有时组成星团，成群结队地一起飞奔。有时某颗恒星独自狂奔，结果脱离原来的那个星座，而跑到另一个新的星座中去。在个别的情况下，双星系的某一成员会发生爆炸，从而摆脱相互间引力的束缚，以其固有的轨道速度冲向宇宙空间。此外，星星也有生死存亡、演化发展的历程。假如我们观测的时间足够长，就会看见新生星体的出现和旧星的泯灭。也就是说，星空中的图像也处在缓慢地消融和变化之中。

就是在有人类的几百万年中，星座也一直在变化着。以北斗七星或大熊星座的图形为例，借助于计算机我们可以超越时空的界限，把北斗七星拉回到100万年以前的状态。人们可以发现，那时的北斗七星与现在的模样大不相同，不像一把勺子，而颇像一根长矛。如若时间机器猛然把你带回遥远的、未知的过去，你可以根据星座的形状大致判断出所处的年代。如果北斗七星状如长矛，那肯定是在更新世中期。

上图：100万年前的北斗七星

中图：50万年前的北斗七星

下图：现在的北斗七星由计算机模拟的100万年和50万年前从地球上看到的北斗七星。

我们还可以让计算机把时间往前推移，预测星座未来的图像。以狮星座为例，黄道带由12个星座组成，像一条带子包裹着太阳每年在天空穿行的路径。黄道带（Zodiac）一词的词根与动物园（Zoo）相同，因为黄道带中的星座如同狮星座一样，大都是以动物命名的。再过100万年，狮星座将比现在看到的更不像一头狮子。也许，我们的后代会把它称为射电望远镜星座。不过我猜测，射电望远镜在那时可能比石矛之于现在更加过时了。

猎户星座（非黄道带）以4颗亮星为界，被3颗星组成的对角线分为两半，这一对角线表示猎人的腰带。根据通用的天文投影方法，悬挂在腰带下的2颗较暗的星组成猎人的剑。剑身中间的那颗星，实际上不是一颗星，而是巨大的气团，叫做猎户座星云，星云中不时地产生出新的恒星。猎户星座中的大多数星体炽热而年轻，而且大都演化迅速，最终在称为超新星的宇宙爆炸中了却残生。它们的生命周期大约为几千万年。假如用计算机进行模拟，把猎户星座未来的情形描述出来，我们就会惊奇地发现，这个星座中多数星体的诞生及其蔚为壮观的混灭，如同夜空中的萤火一般，闪烁明灭、飘忽不定。

半人马座α星是距太阳最近的恒星系。它实际上是一个3连星，两颗星各自绕对方旋转，而第三颗星（半人马星座的比邻星）则始终以一定的距离环绕前两颗星运行。当第三颗星处于其轨道的某个位置时，它是离太阳最近的恒星，它的名字就是由此而来的。我们在天空中所见到的大多数恒星都是双重或多重的星系。太阳这个星系倒是一个有点奇怪的例外。

在仙女星座中，第二颗最亮的β星距我们75光年。我们现在所看到的它的光亮，在黑暗的星际空间旅行了75年才到达地球。举一个不大可能的例子，如果仙女座β星上星期二因爆炸而消毁的话，也只有等75年之后我们才能得到这个消息。这是因为，爆炸产生的有趣信息以光速运行也要75年的时间，才能穿过茫茫的宇宙空间到达地球。我们现在所看到的这颗星的星光在它出发的时候，年轻的爱因斯坦还是瑞士专利局的工作人员，刚刚发表了划时代的伟大理论–狭义相对论。

空间和时间是互相关联的，我们不可能只是遥望太空而无须顾及时间。光的运行速度极快，但空间极其浩瀚，且星体遥遥相隔。在天文数字上，75光年左右的距离是微不足道的，仅举几个例子便可说明这一点。从太阳到银河系中心的距离为3万光年；从地球到位于仙女星座的、离我们最近的旋涡星系M31的距离为200万光年。我们现在所看到的M31的星光向地球出发时，地球上还没有出现进化成现代人的人类祖先；而从地球到最远的类星体需要80～100亿光年，我们现在所看到的是它们在地球凝聚之前、在银河系形成之前的形状。

这种现象并非仅仅局限于天体，只不过由于天体相距非常遥远，有限的光速才显得如此重要而已。假如你的朋友站在房间里3米外的另一头，你用眼看她时，你所看到的并不是“现在”的她，而是 1／亿秒“以前”的她[（3米）／3 ×108 米／秒＝1／（108 ／秒）＝10-8 秒，即1％微秒。在这类计算中，我们只要用距离除以速度就得到了时间]。你的朋友的“现在”与1／亿秒以前的差别微乎其微。谁也不会去注意这点变化。相反，如果我们观察一个80亿光年以外的类星体，我们所看到的是80亿年前的它，这一事实可能就非常重要了（例如，有人认为类星体可能是只发生在星系早期历史的爆炸事件中。如果真是这样，那么星系离我们越远，我们观测到它的历史就越早，它也就越可能是类星体。当我们遥望50亿光年以上的距离时，类星体的数目确实在增加）。

两艘“旅行者”号宇宙飞船目前正以光速的万分之一的速度飞行，它们是地球上发射的最快的飞行器。但是，它们可能要用4万年的时间才能到达最近的恒星。那么，难道就没有希望飞离地球，穿过惊人的遥远的旅程到达半人马星座比邻星吗？此外，难道就无法达到光的速度了吗？光速的奥秘究竟何在呢？我们不能飞得比光速更快吗？

例如你在19世纪90年代里去过意大利迷人的托斯堪乡下，你或许会在通往帕维亚城的大道上碰到一位留着长发的、中途退学的中学生。他的德国老师对他说过，他绝不会有任何成就，他提出的问题破坏了课堂纪律，他最好还是退学。于是，他离开了学校，漫步在乡间的大道上。在意大利北部的自由天地里，他反而能够思索那些与在纪律严明的普鲁士课堂中被强行灌输的、来不及消化的各种课程相差甚远的事情。这个青年学生名叫阿尔伯特·爱因斯坦，正是他的沉思默想改变了整个世界。

伯恩斯坦的科普著作《自然科学通俗读物》使爱因斯坦爱不释手。书的第一页就描述了电流通过导线以及光通过空间的不可思议的速度。他不禁想到，假如能以光的速度运动，世界将会是什么模样呢？一个10多岁的孩子，走在乡间阳光绮丽的小道上，竟然会想到以光速旅行，这是多么迷人、多么不可思议的想法啊！假如以光的速度旅行，你是不会感到在运动的。如果开始时你从光的波峰上出发，那么在旅行的过程中你会觉得一直在这波峰上，完全不会意识到它是波动的。倘若以光速旅行，就会出现这种怪事。爱因斯坦对这类问题想得越多，就越是摸不着头脑。如果真能以光速旅行，好像到处都会出现矛盾。人们往往不加仔细地推敲，就把某些说法当成真实的。爱因斯坦提出的这些简单问题，早在几个世纪之前就应该想到。例如，我们说两件事情同时发生，究竟指的是什么意思呢？

让我们设想一下我骑着一辆自行车向你奔去的情景。当我接近一个十字路口时差点撞上一辆马车，为了避免相撞，我赶紧转弯。让我们再把这一事件细细地体会一下，并设想一下马车和自行车都以接近光速的速度行驶的情景。如果你站在路上，马车行驶的方向与你的视线垂直。通过阳光的反射，你看见我向你骑来。难道我的速度不该叠加到光速上，我的影像不是要比马车先到达你的眼睛吗？难道你不是在看到马车之前就看到我转弯吗？从我的角度，而不是从你的角度看，马车和我会同时到达十字路口吗？我会不会几乎和马车相撞？在你看来，我是否无缘无故地转弯，并兴高采烈地朝芬奇城骑去呢？这些都是奇怪而又微妙的问题。它们向一切显而易见的常情提出了挑战。有理由相信，在爱因斯坦之前没有人想到过这类问题。正是从这些基本的问题出发，爱因斯坦才对整个世界进行了彻底的再认识，从而导致了物理学上的一场根本变革。

要想认识世界，要想在高速运动时避兔上述逻辑上的矛盾，肯定存在某些我们必须遵循的自然规律。在爱因斯坦的狭义相对论中，他总结了这些法则。一个物体发出的光（不管是反射还是发射出来的），不论这个物体是处于运动状态还是处于静止状态，光的运动速度都是相同的。就是说，不能把物体的运动速度叠加到光速上。此外，任何物体的运动速度都小于光速，即不能以光速或大于光速的速度运动。在物理学上，没有任何事物阻碍你以尽可能接近光速的速度运动，即可达到光速的99.9％，但无论人们如何想方设法，都绝对不可能再获得最后的0.1％的速度。既然从逻辑上讲世界是协调一致的，那么就必定存在一个速度极限。否则就可以通过增加运动物体的速度来达到任何想要达到的速度了。

本世纪初，欧洲人普遍相信存在不受一般法规制约的特殊参照系：德国、法国或英国的文化和政治结构比其他国家好；欧洲人比殖民地国家的人优越，他们受统治是他们的福气。阿里斯塔恰斯和哥白尼思想在社会和政治上的应用遭到反对和藐视。但是年轻的爱因斯坦在物理学上反对特殊的参照系，在政治上同样反对这种优越感。他认为，宇宙中充满了星体，这些星体在各个方向上匆忙地奔驰着，没有任何处于“静止”的地方。在对宇宙的观测上也不存在一处优于另一处的问题。这就是相对论一词的含义。相对论乍看起来很玄乎，其实很简单：就宇宙而言，没有什么地方比其他地方更优越。不论由谁来描述，自然规律都应是一致的。如果自然规律具有不变的一致性，那么认为我们这个小天地在宇宙中有什么特殊之处，就是令人费解的逻辑了。因此可以得出结论，人们不可能以超光速的速度运动。

我们之所以能听到鞭子抽动的噼啪声，是因为鞭梢以大于声速的速度运动。从而产生一种冲击波，产生一个小小的声响。雷声的道理也与此类似。人们曾经认为飞机的速度不能大于声速，但如今超音速飞行却是极平常的事。但是，光障和声障不同，它不仅仅是一个技术上的问题（像超音速飞机所解决了的技术问题），而是如同万有引力一样）是一个基本的自然规律问题。在人类的历程中，还没有任何现象（包括鞭响和雷声）能在真空中以大于光速的速度运动。相反，人们的普遍经历（包括核子加速器和原子钟）都精确地、定量地符合狭义相对论。

同时性的问题适用于光，但却不适用于声，因为声音是通过某种物质媒介，通常是空气传播的。当你的朋友在谈话时，到达你耳朵的声波是空气分子的运动，然而光却可以在真空中传播。空气分子要运动需要一定的条件，真空中不具备这样的条件。太阳光能够穿越宇宙空间照射到我们身上，但是无论我们如何仔细地倾听，也不可能听到太阳黑子的爆炸声，或者听到太阳闪光的轰鸣。在相对论学说创立之前，人们一度认为光的传播是通过一种特殊的、充满宇宙空间的介质–以太。但是，著名的迈克尔逊-莫雷实验证明，根本不存在以太这种物质。

我们有时会听说某种事物能运行得比光还快，特别常提到的是所谓的“思维速度”。这是一种格外愚蠢的说法，因为思维的脉冲通过脑神经细胞的速度并不比一辆驴车快多少。人类聪明到能够提出相对论，这只说明我们有高超的思维能力，但并不能因此吹嘘，说我们的思维速度有多么快。不过，计算机的电子脉冲速度倒确实与光速相差无几。

20几岁的爱因斯坦创立了完整的狭义相对论学说，经过各种实验的检验证明是正确的。将来，或许有人能提出一种普遍适用的学说，既防止同时性一类的矛盾，避免了特殊参照系，又能允许超光速的运动，但我对此十分怀疑。爱因斯坦提出不可能超过光速运动的见解可能很不符合常识，但在这个问题上，为什么非得要相信常识呢？为什么我们1小时走10公里的经验应当包含1秒钟运动30万公里的自然规律呢？相对论确实限定了人类能力的极限，然而，宇宙并非一定要与人们的愿望相适应。狭义相对论排除了我们的飞船以超光速的速度飞往星球的可能性，但却展示了另一种未曾预料到的诱人的方法。。

依照乔治·盖莫夫的想法，让我们设想有那么一个地方，在那里光速不是每秒30万公里，而是一个颇为一般的数值，譬如说每小时40公里，并受到严格的强制（打破自然规律并不违法，因为其中毫无犯罪行为：自然界是自我调节的，它只是将一切安排得使你无法逾越它的限制）。想象一下骑着摩托车以接近光速行驰的情景（在相对论著作中，以“设想……”开头的句子比比皆是，爱因斯坦称其为“思维实验”）。随着车速的增加，开始观察附近过往的物体。当你目不斜视地注视前方时，你身后的物体却出现在你前方的视野之内。当你以接近光速的速度奔驰时，世界在你的眼里就会变得十分奇特，最后，你会看到正前方有一个圆形的小洞，世上的一切都被装进了这个小洞。在静止的观察者看来，当你离开时从你身上反射的光呈粉红色，而当你返回时却呈现蓝色。假如你以近于光速的速度驶向观察者时，你就会处于斑斓而奇异的色彩包围之中。通常看不见的红外光就会变成波长较短的可见光。你会在运动的方向上受到压缩，质量增加，而时间却变慢–一种接近光速运动的惊人结果，称为时间膨胀。但是在同行的观察者，譬如摩托车后座上的人看来，上述现象都不会发生。

狭义相对论这些独特的、初看起来令人困惑的预见是正确的。在最深刻的意义上讲，科学的东西都是正确的，它们都取决于你的相对运动。但是，它们是实实在在的，不是光学上的幻影。可以用数学，大概只要一年级的代数就能简单地表述出来，因此任何受过教育的人都不难理解。此外，许多实验也证明了其真实性。与静止的钟相比，置于飞机上的十分精确的钟会少许变慢。核子加速器都是按照质量随着速度的增加而增大的原理设计的，否则，被加速的粒子就都会撞到加速器的壁上，这样就无法进行核物理实验了。速度等于距离除以时间。由于在接近光速时不能像我们日常所习惯的那样简单地进行速度的叠加，我们熟知的所谓绝对空间和绝对时间的概念，即与你的相对运动无关的概念就必须扬弃了。这就是身体受到压缩的原因，也是产生时间膨胀的原因。。

以近于光速的速度运动，你会青春常在，而你的朋友和亲属则照例会衰老。因此，当你从这种相对性的旅行返家时，你的朋友和亲属已老了几十岁，而你却一点都未变老，这是多么大的差别啊！由此看来，以近光速旅行倒是一种长生不老之药。因为时间在接近光速时变慢，相对论提供了一种到星球去旅行的方法。但是，从实际的技术角度看来，接近光速的旅行可能吗？能造出这样的星际飞船吗？

托斯堪不仅仅是年轻的爱因斯坦某些思想的发源地，它也是另一位伟大的天才达·芬奇的故乡。达·芬奇比爱因斯坦早400多年，他很喜欢爬上托斯堪山，从山顶俯瞰大地，就像一只翱翔的鸟。他最早从高空画出了青山绿水、城镇要塞的远景画。达·芬奇兴趣广泛、多才多艺，他爱好绘画、雕刻、解剖学、地质学，也爱好自然史、军事和土木建筑工程，他最喜好的是设计和制造一种能飞的器械。他绘制了草图、制作了许多模型，并造出了实际的样机，但是没有一架能飞起来。当时，功率强、重量轻的发动机尚未问世，他当然不会成功。但他的构思却极为巧妙，给后来的工程师以很大的启迪。一次又一次的挫折使达·芬奇非常沮丧，但那时是15世纪，又怎么能怪他呢？

1939年发生了另一件类似的事情，英国的一批工程技术人员成立了一个星际学会，他们设计了一艘载人登月的飞船。当然，他们在当时的技术条件下所设计的飞船与30年后完成登月飞行的“阿波罗”飞船无法相提并论，但这件事至少表明，登月飞行总有一天在技术上会成为现实。

如今，已经初步设计出载人去恒星的星际飞船。所有设想的这类星际飞船都不是直接从地面发射，而是在地球轨道上建造、并从地球轨道上发射的。有一个计划是以猎户星座命名的，称为猎户星计划，意思是飞船的最终目标是猎户星座的恒星。这个计划的设计思想是对着一块惯性极进行氢弹爆炸，通过爆炸产生推动力，像是一艘巨大的空中核摩托艇。从技术上来看，猎户星计划似乎是完全可行的。当然，它会产生大量的放射性碎片，但星际飞行是在广阔无垠的行星或恒星之间进行的。十分遗憾的是，在签订了禁止高空核爆炸的国际条约后，美国放弃了对猎户星计划的认真研究。制造猎户星星际飞船是我所能想到的利用核武器的最好方法。

最近，英国星际学会提出了戴达罗斯计划。它是以核聚变反应堆为基础的，核聚变反应堆是一种比现有的核电站所采用的核裂变反应堆更安全、更有效得多的反应堆。我们现在尚未造出这种反应堆。但他们深信，再过几十年肯定会制造出来。猎户星计划和戴达罗斯计划的飞船速度只有光速的1／10。 因此，要到达距我们最近的半人马座α星（4.3光年），只需要43年的时间，这比人的一生短，这种飞船的飞行速度与光速的差距还很大，相对论所阐明的时间膨胀原理还不会明显地显示出来。尽管我们希望现在就可以建造猎户星飞船，但根据对技术发展的最乐观估计，在21世纪中期之前，不大可能造出猎户星飞船、戴达罗斯飞船，或者与它们类似的飞船。

要到最近的恒星以外去旅行，还有其他的问题必须解决。也许，猎户星飞船和戴达罗斯飞船可以作为多代飞船，那些到达另一颗恒星的卫星上的人可能是几世纪前出发的人的遥远后代。也许将会发明一种安全的冬眠方法，将宇航员冷冻起来，使他们处于休眠状态。经过若干世纪后再使他们重新复苏过来。与接近光速的星际飞船相比，这些非相对论性的星际飞船虽然造价可能极其昂贵，但在设计、建造和使用上看起来较为容易。只要进行不懈的努力，人类是可以到达其他恒星世界的。

进行高速的星际飞行–以接近光速航行，不是经过100年，而是要经过1000年，甚至1万年的努力才能达到的目标，但在原则上它是可能的。R·W·巴萨德提出了一种冲压喷射飞船的设计方案，利用冲压喷射的方法把太空中弥散的物质，主要是飘浮在星体之间的氢原子，聚集到冲压喷射发动机后，再从发动机尾部喷射出去。这些氢原子既用作发动机的燃料，又是聚变反应的物质。但是在宇宙空间的深处，每10立方厘米（相当于一串葡萄的体积）大约只有一个氢原子。要使冲压喷射发动机正常工作，发动机前部的漏斗形接纳口直径需要几百公里之大。当飞船达到相对论原理所需的速度时，氢原子相对于飞船就会以接近光速运动。假如不采取足够的预防措施，宇宙飞船和宇航员就会被所诱发的宇宙射线所焚灭。已经提出的一种解决办法是利用一个激光器把星际间飘浮的原子中的电子剥离出来，并在原子尚未靠近飞船时使它们变成带电的粒子，再用一个极强的磁场使带电粒子直接吸人漏斗形进口，而不与飞船的其他部分接触。不过在技术上人类目前还做不到这一步。我们现在所谈论的还只是小型发动机。

但是，还是让我们来设想一下这种飞船。我们知道，地球以某种力吸引着我们，当我们从空中下落时，就会受到加速作用。假如我们从一棵树上掉下来–我们的始祖一定有过这种经历，我们的降落速度会越来越快，每秒钟增加大约10米（或约32英尺）。这样的加速度称为1g，它表示地球的吸引力。在一个重力加速度（1g）的情况下，我们不会有任何不适的感觉，因为我们一直就生活在一个重力加速度的环境中。假如我们生活在一艘星际飞船中，飞船的加速度也是1g，那么我们对飞船的环境也会完全适应。实际上，地球的引力与同样加速度的飞船中所感觉到的力是等价的，这正是爱因斯坦后来提出的广义相对论的重要特征。以一个重力加速度的速度不断增加下去，我们在宇宙空间航行一年以后，速度就会接近光速[（0.01公里／秒2×3×107秒）＝3×105公里／秒]。

假定有这样一艘飞船，以1g的加速度加速，越来越接近光速，一直到航程的中点，然后反过来以1g的加速度向预定的目标减速。这样，在飞船的大部分航程中都将以近于光速的速度飞行，因而时间将大大减慢。一个最近的飞行目标是可能有行星的巴纳德恒星，距地球约6光年。那么照飞船上的时钟计算，大约8年的时间就可到达巴纳德恒星；到银河系的中心需要21年；而到达仙女星座的M31星体则需要28年的时间。当然，对地球上的人来说情况是截然不同的。到达银河系中心，对飞船上的人来说只用了21年，但在人世间，时间已经流逝了3万年，因此当我们返家时，前来迎接的将都是些陌生的面孔。原则上，这样一种旅行是以更接近光速的速度进行的，因此只需要大约56年的飞船时间就可以环绕已知的宇宙飞行一圈。返回地球时，人间已过了几百亿年，地球早已变成一片焦土，太阳也已混灭。高度发达的文明能够乘相对论式的飞船进人宇宙，但也只限于参加宇航的人，而且他们无法以超光速的速度发出信息，与地面上的人互相联络。

达·芬奇的飞机模型不能与现代的超音速飞机同日而语，而人们现在设计的猎户星飞船、戴达罗斯飞船以及巴萨德的冲压喷射飞船更不能与将来实际的星际飞船相提并论。尽管如此，只要我们不自我毁灭，我相信总有一天我们会成功地飞向其他星系。即使我们的太阳系已探索尽了，还有其他星系的行星在向我们召唤。

空间旅行与时间旅行二者是相互关联的。只有能迅速地进人未来，我们才能快步进人空间旅行。但过去了的时间怎么样呢？我们能够返回过去，并改变它吗？我们能够使历史事件改变其模样吗？我们始终在向着未来迈进，但却是慢吞吞地，一天一天地走向未来。靠相对论式的宇宙飞船，我们可以迅速地飞向未来。不过许多物理学家认为，返回过去的飞行是不可能的事。他们认为，即使有某种飞行器能在时间上向后飞行，那也无济于事。因为假如你能进人过去，而又不与你的父母相遇，那么你自己又是从何而来的呢？这就是一种矛盾了，因为你明明已经在于现世了。就像证明2的平方根是无理数一样，也如同讨论狭义相对论中的同时性一样，这是一个前提有问题的论证，因为其结论显得很荒唐。

另有一些物理学家则认为，两种互不相容的历史，两种同样实在的事实可以并行不悖。一个是你所了解的，而另一个则是你尚未出生时的。尽管我们只能经历其中的一种历史、一种事实，但时间本身或许是多维的。假如你能退回到过去，并能改变过去，譬如劝说伊莎贝拉女王不要支持哥伦布，那么历史事件的顺序就完全改变了，而随后的发展则难以知晓了。假如这类时间上的倒转旅行是可能的，那么在某种意义上说，任何所能设想的历史变迁就都可能出现。

历史在很大程度上是各种社会、文化和经济力量错综复杂的交织，不容易-一阐明。不断发生的无数细小而又难以预料的偶然事件，一般说来并没有什么深远的影响，但是在重大关头发生的某些小事件却可能改变历史的面貌。在某些情况下，某些相对很平凡的事件可能会引起深刻的变化。这样的事件距现在越久远，其影响也越加强大有力，因为时间杠杆也就变得越长。

小儿麻痹症的病毒是一种极小的微生物，我们每天都要接触成千上万个这种微生物。所幸的是，只有极少数的场合，它们才会侵入人体，引起这种可怕的疾病。美国的第32任总统F·O·罗斯福就得过小儿麻痹症。这种疾病会削弱人的意志，也许正因为如此，才使罗斯福比较同情受压迫者，也许正因为这种疾病，才促进他为成功而奋斗。假如罗斯福具有另一种个性，或者如果他从来就没有当总统的欲望，那么30年代大萧条、第二次世界大战和核武器发展的结局可能会大不相同，世界的面貌就可能大大改观，然而，一个病毒是微不足道的，直径只有百万分之一厘米，几乎是可以忽略的。

另一方面，如果时间可以倒退，我们能够劝说伊莎贝拉女王相信，哥伦布根据埃拉托色尼地球是圆形的估计所提出的地理见解是错误的，哥伦布就永远到不了美洲。同样可以肯定的是，在几十年内会有其他欧洲人向西航行，并发现新大陆。航海技术的进步、香料贸易的诱惑以及欧洲各强国之间的竞争，导致在1500年左右发现美洲成为不可避免的事件。当然，如果不是哥伦布发现了美洲新大陆，就不会有今天的哥伦比亚州或哥伦比亚特区，也不会有俄亥俄州和哥伦比亚大学。但是，即便如此，整个历史的进程仍然会相差无几。要想深刻地影响未来，时间旅行者恐怕要介入一些经过仔细选择的事件中，才能改变历史的面貌。

探测不曾存在过的世界只是一种可爱的幻想。不过通过这种探测，我们却能更好地了解历史的进程，历史也能变成一门实验科学。假如在历史上，像柏拉图、保罗教皇或彼得大帝这类举足轻重的人物从未出现过，我们的世界可能会是另一番景象。如果古希腊爱奥尼亚的科学传统能保存下来并繁荣兴旺，当今的世界又会变成什么样子呢？那种传统若要幸存，将要求当时的各种社会力量具有不同的观点——包括曾经盛行的、认为奴隶制是自然的、合理的观点。如果在 2500年前照亮地中海东部的曙光没有消逝，世界又将是怎样一种景象呢？假如在工业革命前的2000年中，人们一直尊重科学和实验，崇尚手艺和技艺的传统能得到发扬，世界又会是什么景象呢？如果人们更广泛地采用这种有效的新的思维方式，其结果又如何呢？有时我不由得想到，如果照上述情况发展，我们可能会节省一二十个世纪，达·芬奇的贡献也许要提早1000年，而爱因斯坦的功绩可能提早500年。当然，在那样一个迥然不同的世界中，可能不会出现达·芬奇和爱因斯坦。许许多多事物都可能会极不相同。每次射精总有上亿个精子，但只有一个精子能与卵细胞结合，从而产生人类的一个后代。但究竟是哪一个精子能与卵细胞结合，在内外诸多因素中，却往往取决于最次要、最不显著的因素。2500年前，哪怕是一件不足挂齿的小事，如果其发生的过程不同，也不会有我们的今天，我们的位置很可能会被无数其他的生灵所取代。

倘若爱奥尼亚人的思想统治了世界，那么我认为，我们——当然是与现在不同的我们——可能早已到达其他的星球了。我们第一艘去半人马座α星、巴纳德星、天狼星和鲸鱼座τ星的探测飞船可能早已返回了地球。在地球的轨道上可能正在建造一支庞大的星际飞船队，其中包括无人探测船、移民船和巨大的商船，这些船都将航行在浩瀚的宇宙大洋之中。这些船上都可能有符号和文字，如果我们仔细辨认，也许能认出那都是希腊文。而且在首批星际飞船的船首符号中，可能会发现一个12面体，上面刻着“来自地球的‘西奥多罗斯’号星际飞船”的字样。

在我们这个世界的时间表上，事物的进展总是有点慢慢腾腾，我们远未做好到其他星球去的准备。但再过一二个世纪，当人类探测完整个太阳系时，我们也许就做好了这种准备，无论在意志上，还是在资源和技术知识上，都做好了去其他星球的准备。那时，我们将可以去考察千差万别的其他遥远的行星系。我们将会发现，有些行星与我们地球极其相似，而有些行星则完全不同。我们将会知道该到哪些星球去访问。我们的飞船，我们的后代——泰勒斯、阿里斯塔恰斯、达·芬奇和爱因斯坦的后代，将能轻易地跨越若干光年的遥远距离。

宇宙中究竟有多少行星系我们还不清楚，但为数肯定不少。仅在我们附近就不止一个，至少有4个，即还有木星系。土星系和天王星系。每个行星系都有各自的卫星，这些卫星的大小和跨距都酷似环绕太阳的行星。对质量相差很大的双星的统计外推表明，几乎所有像太阳一样的双星都应该有行星系的伴随。

其他恒星的行星在各自的太阳的强烈照射下，只是一个个小光点，因而我们不可能直接看到它们。但我们却能探测出一个不能直接看到的行星，对一个已经直接观测到的大星的引力作用。设想有一颗星，具有很大的“自行”力，以更遥远的星座为背景运动几十年，这颗星有一个大行星，质量与木星类似，轨道平面恰巧与我们的视线成直角。在我们看来，当这颗暗行星位于恒星的右边时，恒星会因引力的作用稍许向右偏移。反之则会往左偏移。因此，恒星的运行轨道会改变或受到扰动，不是以直线，而是以波形线运行。可以用引力振动方法确认的最近恒星是巴纳德星，它是一颗最近的单独的恒星。在半人马座α星中，3颗星的相互作用非常复杂，使研究其质量小的伴星变得十分困难，即使对巴纳德星的研究也颇为费力。用望远镜观测数十载得到的照像底片就是用显微镜也难于分辨其位移情况。人类对巴纳德星周围的行星进行过两次这样的研究。从某种意义上说，两次都颇为成功，表明存在两颗或两颗以上的行星，行星的质量与木星差不多，运行在同一轨道上，其轨道半径略比木星和土星与太阳的距离小（根据开普勒第三定律计算）。但遗憾的是，这两组研究的结果看起来似乎相互矛盾。可能我们确实已经发现了巴纳德星的行星系，但确切的证实还有待于今后的研究。

人们正在研究用其他的方法来探测环绕恒星的行星。其中一种方法是人为地遮掩住其他恒星的微弱的光，即在天文望远镜镜头前安上一个圆形挡盘，或以月亮的黑暗边缘作为挡盘，这样，恒星旁边的行星所发出的光就能显现出来。在以后的几十年中，我们或许就能确切地回答，离我们最近的上百个恒星中，究竟有哪些恒星具有大行星或伴星。

近年来的红外观测表明，在一些邻近的恒星四周有许多可能是形成行星之前的碟形气尘云。同时，某些理论研究也得出令人振奋的结果，认为行星系统在银河系里是常见的现象。利用计算机研究了被认为是导致恒星和行星形成的扁平、密集。碟形气尘云的演变。盘状体最初凝聚形成的小块状物质，会不时地喷入云中，块状物质在运动过程中不断吸积尘粒，当它们变得足够大时，就会产生引力，吸引云团中的气体，主要是氢。当两块运动中的块状物相碰撞时，计算机使它们吸积在一起。上述过程一直进行到气尘以这种方式全部被结合完为止。结果取决于初始的条件，尤其是气体和尘埃的密度随与云团中心距离远近而分布变化的情况。但在一系列合理的初始条件下，会形成近似于我们太阳系的行星系，即大约10个行星，类地（球）行星靠近恒星，而类木（星）行星在最外圈。在其他情况下，不会形成行星，而仅仅产生弥散的小星状体；或者在恒星附近形成巨大的类本行星；或者一颗类木行星吸积了大量的气体和尘埃而变成一颗恒星，形成一个双星系。似乎在整个银河系中可以发现大量各种各样的行星系，但现在还不能完全肯定，而且我们认为，很可能所有的恒星都来自这样的气尘云。在银河系中可能有上千亿个行星系，等待着我们去探测。

这些行星中没有一个会与地球相同。看起来大多数行星的条件都是恶劣的，只有少数几个可能是宜人的。其中许多行星的景色将是极其美丽壮观的。在某些行星上，白天会有许多太阳在天空照耀，夜晚则有许多月亮倾泻着银光，或者在地平线上咆哮着巨大的粒子环。一些月亮可能离行星很近，以致它们的卫星高挂在大空，遮住了半边天际。某些行星可能看起来像巨大的气状星云，它们是以前一颗普通恒星毁灭后的残迹。在所有这些世界的天空中充满了遥远的外来星座，其中可能会有一个暗黄色的恒星，一颗用肉眼观察不到的、只有用望远镜才能看到的恒星，它是探测银河系这一小小区域的星际飞船队的发源地。

如前所述，空间和时间是互相缠结的。行星和恒星也和人一样，有出生、成长和消亡的过程。人的寿命一般只有几十年，而太阳的寿命则比1亿年还长。与一颗恒星的寿命相比，我们就好比蜉蝣一样，朝生暮死，不到一天就结束了生命。在这种短命的生物看来，人类是迟钝的、令人厌倦的、几乎不动的、几乎什么事情也不做的。而在恒星看来，人生不过只是短暂的一瞬，只是亿万短暂生命的一员，虚弱地挣扎在一个由硅酸盐和铁组成的酷寒而又坚硬的、极其遥远的星球表面上。

在宇宙所有的行星上，无时无刻不在发生着各种事件，它们决定着行星的未来。而在我们这个小小的星球上，此时此刻正处在一个历史的转折关头，不亚于 2500年前古爱奥尼亚科学家所面临的转折。我们今天的所作所为将影响到若干世纪，并在很大程度上决定我们子孙后代的命运。如果星球也有命运的话，也将影响到它们的归宿。

第九章 恒星的生命

太阳神睁开双眼，埃及大地撒满阳光，当他闭上眼睛，埃及大地便又陷入黑暗，由此方有白昼和黑夜之分。诸神出于其口，像生出自其眼。万物莫不由他创造。他是金碧辉煌的神童，他的光芒使所有的生命都显得生气勃勃。——引自古埃及托勒密王朝时期的禅语

上帝创造的物质颗粒的形状和大小各异，……也许密度和引力也不相同。因此，自然规律才会千变方化，宇宙也才会千姿百态。至少我看不出这一切有什么矛盾之处。——牛顿《光学》

夜空高悬，星光闪闪：我们常常躺在地上，仰望群星，谈论着这些星星究竟是创造出来的还是自然产生的。——马克·吐温《哈克贝利·芬》

每当我……极需得到……宗教的安慰时，我就到户外去描绘夜空的繁星。——荷兰画家梵·高

制作苹果馅饼需要小麦和苹果，还要这儿加一点、那儿添一撮，最后用炉子烘烤。馅饼的配料是由分子组成的，比如糖分子或水分子。这些分子又是由碳原子、氧原子、氢原子及少数其他原子组成的。这些原子又来自何方呢？除氢原子外，其他的原子都是星体造就的，一个星球就像一个宇宙灶，能把氢原子烧制成较重的原子。星球是由星际的气体和尘埃凝聚而成的，氢是这些气体和尘埃的主要成分。氢是在宇宙大爆炸中生成的。假如你想从头开始制作苹果馅饼，你就必须首先创造宇宙。

假如把一个苹果馅饼切成两半，将其中的一半再切成两半，按照德漠克利特的想法这样切下去，要切多少次才能切成原子呢？答案是：大约要连续切90次。这当然是不可能做到的。因为不会有这么锋利的刀，况且馅饼又极易破碎；原子非常小，肉眼无论如何是看不见的。不过，还是有办法做到的。

在1910年前后的45年中，人们在英格兰剑桥大学首次揭示了原子的本质。这个方法之一是：用原子碎片轰击原子，再观察它们是如何跳出来的。典型的原子外层裹着一层电子云。电子就是带电的粒子，它所带的电荷被随机地规定为负电荷。电子决定原子的化学性质，因此才有光灿灿的金子，冷冰冰的铁和具有晶体结构的钻石。在原子的内部，原子核深深隐藏在电子云里面，它是由带正电荷的质子和中性的中子组成的。原子非常小，1亿个原子首尾相连也只有小指尖那么大。而原子核则更小，只有原子的十万分之一。难怪人们用了这么长的时间才发现原子核①，然而，原子的大部分质量却集中在原子核内。相比之下，电子犹如漂浮的绒毛。由此可见，原子内部充满了空间，物质内部是很空虚的。

我就是由原子组成的，我放在桌子上的胳膊肘就是由原子组成的，桌子也是由原子所组成的。既然原子如此之小，原子内部又是如此之空虚，原子核甚至更小，那么，为什么桌子能把我撑住？为什么我的胳膊肘的原子核不会轻易地滑进桌子的原子核中去呢？为什么我不会卷成一团或者掉到地球的另一端呢？A·爱丁顿就是经常这样问自己的。

答案在电子云里。我胳膊肘中的原子外层有负电荷，桌子中每个原子的外层也都有负电荷，这些负电荷相互排斥。我的胳膊肘之所以不会穿透桌子，就是因为原子核周围有电子，这些电子的电力是很强的。日常生活中的一切无不依赖原子的结构。如果去掉原子中的电荷，任何事物都将变成看不见的微尘。没有这种强大的电的作用力，世界上就不会有物体，而只有四处漂游的电子、质子和中子以及基本粒子的引力球——支离破碎的宇宙残骸。

当我们假定将苹果馅饼切成单一的原子时，我们面临着一个无穷小的问题；当我们抬头仰望夜空时，我们则碰到一个无穷大的问题。这些无穷是时空的无穷回归：在空间上没有尽头，在时间上没有穷尽。如果你站在理发店的两面镜子之间，你会看到你本人的许多映像，每一个映像都是另一个映像的反映。但你不可能看到无穷无尽的映像，因为镜子不可能绝对平整，光传播的速度也不是无穷快，同时，你站在镜子中间阻碍了光的反射。这里所谓的“无穷大”是一个比任何数字都要大的数。

有一次，名叫E·卡斯纳的美国数学家要他9岁的侄子为一个非常大的数字取个名字，这个数是10的100次方，即1后面跟着100个零。这个孩子称这个数为“Googol”，写出来是10000000……。你也可以自己组成一个非常大的数，再给它起个奇妙的名字。试试看，这是顶有趣的，特别是如果你碰巧也才9岁。“Googol”（10100 ）似乎够大的了，再设想一下“Googolplex”（1010 ）100 它是10的10100 次方，即1后面跟 10100 个零。人体中原子的总数大约为炉，而在能观察得到的宇宙中，基本粒子——质子、中子和电子——的总数大约是1080 。如果宇宙是由中子填充的实心体②，也就是说，在宇宙中不留任何空间，所需的中子数大约为 10128 。这个数目与“Googol”相比是大得多了，但与“Googolplex”相比就微乎其微了。况且“Googol”和“Googolplex”都谈不上接近无穷大。确切地说，它们同无穷大的距离与1同无穷大的距离是一回事。如果有人试图写出“Googolplex”，这只能是毫无希望的侈想。即使有一张纸大到足以清晰地容纳下“Googolplex”所包含的所有的零，整个已知的宇宙也塞不下这张大纸。幸好“Googolplex”有一个很简单的表示法：（1010 ）100 ，无穷大也有相应的表示：“∞”（读作“无穷大”）。

烧焦的苹果馅饼大部分变成碳。切90次即可得到碳原子。碳原子核中有6个质子和6个中子，外层云中有6个电子。假如我们从原子核中取出一小块，比如说一块带两个质子和两个中子的碎片，它将不再是碳原子核，而是氦原子核。在核武器和普通的核电厂中所进行的正是这种原子核的切割或裂变，只是它们所分裂的不是碳。在你第91次切割苹果馅饼时，或者当你从碳原子核上切下一薄片时，你所得到的不是一小块碳，而是化学性质完全不同的其他原子，这就叫做“元素嬗变”。

让我们来进一步探索这个问题。我们知道，原于是由质子、中子和电子组成的。那么，我们能分割质子吗？假如我们在高能条件下用其他基本粒子（比如质子）来轰击质子，我们就可以看到隐藏在质子内部更基本的粒子单位。物理学家现在认为，像质子和中子等所谓的基本粒子，实际上是由称为夸克的更基本的粒子组成的。夸克的性质可以说是“色香味俱全”，这样说是为了让人们更好地理解原子核世界。夸克是物质的最小组成单位吗？或者它自身也是由更小更基本的粒子组成的？我们对物质性质的认识是否已经到底了？是否还存在着无限的越来越小的基本粒子呢？这是科学上还没有解决的一个最大的问题。

在中世纪的实验室中，为了探求炼丹术，人们曾经探索过元素的嬗变。许多炼丹士都相信，所有的物质都是4种基本物质——水、气、土和火——的混合物。这是爱奥尼亚人的一种古老的推测。他们认为，通过改变土和火的比例，铜就可以变成金。这种谎言颇为迷人。卡格里沃斯特洛和圣·杰耳曼伯爵一类的骗于自称不仅可以点铁成金，而且还通晓长生不老的奥秘。他们有时把金子藏在搅棒的一端，然后装模作样地演试一番，最后让金块奇迹般地在坩埚中出现。炼丹士以财富和长生不老作诱饵，从欧洲贵族身上骗走了大量金钱。当然，严肃的炼丹士也还是有的。如巴拉塞尔士，甚至还包括文萨克·牛顿。当然，炼丹士诈骗到的钱并没有完全白费掉，他们发现了磷锑和汞等新的化学元素。事实上，现代化学的兴起可以直接追溯到这些炼丹士的试验。

天然存在的化学性质不同的原子，共有92种，称为化学元素。直到近代，我们行星上的一切都是由这些元素所组成的，但它们主要以分子的形式存在。水是由氢和氧原子组成的，空气主要由氮（N）、氧（O）、碳（C）、氢（H）和氩（Ar）原子组成，以 N2 、O2 、CO2 、H2 O和Ar，分子形式存在的地球本身就是形形色色的原子的混合物，其中主要是硅、氧、铝、镁和铁的原子。火并不是由化学元素所组成，而是高温下失去电子的原子核构成的热辐射等离子体。从现代观点来看，古代爱奥尼亚人所说的以及炼丹术的所谓4种元素——水、气、土、火，实际上根本不能称为元素，因为其中之一的水是一种化合物，另两种（土和气）是混合物，而火则是一种等离子子体。

自炼丹士时代以来，越来越多的元素已被发现，越后发现的元素越是稀有的元素。组成地球的元素或成为生命基础的元素是最常见的元素。在室温下有些元素是固态，有些呈气态，而溴和汞二种元素则呈液态。科学家根据元素的复杂程度将它们按次序排列成表。氢是最简单的，为1号元素；最复杂的是铀，为92号元素。还有一些元素是我们不太熟悉的，如铪、饵、镝和镨，这些元素在我们口常生活中极难碰到。大体上说，愈是我们熟悉的元素愈普遍存在。地球含有大量的铁，而钇的含量却相当少。当然，这个规律也有例外。例如金或铀都很贵重，因为它们可以用来制造金币或装饰品，或者因为它们具有极大的实用价值。

原子由3种基本粒子——质子、中子和电子一——组成。这一事实直到近代才被发现，而中子则迟至1932年才被发现。现代物理学和现代化学的创立，把错综复杂的世界简化到了令人吃惊的程度：千姿百态的物质世界只是由3种粒子以不同式样排列组成的。

中子，顾名思义，是不带电荷的。质子带正电荷，而电子则带有与质子等量的负电荷。电子与质子所带的不同电荷之间的相互吸引力使原子得以结合在一起。由于每个原子都是中性的，原子核中质子的数目必定与电子云中的电子数目相等。原子的化学性质只取决于电子的数目。电子的数目（也就是质子的数目）称为原子数。毕达哥拉斯一定会赞同如下观点，即化学仅仅是一门数字的科学。具有1个质子的原子必定是氢，2个是氦，3个是锂，4个是铍，5个是硼，6个是碳，7个是氮，8个是氧，以此类推，具有92个质子的原子必定是铀。

同性电荷互相排斥。这就是我们所说的“同类相克”——犹如隐士碰上了厌世者。电子排斥电子，质子排斥质子。那么，原子核是怎样捏合在一起的呢？为什么不会各飞东西呢？这是因为其中还有另一种自然力的存在，它既不是引力，也不是电力，而是一种近程核力。只有在质子和中子靠得非常近时，这种力才起作用。它像一排排的钩子，将质子和中子互相拉扯在一起，从而克服了质子间的排斥力。中子只产生核吸引力而不产生电排斥力，它像胶水一样把原子核粘在一起。纵使“隐士”性格孤僻，彼此之间仍可以和睦相处。

氦的原子核里有两个质子和两个中子，它的结构非常稳定。3个氦原子核构成一个碳原子核，4个构成氧原子核，5个构成氖原子核，6个构成镁原子核，7个构成硅原子核，8个构成硫原子核，如此等等。每当我们增加一个或几个质子及足够数目的中子使原子核凝聚在一起时，我们就制造出一种新的化学元素。如果我们从汞中取出一个质子和3个中子，我们就可以得到金——这是古代炼金士们梦寐以求的事情。铀以外还有一些其他的元素。在地球上，这些元素不是天然存在的，而是人工合成的，而且很容易分解。第94号元素叫钚，是已知最毒的一种元素。不幸的是，它的分解速度相当慢。

天然存在的元素又是来自何方呢？我们不妨详细考察一下各种原子各自形成的过程。整个宇宙几乎到处都存在着氢和氦，这两种最简单的元素占宇宙物质的99％。事实上，人们在地球上发现氦之前就已经在太阳上发现氦的存在，所以才把它命名为“Helium”（取自希腊的太阳神Helios）。其他元素是否可能是从氢和氦演化而来的呢？核物质必须靠得很近才能抵消电斥力，从而使近程核力起作用。但这种情况只有在几千万度的高温下才能发生，因为在这样的高温下，粒子的运动速度极快，以至于斥力来不及起作用。在自然界里，只有星体内部才有这样的高温和因此而产生的高压。

人类研究了太阳离地球最近的恒星表面发出的各种波的波长，其中包括无线电电波、普通可见光和X射线等。太阳并不像阿那克萨哥拉所设想的那样是一团炽热的石头，它是由氢和氦组成的一个巨大的球体，由于高温而发出灼热的白光，就像火钳在炽热的火炉里发出白光一样。当然阿那萨哥拉的见解并不是完全错误的。猛烈的太阳风暴会使太阳发出明亮的耀斑，严重地干扰地球上的无线电通讯。太阳风暴还会使太阳形成巨大的拱形羽状热气层——日珥。日珥受太阳磁场的控制。与日珥相比，地球显得渺小多了。有时在太阳下山时用肉眼可以看到太阳的黑子，它们实际上是太阳里磁场强度较大、温度较低的区域。所有这些连续的动荡扰动，都发生在相对温度较低的可见表面。我们看到的只是温度约为6000度的太阳表面。太阳内部的温度高达4000万度，太阳光就是从那里发射出来的。

恒星及其伴随的行星是在星际气体和尘埃发生引力崩塌时产生的。星云中分子间的相互碰撞使温度升高，最后氢开始聚变成氦，即4个氢核结合成一个氢核，并释放出了射线光子。光子被上面的物质交替地吸收和发射，逐渐向恒星表面移动，而且每移动一步都要损失一部分能量。光子这种漫长的迁移过程需要100万年的时间，最后才变成可见光到达恒星表面，并向星际空间发射。结果恒星发亮了，原先的星云引力消失了。恒星外层的重量被内部核反应所产生的高温和高压支撑住。50亿年来，太阳就是处于这样的一种稳定状态之中。像氢弹内的热核反应一样，太阳内不断地发生着抑制性的爆炸。这种爆炸为太阳提供了能量，每秒钟大约有4亿吨（4 × 1014 克）的氢转换成氦。当我们仰望夜空中的繁星时，我们所看到的就是遥远的核聚变发出的光亮。

在天鹅星座Deneb星（天鹅星座的一等星）方向上，有一个巨大的、由炽热的气体组成的超级发光气团，它可能是气团中心附近发生的超新星大爆炸和旧恒星泯灭产生的。在其外缘，星际物质在超新星冲击波的重压下，触发出新一轮的星云引力崩塌和新星的形成。从这个意义上说，星体也有双亲，双亲之一可能在孩子出生时死亡，正如人类有时也会发生这种情况一样。

像猎户座星云那样巨大的高度压缩的复合星云，能成批地产生像太阳一样的恒星。从外部看，这样的星云表面似乎暗淡无光，但星云内部却被炽热的新生星体照耀得灿烂辉煌。后来，这些星体离开了它们的生育之地，邀游到银河系去，在那里寻求自己的前程。成长起来的星体周围仍然带有成簇的发光云雾，它们是在引力作用下仍然吸附着的原生气体的残余。金牛座的昂星团是一个最新的例子。像人类的家庭一样，成年后的星体也会离家远走，致使兄弟姊妹之间很少团聚。在银河系的某些地方就有太阳的兄弟姊妹，其数目可能多达几十个，而且是由同一个星云在50亿年前产生的。但是，我们目前还不清楚它们都是哪些星体，只知道这些星体可能位于银河系的另一侧。

在太阳中心，由氢转化为氦的反应不仅发射出可见光的光子而使太阳光芒四射，而且还产生更神秘的、难以捉摸的辐射：太阳靠中微子发出微弱的光。中微子与光子一样，无重量，以光速传播，但中微子不是光子，它不是一种光。中微子与质子、电子和中子一样，具有固有的角动量，或称为“自旋”，而光子是根本没有自旋的。对中微子来说，物质无所不能穿透。它几乎能毫不费力地穿过地球和太阳，只有极小部分被干涉物质阻滞而不能通过。在我们朝太阳直视一秒钟时，有10亿个中微子穿过我们的眼球。当然，中微子不会像光子那样停留在视网膜上，而是势不可挡地穿过我们的头。奇妙的是，在晚上，我们低头朝着太阳的方向——地面时（就好像我们的脚下没有地球把太阳挡住一样），几乎有等量的太阳中微子穿过我们的眼球。像可见光可以轻易地穿透玻璃那样，中微子可以轻易地穿透地球。

如果我们对太阳内部的认识能像我们所想象的那么透彻，而且又懂得中微子产生的核物理学，那么我们就可以准确地计算出单位时间内在单位面积上所接收到的太阳中微子数量（譬如在我们的眼球上每秒钟所接收到的中微子数）。然而，要用实验的方法验证计算所得到的数据是相当困难的，因为我们不可能捕捉到穿过地球的中微子。但在大量的中微子中会有一小部分与物质相互作用，在条件适当的情况下还是可以检测到的。中微子偶然间可以将氯原子转变成氩原子，但质子和中子的总数不变。我们需要大量的氯，才能验证所谓的太阳中微子流的预言。为此，美国物理学家把大量洗涤液倒进南达科他州利德地区的霍姆斯特克矿井，采用微量化学的方法，从氯中除去新生的氩。从而可推断：产生的氩愈多，中微子也就愈多。实验表明，太阳的中微子比计算所预计的要少。

这至今仍然是一个不解之谜。虽然低太阳中微子流不至于危及我们关于星体核合成的理论，但肯定具有某种不可忽视的意义。有的人认为，中微子在从太阳到地球的迁移过程中裂成碎片；有的人认为，太阳内部的核火焰被暂时封闭，缓慢的引力收缩过程是产生现在这种太阳光的原因之一。当然，中微子天文学还是一门非常新的学科。但是，目前我们已经发明了一种奇妙的工具，可以用它直接观察炽热的太阳核心。随着中微子望远镜灵敏度的提高，我们还可能观测邻近星体深处的核聚变反应。

由于在太阳或者其他星球的核心里的氢燃料是有限的，氢的聚变不可能永远持续下去。一个星体的命运，一个星体的生命周期的完结，在很大程度上取决于它的原始质量。一个星体在太空中消耗了它的部分物质之后，如果它的质量还有太阳的质量的二三倍，那么，它的生命循环方式将与太阳绝然相同。但是太阳的运数已够壮观了。五六十亿年以后，当太阳中心的氢全部转化成氦的时候，氢聚变区将慢慢向外——向热核反应的膨胀壳——迁移，迁移到温度约为1000万度的地方。同时，太阳的自重将迫使其富含氦的核心重新收缩，使内部的温度和压力又进一步升高。氦核将更密集地堆集在一起，以致开始互相渗透。尽管存在着电荷间的斥力，但此时近程核吸引力开始起作用。灰烬又变成燃料，太阳将开始第二轮核聚变反应。

这个过程将产生元素碳和元素氧，为太阳在一定的时间内的继续发光提供新的能源。星球犹如埃及神话中的凤凰。相传这种鸟每500年自行焚化一次，然后由灰中再生③。在太阳外壳的氢聚变和太阳中心的高温氦聚变的共同作用下，太阳将发生根本的变化：外层膨胀、温度降低，变成一颗红色巨星。它的外表将远离其内核，结果表面引力将变得很微弱。它的大气层将以星球飓风的形式扩散到宇宙空间。当太阳膨胀成一颗红色巨星时，它将把水星和金星——甚至地球——完全吞没。整个内太阳系都将被太阳吃掉。

再过几十亿年，地球上的美好时期就会结束。以后太阳将慢慢地发红、膨胀。整个地球，包括两极，都将酷热无比。地球北极和南极的冰冠将消融，整个地球会成为一片汪洋。由于高温，更多的海水将蒸发到空中，使天空变得雾气腾腾。因为云雾遮住了阳光，地球的末日可能向后推延。但太阳的演变是无情的。海水终将沸腾，大气层势必蒸发到太空中去，我们这颗行星将遭受到最大的灾难④。到那时，人类肯定会进化成另一副模样。我们的后代也许能控制或调节星体的进化，或者只好卷起铺盖，搬到火星、土卫二或土卫六上去住，或者像R·戈达德所设想的那样，到某个年轻的、充满希望的行星系去寻找尚未开发的新天地。

利用太阳的星尘做燃料是有一定限度的。总有一天，太阳内部将完全由碳和氧组成，那时的温度和压力将无法继续维持核反应。当太阳中心的氦快用完时，其延缓的崩塌过程将重新开始，温度将再度上升，从而引起最后一轮的核反应，并使大气层相应地有所膨胀。在这最后毁灭的过程中，太阳将发生缓慢的脉动，每隔几千年伸缩一次。最后，大气层中的物质都将被他入宇宙空间，形成一个或几个同轴的气壳。因为太阳炽热的核心已经暴露，它的紫外光会将气壳淹没，还会形成斑斓缤纷的红色和蓝色的荧光，一直延伸到冥王星轨道以远的地方。太阳中的一半物质大概会以这种方式损耗掉。到那时，太阳崩溃所产生的强光将充满整个太阳系。

当我们从地球这个银河系的角落里举目四望时，我们可以看见许多星体被闪光的球形气团——行星状星云——所包围。这些星体并不是行星，不过其中有些很像在低倍望远镜里所看到的天王星和海王星的蓝绿色圆盘。这些气团乍看起来呈环形，因为它们像肥皂泡一样，边缘比中心看得更清楚。所有行星状星云都是恒星的外层标志。在靠近星体中心的地方可能有一些已经死亡了的天体，它们是曾经充满生机的行星的残骸，现在既无空气也无海洋，笼罩在微弱的亮光之中。太阳的残骸，即裸露的太阳核，最初包裹在行星状星云之中，后来变成一个炽热的小星球。它在空间逐渐变冷、收缩，密度大到空前惊人的程度——一汤匙大小的物质重达1吨以上。再过几十亿年，太阳就会退化成一颗白矮星，像我们所看到的行星状星云中心的亮点。它的表面高温度逐渐冷却，最终成为一颗暗淡无光的、死气沉沉的矮星。

质量大致相同的两颗恒星的演化速度大抵相同。不过，质量较大的恒星核燃料的消耗速度要快些，变成红巨星的时间也会早些，而且会首先衰退成白矮星。因此，应该有、也确实有许多双星体存在。在这些双星体中，一个是红巨星，另一个是白矮星。有些双星体紧靠在一起，灼热的星气流便直接从膨胀的红巨星流向致密的白矮星，在白矮星表面的某个特定的区域着陆。氢原子在白矮星的强引力作用下、不断地聚集在一起，压力和温度不断地升高，直到来自红巨星的大气物质发生热核反应，使白矮星短暂地闪烁出明亮的光辉。这样的双星体称为新星，其来源与超新星大不相同。新星只能在双星体系内形成，其能量来源于氢原子的核聚变。而超新星则只存在于单星体之中，其能量来源于硅原子的核聚变。

在星体内部合成的原子通常都要返回到星际气体中去。红巨星会将它们的外大气层喷射到星际空间去，行星状星云就是类太阳恒星不断喷射其外层物质后的最终产物。超新星迅速地将它的大部分物质喷射到星际空间去。返回星际气团的原子自然是星体内部热核反应最易产生的原子：氢原子聚变成氦，氦聚变成碳，碳聚变成氧。在大恒星内，由于氦核不断增加，形成了氖、镁、硅、硫等物质。氦核是逐步增加的，每次增加2个质子和2个中子，一直到生成铁为止。硅原子的聚变也能直接形成铁原子，因为1个硅原子含有28个质子和中子，在几十亿度的高温下，两个硅原子就可以结合成一个含有56个质子和中子的铁原子。

以上都是我们熟悉的化学元素。这样的星际热核反应并不容易生成铒、铪、镝、镨或钇，却容易生成我们日常生活中常见的元素。这些元素返回星际气团，在随后发生的星云崩塌及恒星和行星形成的过程中散尽。除了氢和部分的氦以外，地球上的所有化学元素都是几十亿年前的星体中的某种星体灶制造出来的。这些星体有一部分已经变成白矮星，默默无闻地呆在银河系的另一侧。人体脱氧核糖核酸中的氮，牙齿中的钙，血液中的铁，以及苹果馅饼中的碳，都是在崩塌的星体内部形成的。因此我们可以说，人体是由星体物质构成的。

某些稀有元素则是在超新星的爆炸过程中形成的。地球上金和铀的含量之所以比较丰富，就是因为在太阳系形成之前发生过许多超新星的爆炸。其他行星系中稀有元素的含量可能与地球不尽相同。是否存在这样一些行星，它们的居民炫耀着铝制的首饰、钋制的手镯，而金子却是实验室中难得的珍品呢？假如地球上的金和铀也像镨一样鲜为人知，无足轻重，那么我们的生活是否会大大地改观呢？

生命的起源和进化，在本质上是与星体的起源和演化息息相关的。首先，构成人的物质以及使生命活动成为可能的原子，都是很久以前在遥远的红巨星上形成的。宇宙中发现的化学元素的相对丰度，与恒星中所产生的原子的相对丰度极其吻合，因此，我们有理由相信，红巨星和超新星就是炼制物质的锅和灶。太阳是一个第二代或第三代的星体，太阳中的所有物质以及在我们周围所看到的所有物质，都是星际锅灶在前一轮或前两轮的循环中炼制的。其次，地球上还存在着某些重原子，这一事实表明，在太阳系形成之前不久，可能有一颗较近的超新星发生过爆炸。这次爆炸不大可能是一种偶然的巧合，而可能是由于超新星爆炸所形成的冲击波压缩了星际气体和尘埃，从而导致了太阳系的凝聚。第三，太阳出现之后，它的紫外线大量射入地球大气层，它的热度产生了光照，从而激发了导致生命起源的复杂的有机分子。第四，地球上的生命几乎都离不开阳光。例如，植物吸收光子后将太阳能转化成化学能，动物则以植物为养料。人类的种植活动只不过是利用植物作为媒介来获取太阳光而已。因此我们可以说，我们每个人都是以太阳作为能量来源的。最后，遗传学上的变异为进化提供了原始的材料。变异是大自然选择新生命形式的手段，而宇宙射线——超新星爆炸时以近于光的速度射出的高能粒子——则是产生变异的原因之一。遥远的大恒星的死亡是地球上生命进化的原动力之一。

假如我们把一个盖格计数器和一块铀矿石带到地下深处，譬如说，放在一个金矿井深处，或放在一个火山熔岩洞——由融化的岩浆流过地球而切开的洞穴——深处，当它们受到γ射线或像质子和氦核这样带电高能粒子的照射时；灵敏的计数器就会检测出来。如果把计数器移近铀矿石，计数速率（即计数器每分钟发出的咔嗒声）就会迅速增加，因为铀矿石在自发的核衰变中能释放出氦核。如果把铀矿石放在一个厚的铅筒内，计数速率就会大大减少，因为铅能吸收铀的辐射。但还是可以听到计数器发出一些咔嗒声，其一部分咔嗒声是由洞壁的天然放射性引起的，一部分是由穿透洞顶的带电高能粒子引起的。我们听到的是很久以前在太空深处产生的宇宙射线的声音。在地球的整个生命史中，这种主要由电子和质子组成的宇宙射线一直在不停地撞击着地面。上万光年以外的星体在消亡过程中所产生的宇宙射线，有一部分经过几百万年才穿过银河系，碰巧撞上地球以及我们的遗传物质。在生命遗传码的形成、寒武纪爆炸或我们祖先进化成两足直立的某些关键阶段，很可能就是由宇宙射线触发的。

1054年7月4日，中国天文学家在金牛星座发现了一颗他们称为“客星”的金牛星。这是一颗人们在天空中从未见过的最明亮的恒星。绕地球半固，在美洲的西南部，当时有一个富有天文研究传统的高度文明的民族⑤也目睹了这颗明亮的新星⑥。根据我们发现的一个木炭堆残迹里的C14 ，我们可以推断，在11世纪中期，有些安奈萨齐人，即今天的荷皮人（生活在美国亚利桑那州东北部的印第安人）的祖先，曾经在现在的新墨西哥州的一块悬垂的山崖下居住过。似乎是他们当中的一个人在悬崖上留下了一幅未受风化的新星图。这颗新星与新月之间的相对位置可能就是图中所绘的那样。在那儿还发现一个手印——也许是那位画家留下的印记。

这颗著名的恒星现在称为蟹状超新星，距地球5000光年。之所以如此称呼这颗星，是因为几个世纪以后，一位天文学家用望远镜观察大爆炸的残迹时，偶然想起它的形状像螃蟹。蟹状星云是一个巨大的恒星爆炸的残留物形成的。这次大爆炸经历了3个月，在地面用肉眼都可以看见。在晴朗的白天很容易看到，就是在晚上，也可以借它的光读书看报。每一个星系中，平均每100年出现一颗超新星。一个典型的星系的生命周期大约为100亿年，也就是说，将有1亿个星球发生爆炸。这个数字是够惊人的，但是尽管如此，在1000个星星中不过只有一个星星发生爆炸。银河系在1054年发生爆炸之后，第谷于1572年发现了一个超新星。稍后，在1604年，开普勒⑦又发现了另一颗超新星。但是自从天文望远镜发明以来，竟然在银河系里还没有观察到超新星的爆发。几个世纪以来，天文学家们对此怨叹不已。

我们现在经常能观察到其他星系中的超新星。1979年12月6日，英国《自然》杂志刊登的D·赫尔方和K·朗的文章足以使20世纪初的天文学家惊讶得目瞪口呆。文章宣称：“1979年3月5日，由9个星际飞行器组成的爆发传感器网络，记录到了极其猛烈的硬X射线与γ射线的爆发。根据飞行时间测定：其位置与大麦哲伦星云中的N49号超新星的残留物位置相一致。”（大麦哲伦星云所以这样命名，是由于在北半球第一个注意到这个星云的人叫麦哲伦。这是银河系的一个小卫星星系，在18万光年以外。既然有大麦哲伦星云，当然也有小麦哲伦星云）但是，同一期杂志还刊登了梅泽兹和他在列宁格勒爱奥弗（Ioffe）学院的同事合写的文章。他们利用装在“联盟11”号和“联盟12”号宇宙飞船上的γ射线爆发探测器，在登上金星的途中，观察到了这个爆发源。他们认为，探测器检测到的是一个发光的脉冲星，离我们只有几百光年。尽管在位置上很接近，赫尔方和朗并没有肯定γ射线的爆发与超新星的残留物有关。他们估计了各种各样的可能性，其中包括如下这样一个令人吃惊的推断：这个爆发源就在太阳系内！也可能是其他星球的飞船在其漫长航行的归途中排出的废弃物。但是，“N49号超新星发生星体爆发”的理论更容易为人们所接受，因为我们已经证实了超新星的存在。

当太阳变成红巨星时，内太阳系的命运如何是一个严峻的问题。但有一点可以肯定，就是行星决不会被喷发的超新星融化和烤焦。只有比太阳还大的恒星附近的行星才会遭受这种厄运，因为大恒星的温度高、压力大，其核燃料的消耗速度也快，生命周期也就比太阳短得多。在发生异常的核反应之前，一个比太阳大数十倍的恒星将氢转化为氦的过程，最多只能持续几百万年。因此，几乎可以肯定没有足够的时间让任何一个行星出现高级生命形式的进化。其他星球上的生命也不可能知道他们的星球会变成超新星。这是因为，如果他们的生命长到足以使他们能明白超新星是怎么一回事，他们的星球也就不可能变成超新星。

超新星爆发的主要条件是：硅聚变成大铁核。在巨大的压力下，星体内部的自由电子被迫与铁原子核的质子合并。等量而相反的电荷互相抵消，结果星球内部变成一个巨大的原子核。原子核所占据的体积比原先的电子和铁原子核所占的体积小得多。星球中心会发生猛烈的爆聚，而其外部则产生回弹现象。超新星就是这样爆发起来的。超新星的亮度可能比该星系中所有其他星球加起来的亮度还要大。预计在今后几百万年内，猎户星座中所有最近形成的蓝白色超巨星都会变成超新星。猎户座将出现连续不断的宇宙烟火。

可怕的超新星爆发会将原来星球中的大部分物质——少量的氢和氦以及数量可观的碳、硅、铁和铀原子——喷射到宇宙空间，剩下的就是由核力束缚在一起的热中子核。这是一个巨大的原子核（原子量达1056 ），一个直径只有30公里的恒星，一个小得可怜的、皱缩的、密集的、没有生气的星体碎片，一个快速旋转的中子星。当巨大的红巨星坍塌成这种中子星时，它的自转速度显著加快。蟹状星云中心的中子星就是一个巨大的原子核，其大小与曼哈顿区差不多，每秒钟自转30圈。这个中子星强大的磁场在红巨星坍塌过程中得到进一步增强，并能俘获带电的粒子，其作用颇像小得多的木星磁场。在旋转磁场中的电子会产生辐射束。不仅会产生无线电频率范围内的射线，还会产生可见光。如果地球碰巧位于这个宇宙灯塔的光程之内，我们就会看到它每旋转一次就发生一次闪光。因此，我们又把它称为脉冲星。脉冲星犹如一个宇宙节拍器，它会定时闪光，定时发出嘀嗒声。它比最准确的时钟还要准时。通过对某些脉冲星的长期无线电脉冲频率的测定，我们可以推断。，这些脉冲星， 例如PSRO329+52号脉冲星，可能有一个或几个小伴星。我们大概可以这样设想：行星能够在恒星演化成脉冲星时免于毁灭，行星有可能推迟被俘获。要是站在这样的行星表面上望天空。我们将会看到怎么样的一番景象呢？

一匙中子星的质量差不多等于普通的一座山的重量。因此。如果你让一小块的这种物质从手里脱掉（你也只能这么做）、它会像石头从空中落下那样轻而易举地穿过地球。在地球上钻出一个洞，从地球的另一侧——可能从中国——钻出来。那里的人们可能正在外面散步、思考着自己的问题。突然一小块中子星物质从地面冒出来，在空中停留片刻，然后又钻回到地球的下面去。这件事至少可以成为那一天人们拿来消遣的话题。如果一块中子星物质从附近的太空中落下来，当它下落时地球又正好在它的下面转动。那么。它就会反复穿越转动的地球，将地球撞出成千上万个孔。直到它与地球的摩擦所要生的作用力迫使它停止运动为止。在中子星物质停止在地心之前，我们的行星内部早就像一块瑞士乳酪一样千疮百孔了，因此只好等地下的岩石流和金属流来愈合这些创伤。，幸运的是，大块的中子星物质还从来没有在地球上降落过。但小块的这种物质则比比皆是。中子星的这种可怕力量就潜伏在每个原子的原子核中。也就是说。在每只茶杯中，在每只老鼠身上。在每次呼吸之间。以及在每块苹果馅饼中。都存在着这种力量。中子星告诫我们，不要轻视最平凡的事物。

从上面我们已经了解到，像太阳这样的恒星终将结束它的生命而变为红巨星，然后再变为白矮星。一颗质量比太阳大2 倍的恒星坍塌后将变为一颗超新星，然后再变为一颗中子星。那些更大的恒星（例如在经历超新星阶段之后质量比太阳大5倍的恒星）的命运就更加奇特了。重力会使它转变成黑洞。假定我们有一台魔术重力机，那么就可以通过拨动它的刻度盘来控制地球的引力。开始时将转盘拨到1g⑧（g表示重力加速度），地球上所有东西的行为与我们所预料的完全一样，因为地球上的动植物以及所有的建筑物都是按1g演化和设计的如果重力远远小于1g，所有事物的外形都会变得高而瘦长，动物植物和建筑物都不会因自身的重量而倾倒或粉碎。如果重力大于1g，动物、植物和建筑物都会变得粗壮而结实。但是即使在相当强的重力场中，光仍然是直线传播的。

物体的重量随着重力的减弱而减少，当重力趋近于零时，轻微的动弹就会使我们的朋友漂浮起来，并在空中直翻筋斗；茶或其他液体一旦溢出来就变成在空中跳动的圆球，因为这时的表面张力超过了重力。当重力盘恢复到1g时。所有的茶球都会变成茶雨降落下来。当重力盘转到3g或4g时，人人都动弹不得。甚至移动一只脚都是很费力的。在我们继续将重力盘往上拨之前。我们还是把我们的朋友送出重力机的作用范围以外为妙。在重力还只有几个g的情况下，提灯的光束仍旧直线传播（就我们的分辨能力而言，可以说几乎是直线），这与重力为零时的情形没有什么两样。当重力达到1000g时，光束仍然是直的，但树木已经被压扁。当重力达到100万g时，石头由于自身的重量而粉碎。最后，除了那只有特殊豁免权的笑猫以外，没有任何东西能够幸存。当重力接近10亿g时，更不可思议的事情发生了：原来笔直射向天空的光束开始弯曲。在极大的重力加速度下，就是光也受到了影响。如果把重力再加大的话，光就会逆转而返回我们附近的地面。此时，任何宇宙间的怪物已不复存在，剩下的只是龇牙咧嘴的引力。

当重力大到一定程度时，任何东西，哪怕是光，都不能够从中逃逸出来。这样的地方就叫做黑洞。黑洞对周围的一切都是冷酷无情的，它是宇宙中的一种怪物。当密度与重力变得足够大时，黑洞熄灭不见了。之所以称之为黑洞，是因为即使是光也无法从中逃脱出来。由于光被捕捉在黑洞里，所以黑洞到处都被照得明晃晃的。虽然我们从外面看不见黑洞，但它的重力存在却是很明显的。在星际航行中，如果你对黑洞没有给予足够重视，你就可能被黑洞无情地拖进去，你的身体就会被拉成细细的长线。但是，万一你在这样的航行中幸免于难的话，你倒是应该好好地看一看环绕着黑洞所形成的碟形物。

太阳内的热核反应支撑着太阳的外层，使悲剧性的重力坍塌延迟几十亿年。白矮星是靠从原子核中脱离出来的电子压力来支撑的，而中子星则是靠中子压力来抵消重力影响的。但对于超新星爆发和其他激变之后的残骸所形成的质量比太阳大好几倍的晚期星体来说，目前还没有什么已知的力量能够防止它坍塌。这种星体令人难以置信地收缩、旋转、发红、最后消失、质量比太阳大2O倍的星体则会收缩成美国洛杉矾那个样子。当重力骤增到1010时，这种星体会通过自生的裂缝滑到时空的连续统一体中，最终从我们的宇宙里消失掉。

黑洞是英国天文学家约翰·米歇尔于1783年首先想到的，但是由于这个想法实在太离奇了。所以长期被忽视。一直到最近，这一想法才开始得到重视。随后，人们竟然找到了黑洞存在于宇宙空间中的证据。这一事实使包括天文学家在内的许多人都感到十分惊奇。X射线是不能透过地球大气层的，因此，如果我们要确定这种波长很短的光是否是天体发出的，我们必须将X射线望远镜带到高空中去。世界上第一个X射线观测站是国际合作的范例，它是美国在1971年从意大利的一个发射台发射的，该发射台位于印度洋肯尼亚沿岸，命名为乌呼鲁（Uhuru斯瓦希里语的“自由”）。1971年，乌呼鲁在天鹅座星系发现了一个非常明亮的X射线源。这个X射线源忽隐忽现，频率为每秒1000次，因此这个被称为“天鹅X-l”的射线源必定很小。不管忽隐忽现的原因是什么，这种隐现的信息穿过“天鹅X-1”的速度不会比光速（30万公里／秒）快，因此，“天鹅 X-1的直径不会大于 30万公里/秒 ×1/1000秒=300公里。一颗与小行星一般大小的天体就是一个明亮的X射线源，即使在星际以外也看得见，它可能是什么东西呢？“天鹅X－l”跟一颗炽热的蓝色超巨星并列在一起，从这颗超巨星的可见光里还可以看到一颗以前没有发现过的靠得很近的大伴星，它不断地改变它的引力方向，质量大约是太阳的10倍，该超巨星不可能是一个X射线源，因此，用X射线光源来验证这颗从可见光里看到的伴星是很理想的，但是，一个质量比太阳大10倍而且已经坍塌成小行星的不可见物体只能是一个黑洞，X射线很可能是由聚集在“天鹅 X-1”周围的气体和尘埃与超巨星摩擦而产生物，天蝎V861、“Gx339-4”“SS433”以及“圆规座X-2”等星体都可能成为黑洞，“仙后A”是一个超新星的残骸，这颗超新星的光在17世纪就已经到达地球了、当时世上已有不少天文学家，但竟然没有一个人记载过这次爆发。像I·S·斯克洛夫斯基所推测的那样，那里可能隐藏着一个黑洞，黑洞吞噬了爆发中的恒星核。熄灭了超新星的火焰。空间望远镜是追踪、搜索神奇的黑洞蛛丝马迹的有效工具。

为了更好地理解黑洞，我们可以设想一个空间曲面，设想一个平整而又柔软的线性二维平面。如果我们往平面上投下一小团物质。平面就会变形或起皱，一粒弹子围绕这个皱面滚动，滚动的轨迹就像行星绕着太阳运动的轨道，根据这种解释（爱因斯坦的创见），重力就是空间结构的畸变。在这个例子中。我们看到，被物质弄弯曲的2维空间变成了3维的物理空间。设想我们生活在一个3维的宇宙空间里，物质将我们的住地畸变成我们的直观所无法感觉的4维物理空间，物质的质量越大，它的重力就越大；平面越褶皱，空间的畸变或弯曲越厉害，以此类推，黑洞是一种无底的深渊。假如你掉进了黑洞，会发生什么事情呢？跟从外面看到的一样，你会觉得下落的时间无限之长，因为在别人看来，你的钟——不管是机械钟还是生物钟——都停止了。但在你看来，你的钟仍在滴答滴答地走动着。假如你能克服引力潮和辐射流的伤害、而且，假如黑洞正在旋转着（这是很可能的），那么，你可能出现在时空上完全不同的另一部分，即空间上的另外某个地方、时间上的另外某个时刻。有人提出空间有一种蛀洞，这种蛀洞有点像苹果上的蛀洞，尽管这种观点尚未得到证实。重力隧道能够提供一种星际的或星系间的通道，让我们以非凡的速度直抵难以抵达的地方吗？黑洞能作为时间机器为人类服务。，把我们带到遥远的过去和无穷的将来去吗？这些设想正在被认真、严肃、周密地讨论着。这个事实表明，宇宙是多么超现实的啊！

从根本的意义上来说，我们都是宇宙之子。试想。在炎热的夏天，你仰望万里无云的天空，阳光炙烤着你的面孔，如果你直视太阳。该是一件多么危险的事啊！太阳离地球足足有1．5亿公里远，但是我们尚能感觉到其巨大的威力。如果我们处在太阳炽热而发光的表面，或进入熊熊燃烧的核火炉中心，我们又将感觉到什么呢？太阳给予人类以温暖，养育着人类，使人类得到光明。是它使地球富饶肥沃，它的强大力量是人类的实践活动所远远不可及的。鸟儿欢快地迎接日出，甚至某些单细胞的生物也有趋光的本能。我们的祖先把太阳奉若神明⑨，这是何等的聪明！但在宇宙之中，太阳只不过是一颗普通的、甚至是平凡的星球。如果我们应该崇拜比自身强大的力量的话，难道我们不该去崇敬太阳和其他星体吗？这种敬畏之心，深深地隐藏在每一位天文调查者之中，有时埋藏得如此之深，以致研究者自己常常没有觉察到它的存在。

银河系还是一个尚未探索的充满神奇的星体的世界。虽然我们对银河系进行过初步的探索，而且正碰到过其中的一些星体，有几个与我们所了解的星体相似，有些则古怪到超出了我们所能想象的程度，但是，我们的探索才刚刚开始。以往的探索航行表明，我们对银河系的许多非常有趣的星体至今仍然一无所知，无法预言。在银河系以外不远的地方，几乎可以肯定存在着行星，它们环绕着麦哲伦星云中的恒星运转，环绕着银河系周围的球状星团中的恒星运转。银河系可能是一个巨大的螺旋形世界，拥有4000亿个星球，此外还有正在坍塌的气体云、正在收缩的行星系、发光的超巨星、稳定的中期恒星、红巨星、白矮星、行星状星云、新星、超新星、中子星和黑洞。我们这个星球上的物质、我们这个星球的形态及其大部分特征，是受生命与宇宙间深刻的内在联系所制约的。这个问题，我们从研究地球本身人手，已经逐步弄清，将来一定会在研究整个银河系行星世界的过程中进一步弄清。

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 ①人们原先认为质子是均匀地分布在电子云中，而不是在原子中心聚集成带正电荷的原子核。原子核是剑桥大学E·卢瑟福发现的，他发现某些撞击的粒子沿着它们入射的方向反弹回来。卢瑟福评述说：“这是我一生中所发生的最不可思议的事件，几乎就像向一张纸发射的一发15英寸的加农炮弹反弹回来打中你自己一样的不可思议。”

②作这一计算的想法很古老。阿基米德的《数沙人》是这样开头的“有一些人，像济若王他们认为沙子的数目是无穷的，我所说的沙子不仅是指锡拉立兹周围和西西里其他地方的沙子，还包括任何地方，不论有没有人居住的地方所发现的所有的沙子。还有一些人，他们并不将其看为无穷，而只是认为没有一个已命名的数大到足以超过其值而已。”阿基米德接着不仅命名了这个数，而且估算了它。后来他问到，当时所知的宇宙能容纳多少一粒挨着一粒排列起来的沙子？他的估计是1063 ，这与1087个原子恰巧相当接近。

③比太阳重的星体在它们最后的演化阶段会达到更高的中心温度和压力。它们能够不只一次地从灰烬中再生，利用碳和氧作为燃料合成更重的元素。

④阿兹台克人（墨西哥印第安人）曾经预言过“当地球变得疲惫不堪……当地球的子孙后代已经完结”的时刻，他们相信，到了那一天，太阳将从天空坠落，星星将从天空中抖落下来。

⑤指玛雅人（maya）族，印第安人的一个种族。

⑥穆斯林的观测者也注意到这颗新星，但在所有的欧洲纪年史中对此都没有提到过一个字。

⑦开普勒在1606年出版的一本书《新星》中，对超新星是宇宙中原子的某种偶然联结表示怀疑。他写道：“……这不是我的看法，而是我妻子的看法：昨天，当我写作疲倦时，被叫去吃晚饭，我要的一盘沙拉已放在我的面前。我说：‘好像只要锡盘、莴苣叶、盐水、醋、油和蛋片永远在空中到处飞翔，最后可能偶然会成为一盘沙拉’。我亲爱的妻子回答：‘是的，但不会像我的这一盘这么可口’。”

⑧1g是物体在地球表面下落时所具有的加速度，约为10米/秒2。下落的石块1秒钟后速度将达到10米/秒。2秒后达到20米/秒、如此等等、直到碰到地面或由于空气的摩擦阻力而减慢。在重力大得多的地方，下落物体的速度也将相应增大许多。在加速度为10g的地方，1秒钟后速度达10×10米/秒=100米/秒，2秒后为200米/秒，以此类推。此时稍微绊一下就可能会致命的。由重力引起的加速度通常用小写g表示，以与牛顿的引力常数G相区别。G是宇宙各处引力强度的度量，不单单是指我们所讨论的地球或太阳的某个地方（两个参数的数量关系为F=mg=GMm/r2，g＝GM／r2。其中F为重力，M为行星或恒星的质量。m为下落物体的质量，t为下落的物体到行星或恒星中心之间的距离）。

⑨古代苏摩人表示神的象形文字就是星号——星星的符号，阿兹台克人（墨西哥印第安人）神一词为Teotl，它的雕刻文字是一颗太阳，天空叫做Teoatl——神海，宇宙之海。

第十章 永远的尽头

有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立不改，周行而不殆，可以为天下母。音不知其名，字之曰“道”，强为之名曰“大”。大曰逝，逝曰远，远曰反。（中国，大约公元前600年）——老子（道德经·第二十五章）

在晴朗的天空中，高悬着一条引人注目的大道，它自身发光，灿烂辉煌，称为银河。沿着这条银河，众天神来到伟大的朱庇特的住所和他的堂皇的宫苑。这里正是声名显赫威力无比的天神之家园，我斗胆称之为伟大的天窗。——（罗马）奥维德《蜕变》（1世纪）

有些愚人妄称是造物主创造了世界，
这种信条实不可取，理应不屑一顾。
倘若是上帝创造了世界，
那在创世之前，上帝独自栖身何界？
上帝岂能无米成炊、创世而无需以物凭借？
倘若你说上帝先备料、后创世，
那你将永远不能自圆其说，而只能无休止地节节败退。
须知世界并非某人创造而成，
而是无始无终，如时间本身无缘无界。
正是基于这种理论……
——（印度）德富《伟大的故事》①（9世纪）

100亿或200亿年前，一件了不得的事情发生了–宇宙大爆炸，炸出了我们的这个宇宙。大爆炸为什么会发生，这对我们来说是最大的奥秘。毫无疑问，大爆炸确实发生了。现在宇宙中的一切物质和能量也许都以极高的密度——一种令人联想到许多民族文化中关于天地万物的种种神话的宇宙蛋——集结成完全无量纲的数学点。这并不是说把所有的物质和能量硬塞人当今宇宙较小的一隅，而是说，整个宇宙、物质和能量以及它们所充斥的空间、只占很小很小的一点体积，这就没有多少余地可供种种事件在其间发生了。

在那次巨大的宇宙爆炸中，宇宙开始了一种至今从未停止的膨胀过程。把宇宙爆炸描述为从外部观察到的一种膨胀泡，这容易引起误解。就定义而言、我们所说的外部其实什么也不是，所以最好还是从内部来考虑它。也许可以用想象中依附于空间运动结构且向各个方向均匀膨胀的格线来表示。当空间扩展时。宇宙中的物质和能量随之膨胀并迅速冷缩 那个过去和现在一样充满整个空间的宇宙火球的辐射，通过光谱——从γ射线到X射线再到紫外光，通过可见光谱的虹色，进人红外区和射电区、现在，用射电望远镜可以探测到那个火球的残骸。即从天空各处散发出来的宇宙本底辐射。在早期的宇宙中，太空是灿烂辉煌的。随着时间的流逝，太空的结构继续膨胀。辐射停息了。在普通可见光中。太空第一次变得黑暗起来了。就像今天这个样子。

早期的宇宙充满了辐射和最初由氢和氦组成的充实的物质团。这些物质团是由原始致密火球中的基本粒子形成的。如果当时附近有人去观察，那是几乎什么也看不见的。然后，少量气囊——不均匀的小囊开始增大。巨大而轻薄的卷须状气态云形成了。一群群发出隆隆响声的。缓慢旋转的物体，平稳地发着光，最后形成了含有亿万个闪光点的各种天体。宇宙中最大的可辨认的结构就这样形成了。我们今天见到了它们，我们自己就居住在它们中一个默默无闻的角落，后来，我们把它们叫做星系。

在大爆炸发生约10亿年之后，大概是因为大爆炸本身的非均匀性，宇宙中的物质形成了略微凹凸不平的块状分布。物质在这些块状结构中比在其他地方更为稠密。它们的引力把附近大量的气体引向它们，从而增大了必将成为星系团的氢和氦的云。后来，极小的初始的非均匀性又使得物质形成了坚固的凝块。

当引力坍缩继续时，因为角动量守恒，初生星系的旋转便不断加快。有的变平，在离心力不能抵消重力的地方，沿着自转轴把自己压扁。这些就变成了第一个漩涡星系，即一种在广袤太空中快速旋转着的轮状物质。其他一些引力较弱或自转初速度较小的原始星系只稍微变平，结果变成了第一批椭圆星系。因为万有引力和角动量守恒这些简单的自然定律在整个宇宙都一致不二，所以宇宙中有相类似的星系存在，就好像用同一个模子冲压出来的一样。为地球这个微观世界中的自由落体和花样滑冰尽力提供理论根据的物理学，造就了宇宙这个宏观世界中的种种星系。

在新生星系里，小得多的云块也经历了引力坍缩，内部温度变得非常高，激发了热核反应，第一批恒星也就开始运行。灼热而巨大的年轻恒星迅速演化，像浪子一样，毫不在意地挥霍其氢燃料资源，很快就在辉煌的超新星爆炸中结束了它们的生命，将热核尘埃——氦、碳、氧和种种较重的元素——还原为不断生成一代代新恒星的星际云。大量早期恒星的超新星爆炸，在紧邻的气体中产生了连续重选的冲击波，挤压着星系间的媒介物质，从而加速星系团的形成。引力是有机必乘的，即使是很小的物质凝块，它也会使之扩大膨胀。超新星爆炸的冲击波也许已经以各种规模促成了物质的增大，宇宙演变的史诗已经开始，即开始了对大爆炸产生的下列气体物质的凝缩进行分类：星系团、星系、恒星、行星，还有最终出现的生命，以及能认识一点导致生命起源奇妙过程的智慧生物——人。

今天的宇宙充满各种星系团。其中有些只是几十个星系毫无意义的、微不足道的集合体。被亲切地称之为“本星系群”中只包含两个还算大的星系，即两个漩涡星系：银河系和M31。其他星系团则大到含有数以千计的相互吸引旋转的巨大星系群。有线索表明，室女座星系团含有成千上万个星系。

从宏观着眼，我们居住在一个充满星系的宇宙之中，这些星系是1000亿个宇宙形成和衰变的优美楷模，有的井井有条，有的杂乱无章，二者都一目了然：正常的旋涡形，与我们地球视线成不同角度的旋臂（从正面我们见到的是旋臂，从侧面看还可以看到贯穿旋臂中心的气体，如尘埃所形成的暗带）；棒旋星系，有一条气体尘埃和恒星的河，流过中心并连接两头的旋臂；稳定的椭圆巨星系，包含上百万颗恒星，因为它们已吸收或与其他星系汇合，因此变得非常大；许多矮椭圆体，星系中的矮子，每一个包含有千百万无足轻重的太阳；许许多多各种各样的神秘的不规则星系，表明了在星系世界中有许多已出现毛病的地方；而互绕星系如此接近，以致它们的边缘因它们的伴星系引力作用而扭曲，还有这样的情况，引力拉出一条条气体和恒星的长条，成为星系间的桥梁。

有些星系团中的成员星系是按球面几何体排列起来的，它们主要由椭圆体组成。其中又常以一个巨椭圆体（即假定的银河野人）处于支配地位。其他那些以更无规则的几何体排列的星系团，比较而言，拥有相当多的旋涡形和不规则形的星系。星系碰撞的结果，改变了原始球状星系团的形状，同时可能促进从椭圆形往旋涡形和无规则形演变的过程。星系的形态及其数量足以向我们讲述一个可能是最为壮观的有关古代事件的故事，一个我们刚开始阅读的故事。

高速计算机的发展，使我们有可能对几十或几万个集体运动点进行数值实验，每一动点代表一颗恒星，每个星都处在其他诸点的引力作用之下。在某些情况下，在已扁化为圆盘的星系中，旋臂完全以其自身的力量而形成。偶尔也有个把旋臂是由两个各自足足含有几十亿颗恒星的星系间的近距引力冲突而造成的。通过这种星系而弥漫扩散开来的气体和尘埃，会互相碰撞而变暖。但是当两个星系碰撞时，由于一个星系主要是空虚的，而且各恒星间的空间距离又很大，所以恒星就像子弹穿过蜂群一样。毫不费力地互相穿越。虽然如此，星系的外观还是会发生严重的变形。一个星系对另一个星系的直接撞击，能使该星系的成员恒星流入星系际空间，这样。一个星系就瓦解了。当一个小星系在正面撞上一个较大的星系时，它能产生一个最壮丽罕见的不规则星系，一个跨度达数千光年宽的环形星系，反衬着星系际空间的天鹅绒背景。它是星系池中一种飞溅、崩裂瓦解后的恒星的一种暂时的外貌。一个被拔除了核心的星系。

不规则星系的结构不清的黑斑，漩涡星系的旋臂，以及环形星系的环面，在宇宙影中只闪现在不多的几个镜头中，然后就消散了，而后往往又重新形成。我们感觉中的星系是极重的坚固天体，这其实是一种错觉。它们是由1000亿个星状成分组成的流体结构。正如一个人。他是由100万亿个细胞组成的集合体，很有特征地处于合成和衰变间的稳定状态，整个人体大于其各部分的总和。星系也是这样。

星系中的自杀率很高。强大的X射线源、红外辐射和射电波源就是一些近例。距离约有数千万或几亿光年远。它们有着极度发光的核，在光亮中波动达数星期之久。有些显示出辐射流、1000光年长的羽状物和在混沌中的尘埃盘，这是一些正在炸毁自己的星系。在诸如NGC625和M87一类的巨形椭圆星系的核中、可能存在质量比太阳大几百万倍到几亿万倍的黑洞。在M87里面。有些从比太阳系小的区域来的质量巨大、密度极高而体积又很小的东西，像钟表似地在持续活动，并且呜呜作响。黑洞很复杂，而在数10亿光年之外则是更为混杂的天体——类星体，它们可能是一些年轻星系的大爆炸，即自宇宙大爆炸本身发生以来宇宙史上最大的事件。

“Quasar”（类星体）这个词是“quasi-stellar radio source”（类—恒星的射电源）的缩略词。在它们并不都是强大的射电源这一事实弄清楚后、它们就被称为QSOs（类恒星天体quasi-stellar object）了。因为它们表面像星，所以人们曾自然而然地认为它们是我们这个星系中的恒星了。但用分光仪对它们的红移现象进行观察表明。它们的距离可能极为遥远。它们似乎朝气蓬勃地参与了宇宙的膨胀，有些正以90%的光速退离我们。如果它们确实非常遥远，那么它们必定本身就极为明亮。才可能在那么远的距离外还能被看见，其中有的就像1000颗同时爆炸的超新星一样亮，正如“天鹅座X—1”一样，它们的迅速波动，表明它们的巨大亮度被封闭在一个很小的容积内。这样它就小于太阳系的体积了。一定有某些巨大的活动使类星体内的能量大量外泄。对此有各种假说，其中包括（1）类星体是巨型的脉冲星、有一个与强磁场相连的迅速自转的超大型的核；（2）类星体是由于密集于星系核心内的数百万颗恒星多次碰撞而撕开了其外层。把巨大恒星内部高达1O亿度的温度暴露在整个视野之下而出现的；（3）一个与此有关连的观点是：类星体也是一种星系，在这种星系内，恒星如此紧密地聚集在一起，以致一个类星体内的超新星爆炸会掀掉另一个类星体的外层而使它变成一颗超新星，从而产生恒星链锁反应；（4）类星体是从始至今日还多少保存于类星体内的物质和反物质相互间的激烈的湮灭中获得动力的；（5）类星体是一种当气体、尘埃及恒星落入该星系核中的巨大黑洞时释放出来的能量，这个星系本身也许就是较小的黑洞长年累月的碰撞和凝聚过程的产物；（6）类星体是作为黑洞的反面的“白洞”，一种使注入宇宙其他部分甚至别的宇宙的大批黑洞中去的物质汇集和显示的过程。

在考虑类星体时，我们遇到了许多深奥的秘密。不论类星体爆炸的原因何在，有一点似乎是很明显的：这样的极端猛烈的事件必定造成不可言状的大破坏。在每次类星体爆炸过程中，都有几百万个世界——其中有的世界有生命和能够理解所发生的事件的智力存在——可能被彻底毁灭。对星系的研究揭示了宇宙的秩序和宇宙之美，同样也向我们显示了一种至今连做梦也想象不到的剧烈的混乱。我们能生活在允许生命存在的宇宙中，这是非同寻常的；我们生活于其中的是一个毁灭星系，毁灭恒星和毁灭种种世界的宇宙，这也同样是非同寻常的。这个宇宙对诸如我们人类这样的微不足道的生物来说，似乎既无善意，也无恶意，只是漠不关心罢了。

甚至像银河系那样，看起来彬彬有礼的行星，也自有其激动起舞的时候。射电观察表明，有两片足以制造几百万个太阳的巨大氢云从银心骤然跌落，就好像那儿不时在发生轻度爆炸似的。一个在地球轨道上运行的高能天文台已经发现，银心是某种独特的γ射线谱线的巨大源泉，这完全符合那种认为在银心隐藏着巨大黑洞的观点。像银河系这样的星系也许正处于不断演化进程中的稳重的中年；这种星系，在其激烈的青春期中包含有类星体和爆发星系，因为这些类星体距离如此遥远，以致我们见到的只是它们的青春期，是它们几十亿年前的模样。

银河系的恒星运动起来优美雅致，自成流派。球状星团冲过银面，并从另一边出来，此后，它们就降低速度，返身冲回。如果我们能够尾随一个个具体的恒星看它们在银面上疾驰的独特运动，就会发现它们像是一锅炒玉米花。我们从未看见某个星系较明显地改变其形式，这是因为这个变化过程需要很长时间。银河每自转一次要2.5亿年。如果我们使之加速自转，我们会见到银河系是一个活动的、几乎是有机的实体，有几分像一个多细胞有机体。星的任何一张天文照片，只不过是它笨重缓慢的运动和演化过程中某一阶段的一张快照而已。②星系内部区域像固体一样自转。但是，此外其外层地区的自转运动逐步变慢，就跟太阳周围的行星遵循开普勒第三定律而自转一样。它的旋臂有缠绕其核的趋向，并且旋涡在不断紧缩，而气体和尘埃则以更大密度的旋涡型式而聚积，它们又成了那年轻、炽热和光亮的恒星的形成场所，这些恒星勾出了其旋臂外形的轮廓。这些恒星照耀1000万年左右，只相当于银河系自转周期的5％。但当那些勾出了旋臂外部轮廓的恒星燃烧殆尽时，新的恒星和相联星云便随后形成，而旋涡型式则持续不变。那些勾勒出旋臂外部轮廓的恒星的生命比银河自转一次的时间短得多，留下的只有旋涡型式。

绕银心转动的任何一个特定恒星的速度，通常与旋臂中恒星的速度不同。太阳一直以每秒200公里（大约每小时50万公里）的速度绕银河系中心旋转，而它进出旋臂的速度则经常是前者的20倍。平均说来，太阳和它的行星在一个旋臂里要花4000万年时间，在外面要花8000万年时间，进去还要花4000万年，循环往复。旋臂勾勒出最近正在形成的许多新恒星的区域，但并不一定是像太阳一样的中年恒星所在的区域。在这个纪元，我们住在旋臂之间。

太阳系穿过旋臂的周期也许对我们具有很重要的影响。大约在1000万年前，太阳从猎户旋臂的谷德带中出来。猎户旋臂现在的距离略远于1000光年（猎户臂的内部是人马座臂；而英仙座臂则在猎户座臂之外）。当太阳穿过旋臂时，与现状相比则更能进入气体星云和星际尘埃云、并更可能遇到次星质量的天体。已经有人提出，我们行星上的主要冰川期，也许是由于太阳和地球间星际物质的介入造成的。大概每隔1亿年左右重现一次。W·纳皮尔和S·克拉波已经提出太阳系中的许多卫星、小行星、彗星和绕行星旋转环，曾在星际空间自由徘徊，直到太阳冲过猎户旋臂时，它们才被捕获。虽然这也许不大可能。但却是一种引人入胜的想法，也是能测定的。我们所要做的一切，就是设法得到像火星的内卫星或彗星那样的取样，然后检验其镁同位素。相当丰富的镁同位素，（都有相同数目的质子。但有不同数目的中子）取决于产生了镁的任何特殊标本的恒星核聚变事件的精确结果。其中包括邻近超新星爆炸的时限。在银河系的不同角落，本会出现事件的不同结果，并总会出现不同比率的镁同位素。

大爆炸的发现和星系的退行，来自一种叫做多普勒效应的常见的自然现象。对于声物理学的多普勒效应，我们是习惯的。从我们身边疾驰而过的汽车，当司机按响喇叭时，司机在车内听到的是一种固定音调的平稳的嘟嘟声；而我们在车外听到的则是音调的特有变化。在我们听来，喇叭声从高频向低频逝去。以每小时200公里的速度行驶的一辆高速汽车，几乎是空气中一高一低、一高一低的连续波，波与波离得越近，音调就越高。如果一辆汽车驶离我们而去，它便拉长了声波，在我们看来，它便使声波降到较低声调，产生了我们所熟悉的特有的声音。如果汽车向我们驶来，声波就会被压缩，其频率就增高，我们就会听到一阵高音调的声音。我们闭上眼睛也能从其音调的变化来推定汽车的速度。

多普勒效应。一个静止的光源或声源发射出一组圆形波。如果其源从右向左移动。波的中心便由1渐进到6。在B处的观察者看到波拉长了，而在A处的观察者则看到波缩短了。远去的源被看做红移（波长拉长）近来的源被看作蓝移（波长缩短）。多普勒效应是宇宙学的关键。

光也是一种波。与声音不同的是，光极易穿过真空。多普勒效应在此也起作用。如果汽车由于某种原因向前方发射出一束纯黄色的光，而不是发出声音。那么汽车向我们逼近时，光频就会稍微降低。在通常速度下一这种效应难以觉察。然而，如果设法使汽车以几分之一的光速行驶，我们便能观察到向高频变化的光色，即当汽车逼近我们时，光色接近于蓝色，当汽车退离我们时，这向低频变化的光色就接近于红色。我们能觉察到以非常高的速度向我们逼近的天体具有蓝移的谱线色彩；以极高速度退离我们的天体则具有红移谱线。③在遥远星系谱线中观察并解释为多普勒效应的这种红移，是宇宙学的关键。

本世纪初，为眺望当时还是晴朗的洛杉矾上空，以便发现遥远的星系的红移现象，在威尔逊山上建造世界上最大的望远镜。望远镜的大部件必须运送到山顶上，这项工作是由骡马队干的。一位名叫弥尔顿·哈马森的年轻骡皮商，帮助把望远镜的机械和光学设备、科学家、工程师以及种种显贵人物运送上山。哈马森经常骑马指挥他的骡马队。马鞍后边站着他的白色小猎犬，它的前爪就搭在他的肩膀上。他是一个刁着烟斗的杂工、一个赌场老手、弹子戏行家，是一个当时被称为好对妇女献殷勤的男子。他受的正规教育不过8年，但他聪明好奇、天生好学，对被自己艰难地运到高山顶上去的设备很感兴趣。哈马森那时与天文台一位工程师的女儿相好，而这位工程师看到自己的女儿看中一个只甘当骡皮商而没有更大抱负的小伙子，便持保留的态度。因此，哈马森在天文台干一些杂活，诸如电工助理、看门、擦地板等。真是无巧不成书，一天夜里，值夜班的望远镜助理身感不适，便问哈马森是否可以暂代他的岗位。哈马森便趁机显露了他对于仪器的精湛技巧，小心照管好仪器，结果很快成为一名固定的望远镜操作员和助理观察员。

第一次世界大战后，埃德温·哈布尔（扫校者注：即埃温德·哈勃，哈勃定律的提出者）来到威尔逊山，并且很快就出了名。他是一位文雅、善于交际的天才学者，说话带有浓厚的英国腔，在短短一年里就获得牛津大学的罗兹（Rhodes）奖学金。正是这个哈布尔，提出了这样一个确定的论断，即：旋涡星云实际上就是“宇宙岛”，像我们自己的银河系一样，是由无数个恒星组成的集合体。他计算出了用来测量星系距离所需的恒星标准烛光。哈布尔和哈马森合作得很好，是一对难得的和谐共事的望远镜工作者。他们效法洛韦尔天文台天文学家V·M·斯莱弗，开始测量遥远星系的光谱。不久，哈马森就明显地表现出比世界上任何一个职业天文学家更具有才智去测得遥远星系的高质量的光谱。他成了威尔逊天文台的正式工作人员，学会了他工作上所需要的许多科学基础知识。他逝世时颇受天文学界的尊敬。

来自某个星系的光是该星系内几十亿颗恒星所发射的光的总和。当光离开这些恒星时，恒星最外层的原子就吸收了它的一定频率和某些颜色。最后，这些光谱线向我们表明数百万光年远的恒星含有与我们的太阳及其邻近恒星所含的相同化学元素。哈马森和哈布尔惊奇地发现．所有遥远星系的光谱都有红移，他们更为惊讶的是，星系离我们越远，谱线红移就越多。

对红移的最明确的解释要依据多普勒效应：星系在远离我们，星系离我们越远，其远离速度就越大。但是，星系为什么会逃离我们呢？难道我们在宇宙中所处的位置有什么特殊，银河在星系社会生活中似乎表现了某种漫不经心而又令人不快的举动吗？似乎更为可能的是，宇宙本身在膨胀，从而影响了星系。逐渐澄清的事实是：哈马森和哈布尔发现了大爆炸——它即使不是宇宙的起源，至少也是宇宙起源的最新化身。

几乎所有的现代宇宙学——特别是关于膨胀宇宙和大爆炸的观点——都是基于这么一个观点的，即：遥远星系的红移是多普勒效应，并起因于它们的远离速度。但是，自然界中还存在着其他种种红移。例如引力红移，在这种红移中，有一种离开强引力场的光，必须做许多功才能摆脱强引力，这样，它在其行程中便失去能量。这是一个被遥远的观察者理解为逸散光移为较长波长和更红颜色的过程。因为我们认为在某些星系中心可能有一些巨大的黑洞，所以这是对它们红移现象的一种可信的解释。然而，观察到的特殊谱线经常具有非常轻薄的扩散气体的特色。附近黑洞并非一定出现很高的密度。或者，红移也许是多普勒效应，并不是由宇宙的一般膨胀引起的，而是由一个较小和局部的星系爆炸引起的。不过。这么一来，我们就应指望飞向我们的爆炸碎片与飞离我们的一样多，指望蓝移与红移一样多。然而，不管我们把望远镜对准本星系群以外的多么遥远的天体，我们实际上看到的几乎只有红移，别无它物。

不过，关于从多普勒效应到星系红移以及宇宙在膨胀的推导是否完全正确。一些大文学家对此抱有吹毛求疵的怀疑态度。天文学家霍尔顿·阿尔普发现了种种不可思议的和混乱的情形，即：处在明显自然共生组中的一个星系和一个类星体，——或一对星系，具有极不相同的红移。偶尔似乎有连结它们的气体、尘埃和恒星桥的存在。如果红移是由宇宙的膨胀而引起的。那么极不相同的红移寓示着极不相同的距离。但自然连结着的两个星系几乎不可能又彼此离得很远，有时竟相隔有10亿光年远。持怀疑态度的人说这个共生的说法纯属统计学上的认识。例如。邻近亮星系和遥远得多的类星体只是偶尔沿视线排列。每个都有极不相同的红移和极不将同的远离速度；它们之间并没有真正形体上的联系。这种统计排列一定会不时地偶尔发生。这种争论的中心在于巧合的数目是否大于偶然的数目。阿尔普提到了其他情况，在这些情况下，红移小的星系的两侧有两个具有几乎相同的大红移的类星体。他认为，类星体不在宇宙论距离上，而被处在“前景”的星系或左或右地逐出去。这种红移是某种尚未探明的作用过程的产物。持怀疑态度的人论证了偶然巧合的排列和传统的哈布尔——哈马森对红移的解释。如果阿尔普是正确的，那么，用来解释遥远类星体能源的外来机理——超新星链式反应、超大黑洞等等——就证明是没有必要的了。那么，类星体就不一定是非常遥远的、这就需要某些其他外来机理来解释红移。在任何一种情形中，太空深处都正在发生着一些非常奇怪的事。

用多普勒效应解释的具有红移的星系视退离，并不是大爆炸的惟一证据。独立而又相当有说服力的证据来源于宇宙黑体背景辐射，即来源于以我们纪元中所期望的强度，相当均匀地来自宇宙中的各方向电波模糊的静电干扰，以及来自现在实际上冷却了的大爆炸的辐射。但在这点上也同样存在着令人困惑的东西。用U—2飞机把敏感的无线电天线送到接近地球大气层顶部所进行的观察已经表明，背景辐射大体上在所有方向都一样强，好像大爆炸火球相当均匀地膨胀一样，具有很准确。很对称的宇宙起源。但背景辐射一经更精确的检查，便证实并非完全对称。如果整个银河系（也许还有本星系群的其他成员）以每小时100多万英里（每秒600公里）的速度朝室女座星系团疾驰，则有一个可能被理解的很小的系统效应。以这种速率。我们将在百亿年内到达室女座星系团，那么研究河外天文学也就会容易得多了。室女星团是已知的最丰富的星系集团，充满了旋涡、椭圆体和不规则体，真是天空中的上个珠宝盒。但为什么我们会朝着它疾驶而去呢？乔治·斯姆特和他的同事们进行了这些高空观察，指出在引力作用下，银河系正被拖向室女座星团的中心，该星团有着比我们以前已探测到的多得多的星系；更令人惊讶的是，这个星系团具有巨大的容积，能跨越10亿或20亿光年远的巨大空间。

可探测的宇宙本身只有数百亿光年宽，要是室女座群星有一庞大的超星系团，那么在遥远得多的距离中大概还有其他相类似的超星系团存在，相对来说，要探测到这类超星系团就更困难了。在宇宙生命史中，初始引力多相性显然没有足够时间来聚积似乎存在于室女座超星系团中的大量的物质，因此，斯姆特试图得出这么一个结论，即大爆炸的一致性要比他从其他观察中所发现的少得多，宇宙中的原始物质是以多块状播散开来的（某些小块度是在预料之中的，而且甚至确实是了解星系的凝缩时所必需的。但在这个尺度上小块度却是一种意外）。或许只能通过设想有两个或更多个几乎同时发生的大爆炸，才能解答这个难题。

即使对膨胀宇宙和大爆炸的整个描述是正确的，我们也一定还会遇到更加棘手的难题。大爆炸时的种种情形是怎样的呢？在此之前发生过什么情况呢？是否有一个极小的宇宙，它没有任何物质，然后物质突然从虚无中冒了出来？那一切又是怎样发生的呢？许多民族的文化惯于用上帝从虚无中创造世界来回答这个问题。但这种解释只是暂时成立的。如果我们有勇气打破砂锅问到底的话，当然我们就要接着提出上帝又是从哪儿来的问题，要是我们觉得这是一个无法解答的问题那为什么不直截了当地断定：宇宙的起源同样也是一个无法解答的问题呢？换一句话说，如果我们认为上帝一直就固有存在，那为什么又不直截了当地肯定宇宙也是一直就固有存在的呢？

每一种民族的文化都有其创世之前和创造世界的神话，这些神话往往又配上神明或安排一个“宇宙蛋”。通常，宇宙又被天真地想象为遵循人或动物的先例。这里列举5个太平洋海盆区的神话，这些神话的复杂程度各不相同：

最初，一切都在永恒的黑暗中休眠：夜幕就像不能穿越的灌木丛一样笼罩着一切。

中澳大利亚阿拉达族创世祖神话

一切都处于悬疑之中，平静而默然；一切都静止不动；天空浩瀚而空荡。

玛雅族克丘亚人神话

那·阿里安像一朵在虚无中飘浮的云彩一样，孤独地坐在太空之中。他不睡，因为不知睡为何物；他不饿，因为他不知饿为何感；于是他就这样不吃不睡地过了很长时间，直到一个思想在他脑海中浮现。他自言自语地说：“我要创造出一件东西来。”

吉尔伯特群岛迈亚纳岛神话

起先有一个很大的宇宙蛋。蛋内是一团混沌：这混沌中漂浮着发育不全的神圣胚胎盘古。盘古从宇宙蛋中迸发出来。后来，身材比现在任何人大4倍，手握他用来开天辟地的锤子和凿子。

中国的盘古神话（大约3世纪）

天空和大地成形之前，一切都含混而无形……那些清澈而轻盈的东西飘扬而上，变为天空；而那些混浊而沉重的东西凝固下来，变为大地。那些纯洁、精细的物质很容易聚集在一起，而那些沉重混浊的物质则极难凝固成形。所以，天空先完整地形成了，而后才形成大地。当天空和大地在虚无中接合起来时，一切都还是原始而朴素。就这样，未经任何创造，事物就出现了。这就是大同。一切事物都出自这个大同，但都变得互不相同了……。

中国《淮南子》（大约公元前1世纪）

这些神话歌颂了人类的胆识。这些神话与我们关于大爆炸的现代科学神话之间的主要差别在于，科学是自问自答的，我们能进行实验和观察来验证我们的设想。而那些关于创世的故事只值得我们深深地敬佩。

人类各种文化都喜欢自然界中的循环现象。但是，有人认为，如果神不授意于它们，那些循环又怎能出现呢？如果在人类漫长的岁月中存在着循环，那么在永恒的神境里就不可以有循环吗？在致力于阐明宇宙本身经历了许多次，实际上无限多次的消亡和再生方面，印度教是世界上惟一享有盛誉的宗教。它是惟一的一种，其时间尺度无疑是偶然地与现代科学宇宙学的时间尺度相一致的宗教。其循环周期是我们平常的一天一夜到婆罗门的一天一夜，86.4亿年，比地球或太阳的年龄还长，大约是大爆炸发生以来的时间的一半，而且还有长久得多的时间尺度。

有一种十分引人的深奥信念，说宇宙只不过是一种神的梦境，这神在100个婆罗门年后，自己将消失在无梦的睡眠中。宇宙随着神而消失，直到另一个婆罗门世纪时，他动起来，重整旗鼓又开始做伟大的宇宙梦。同时，别处还有无穷多的其他宇宙，各有自己的神在做着各自的宇宙梦。这些伟大的设想被另一个或许更为伟大的想法所冲淡。据说，人不可能成为神梦的对象，相反，神却能成为人梦的对象。

印度有许多神，并且每个神又都有多种表现形式。11世纪铸造的青铜像就铸有主神湿婆的几种不同化身。这些不同化身中最高雅、最尊贵的就是体现每个宇宙周期之始创造宇宙的一种化身，即称为主神湿婆的宇宙之舞。在这个叫做纳塔拉亚，即舞王的化身中，湿婆神有4只手。其右上手中拿着的是一面其声音就是创世音的鼓；其左上手中拿着的是火舌，暗示新近创造的宇宙会在数十亿年后被彻底摧毁。

我喜欢把这些深奥而动人的图像想象为现代天文学的前兆。自大爆炸发生以来④，宇宙很可能一直在膨胀，但绝非表明它将长此不懈地膨胀下去。这种膨胀过程可能逐渐减慢，停止下来，然后便自行收缩。如果宇宙中的物质少于某一临界量，退行星系的引力就不足以使膨胀停止下来。这样，宇宙就会永远失去控制。但如果宇宙中的物质比我们所见到的要多，比如说藏在黑洞或藏在星系之间的热而不可见的气体中，那么，宇宙就会因引力作用而保持一体，略带一个印度式的连续周期，膨胀之后出现收缩，宇宙之外还有宇宙，宇宙是无终结的。如果我们生活于其中的是这么一个不断地膨胀、收缩、再膨胀、再收缩的振荡宇宙，那么，大爆炸就不是宇宙的创始，而只是前一个周期的终结，也就是宇宙最新化身的毁灭。

上述两种现代宇宙学没有一种能让我们十分喜爱。其中一种认为，宇宙是以某种方式在100亿或200亿年之前被创造出来的，永远不停地膨胀，星系互相远离，直到最后一个星系在我们的宇宙地平线上消失为止。那样一来，星系天文学就无事可干了。恒星冷却并且消亡了，物质本身腐烂了，宇宙则成了一缕冷薄的基本粒子的烟雾。另一种学说。即振荡宇宙学说则认为，宇宙既无始也无终。我们处在宇宙死亡和再生的无限循环之中，没有任何信息流过这种振荡的顶峰。宇宙前一化身中演化了的星系、恒星、行星、生命形式或者文明，无一能够徐徐地进入顶峰，颤悠悠地飘过大爆炸而为我们现今的宇宙所知。两种宇宙学说所论的宇宙命运，似乎有点令人失望，但我们可以在有关的时间表中获得安慰。这些事件的发生需要数百亿年或更多的时间，而人类和我们的子孙后代——无论他们是些什么人——在宇宙消亡前的数百亿年里能够完成许多光辉业绩。

如果宇宙确实振荡，那便产生了更奇怪的问题。一些科学家认为，当膨胀之后收缩的时候，当遥远星系的光谱都发生蓝移的时候，因果就会颠倒，效应会先于起因，就好像先有涟漪从水面一点向四处蔓延，而后我才投石于池塘中；也好像先有出现火把熊熊燃烧而后我才点着它。这种因果倒置意味着什么，对此，我们不能不懂装懂。难道人们能在同一时间中从坟墓中诞生，并从母腹中别世吗？时间会倒退吗？提这些问题有什么意义呢？

科学家们极想知道的是：从收缩到膨胀的转换过程中，到底振荡着的宇宙在顶峰发生了什么情况？有的认为，那时自然规律任意做了重新安排，管理这个宇宙的物理学和化学只代表范围无穷大的诸多自然法则中的一条法则。不难看出，只有范围有限的几条自然规则与星系以及恒星、行星、生命和智能的实际相一致。如果种种自然规则在顶峰不可预测地进行再分类，那么只有通过最特殊的巧合，宇宙自动售货机才会提供一个与我们相一致的宇宙。⑤

我们到底是居住在一个永远膨胀的宇宙之中，还是在有一组无限循环周期的宇宙之中呢？有种种方法可以找到这个答案：既可以通过对这个宇宙中的物质的总量进行精确的普查的办法，也可以通过查看宇宙边缘的方法。

射电望远镜能探测到非常模糊而又非常遥远的天体。当我们遥望九霄云外的空间时，同时也就在追溯远古的时间。离我们最近的类星体大概离我们5亿光年远，最远的可能离我们100亿或120亿甚至更多一些光年。如果我们看到120亿光年远的天体，那实际上我们就是看到了它120亿年前的样子，通过遥望九霄云外的空间，我们就是在追溯遥远的过去，追溯到宇宙的地平线，追溯到大爆炸的纪元。

正大天线阵（VLA）是在美国新墨西哥州的一个偏远地区上的27个各自独立工作的射电望远镜集合群体。它是一个相控阵，由电子装置把一个个独立工作的望远镜连结起来，就像是一个大小同其最微小的元件一般无二的望远镜，又像是一个几十公里宽的射电望远镜。正大天线阵（VLA）能分辨或识别光谱射电区的细小清晰度，可与地面最大望远镜在电磁波谱中光学区所能做到的相匹敌。

有时候，这种射电望远镜与地球另一侧的望远镜连结一起，形成了可与地球直径相比的一个基线，在某种意义上说，就是一架像地球这个行星一样大的望远镜。将来，我们也许会有绕向太阳另一端的地球轨道望远镜，效果上相当于一架与内太阳系一样大的射电望远镜。这种望远镜可以揭示类星体的内部结构和本质。也许将得出类星体的标准烛光，并测定类星体的距离确与它们的红移无关。知道了最遥远的类星体的结构和它们的红移，我们也许就能弄清几十亿年以前宇宙膨胀的速度是否更快些，现在是否正在变慢，宇宙是否会在某一天毁灭。

现代射电望远镜灵敏度很高，遥远的类星体如此模糊不清，以致所探测到的辐射大约相当于千万亿分之一瓦特。地球上所有射电望远镜已经收到的来自太阳系外的总能量，要少于一片雪花落地所产生的能量。在探测宇宙背景辐射，计算类星体数、搜索空间智能信号的过程中，射电天文学家们正在研究处理的，只是少得几乎根本不存在的能量。

某些物质，特别是恒星中的物质、在可见光中发光，显而易见。其他物质，如星系界外的气体和尘埃，就难以探测到。虽然它好像在发射电波，但它却不发射可见光。正是由于这个原因。我们才需要利用外来仪器以及和我们肉眼敏感的可见光不同的频率，来解释宇宙学之谜。在地球轨道中所进行的观察，已经发现星系间有强X射线辉光。起先认为它是热的星系际氢，以前从未见过如此大量的氢——大概足以闭塞整个宇宙，足以保证使我们陷于振动宇宙的困境。但是吉亚科尼进行的最新观察，已经能够把X射线辉光分辨成许多单个的点，大概是遥远类星体巨群。这也为宇宙提供了前所未知的质量。当宇宙财产目录制成的时候，所有的星系、类星体、黑洞、星系际氢、引力波，还有太空外来居民统统被总结起来时，我便就会知道我们居住在什么样的宇宙之中了。

在讨论宇宙的大规模结构时，天文学家总喜欢假定空间是弯曲的，或者说宇宙没有中心。或者宇宙是有限而无边际。他们究竟在谈论什么？让我们来设想我们居住在一个奇怪的国家，那里人人都是平展展的。跟随住在维克多利亚时期的英格兰的一个研究莎士比亚的学者艾勃特，我们来到称为“平面国”的一个地方。我们中有些人是正方形，有些是三角形，有些具有更复杂的外形。我们匆忙进出于我们的平面建筑，从事平面公务，荒唐度日。平面国的每一个人只有宽度和长度，却没有一点高度。我们只知道前后左右，但若没有提示，一点儿也不理解什么是”上和下”——只有平面数学家才知道它。他们说：“听着，这事真是非常容易。想象一下左右方向，想象一下前后方向。这样想象不难吧。呃？现在来想象另一种维度，与其他两边成直角。”而我们则莫名奇妙，问：“你们在说些什么呀？‘与其他两边成直角’，是吗？可世上只有两维。要我们指向的那个第三维，可它在哪儿呢？”这些数学家们一听就泄了气，没精打采地走了。谁也不去理睬什么数学家。

平面国上的每一正方形伙计只看到另一正方形的某条线的一段，即只看到离它最近的那一面。稍微走开点它才能看到正方形的另一面，但正方形的内部却永远是个谜，除非某个意外事件或对它进行解剖而打破它的各个面。使其内部状况暴露出来。

有一天，一个三维生物——假定外形像个苹果——来到“平面国”’。在其上空盘旋。当它观察到有个特别引人注目并令人赏心说目的正方形正进人它平面房子的时候，这个苹果形的生物便拿定主意要向这个正方形致意——用维际间友好的手势表示问候：“您好！”第三维的访问者说道：“我是来自第三维的访问者。”可怜的正方形环顾了一下它关闭着的房子，什么也没看见。更糟糕的是，在它看来，从上方进来的问候声似乎是从它自身的平面体内发出来的。也许它此刻兴致勃勃细地想到：神经有点错乱正是它这个家族世代相传的通病。

苹果的问候竟然被正方形误认为是其本身的一种心灵失常，这大大激怒了这个苹果。于是，它降落到“平面国”上来。在“平面国’”上，三维伙计只能部分存在。只有一个截面能被看到，即那些与平地的乎面所接触的点。一个在平地上蜿蜒滑动的苹果，首先总是作为一点出现的，然后逐渐变大，成为近乎环形的薄片。正方形看到了在它的二维世界的紧闭房间中出现了一个点，这个点慢慢变大，逐渐成了一个圆形。一个不断变化形状的陌生伙计蓦地出现了。

由于对这个平展展的愚笨家伙感到失望和不满、苹果便撞了正方形一下，让它腾空而起，飘飘然旋而进入那个神秘的第三维。起先，正方形对正在发生的一切感到莫名其妙，它从未经历过这种事情。但它终于意识到自己正从一个独特的有利角度上观察平面国，即“居高临下”。它可以透视关闭的房间，透视它的平面伙伴们。它正从一个独特而绝妙的视角上观察着世界。穿过另一维，这一动作的附带利益是使正方形获得了一种X射线视觉。最后，我们的正方形像一片落叶一样慢慢降回到平面上，在它的平面国同胞们看来，这个正方形先是已经莫明其妙地从紧闭的房间中消失，而后又令人费解地蓦然显形了。它们说：“天哪！你到底怎么啦？”“我觉得”，它不由自主地答道：“我在上面来着。”它们轻轻拍打着它的各个边，安慰它。幻觉始终是它的家族病。

在这些维际设想中，我们不必局限于两维。遵照艾勃特的观点，我们可以设想一个一维世界，在那里每个人只是一条线的切段，或者甚至可以设想一个零维兽，即许多点的奇妙的世界。但多维的问题也许更为有趣。还能有第4维度吗？⑥

我们可以设想用如下的方法来组成一个立方体：取一定长度的一段线，沿直角以其相同长度移动，这样就得到了一个正方形。然后又以相同的长度把这个正方形移到与其本身成直角的位置，这样就可得到一个立方体。我们认为，这个立方体会有一片投影，我们通常把这片投影画成其各角顶相连结的两个正方形。如果我们以两维来检查立方体的投影，就会看到：并不是所有的线都等长，它们的角也并非都是直角。这个3维体在其两维变体中并未得到完美的体现。这就是在几何投影中失去一维的代价。现在，让我们把这个3维立方体取出来，按与其本身成直角的角度，使之穿过一个第4物理维，既非前后、左右挪动，也非上下升降。而是同时与前后、左右、上下等这些方向成直角。我无法向你表明那到底是什么方向，但我却能想象这种方向确实存在。在这种情况下，我们准能造出一个4维的超正方体来，也叫做四方体的4维模拟。因为我们把自己限死在3维之中，所以我无法让你们看看田形体（四方体的4维模拟）是个啥模样。而我所能给你看的只是田形体的3维投影：它类似于两个套装在一起的立方体，其各角顶以线连结。但是，作为真实的4维田形体，它所有的边应等长，所有的角都为直角。

设想一个完全像“平面国”那样的宇宙，它们的两维宇宙是随第3物理维而弯曲的，只是不为其居住者所知罢了。当平地居民们作一次短途旅行时，它们的宇宙看起来是很平的。但如果它们中的某个人沿着似乎是一条很直的线走很长很长的一段路，它就会发现一个伟大的奥秘：虽然它并未遇到障碍，也从未走回头路，但它莫明其妙地又回到了它出发的地点。它的二维宇宙一定已经变弯了，随神秘的第3维而变得弯曲了。它无法想象那个第3维是个什么模样，但它能推断它，使本故事中所有各维增加一维，你就会得到与我们相符的情形。

宇宙的中心在哪里？宇宙是否有边缘？边缘之外又有什么？在两维宇宙里，由于它随第三维而弯曲，所以没有什么中心，至少在球体表面上没有中心。这样的一个宇宙中心并不在那个宇宙里，令人费解的是它处于第3维中，即球体内部。尽管球体表面只有这么多面积，但这个宇宙却没有边缘——它是有限而无边际的。所以，在它之外有些什么的问题是毫无意义的。平面生物不能依靠自身的力量逃离它们的二维世界。

在所有各维上增加一维，结果就会得到可能与我们相符合的情形：作为宇宙，4维超球体没有中心，也没有边缘，在它之外什么也没有。那么，为什么所有的星系似乎正在远离我们呢？超球体从一点开始膨胀，像一个胀大的4维气球一样，每时每刻都创造更多的宇宙空间。膨胀开始后的某个时候，星系凝缩了，并在超球体表面向外移动。每一星系中有许多天文学家，他们所见到的光也局限在超球体弯曲表面上。由于球面膨胀，任何星系上的某个天文学家都会以为所有的其他星系正在远离它。不存在任何特许的参照系。⑦星系离得越远，退行就越快。星系嵌于空间，附于空间，而空间结构在膨胀，问题是大爆炸曾发生在现在宇宙什么地方？显然答案是：到处发生。

如果没有充足的物质来阻止宇宙永远膨胀下去，那么它必定会有一个开口形状，像一个弯曲的马鞍，其表面以我们的3维数学比例而无限延伸。如果有足够的物质，那么宇宙就会有一个闭合的形状。像以我们3维模拟那样弯曲的球面。要是宇宙是闭合的，光就会陷于其中。在本世纪20年代，观察家们在与M31相反方向上发现了一对遥远的旋涡星系。他们极想弄清这是否可能是他们从另一方向看到了银河和M31——这像用一种环射宇宙的光看见你自己的后脑一样。现在，我们已经知道，宇宙要比他们在20年代所想象的大得多，光要花费比宇宙的年龄还长的时间才能环航宇宙。而星系则比宇宙年轻。但是，如果宇宙是闭合的，并且光不能从中逃离出来，那么，把宇宙描绘成黑洞可能就完全正确了。如果你想知道黑洞的内幕，那就请你环顾你的四周吧。

前面我们已经提到过这么一种可能性，即：蛀洞可能穿过黑洞从宇宙的一个地方到另一个地方，而无须走过其间的路程。我们可以把这些蛀洞想象为贯穿第4物理维的管子。我们并不知道有这些蛀洞存在。但是，如果它们确实存在，它们就非得总是与我们宇宙的另一地方挂上钩吗？或者，蛀洞是否完全可能与其他一些宇宙（否则，我们永远到达不了的一些地方）相连结？据我们所知道的一切情况而论，可能还有其他许多宇宙存在。从某种意义上说，它们大概是互相镶套着的。

有一种十分新奇、令人难以忘怀并令人深省的观点——一种科学上或宗教上的最绝妙的推测——这个观点还根本未经证实，也许永远也无法得到证实。但它却能激起人们的热情。据说，有一个无限大的宇宙层次，所以在我们宇宙中像电子一类的基本粒子，一经穿透，将自我显示为一个完全闭关自守的宇宙。在其内部，数量极大而体积小得多的其他粒子，组成星系和种种结构更小的本地对等物，这些更小的基本粒子本身就是低一级的宇宙。永远以此类推下去——无止境地向低一级退行下去——宇宙中的小宇宙，无穷无尽。反向高一级类推，道理也一样。我们所熟悉的包含有星系、恒星、行星和人的宇宙，则是向另一个方向上的无限退行的第一步——高一级宇宙中的单个基本粒子。

在我所知道的宗教观点中，只有这个观点超过了印度教宇宙论中无限老的循环宇宙的无穷尽的数目。其他那些宇宙会是什么模样呢？它们是否是基于不同的物理学定律而建立起来的呢？它们是否也有恒星、星系和人类世界或一些完全不同的东西？它有可能与一些不可想象的不同生命形式相一致吗？要进入那些宇宙，我们就得设法穿过第4物理维，那可不是一件轻而易举的事情。不过，黑洞也许会给我们提供一条途径。太阳系周围可能有许多小黑洞。在遥远的尽头保持好平衡，我们就将跳离……

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 ①《伟大的故事，亦译为《故事广记》。印度古代长篇叙事诗。公元11世纪以后失传。——译注

②这不完全确实。一个星系的近侧要比其远侧离我们近几万光年，因此我们现在看见的前面事实上要比其后面早几万年。但是银河动力学中的典型事件占据几千万年时间，所以，把某一星系图像想象为一瞬间的冻结图像，其误差是很小的。

③天体本身可以有任何颜色，甚至可能是蓝色。红移仅指每一谱线比天体处于静止状态时所发出的波长更长；红移的量分别与速度和天体静止时的谱线波长成正比。

④玛雅碑铭的日期既涉及远古的过去也涉及遥远的将来。尽管玛雅学者中对此有争论，但一个碑位涉及到100万年以前，而另一碑铭或许涉及4亿年前发生的事。它所纪念的事件也许是虚构的，但时间表却大得惊人。欧洲人在1000年以前就乐意放弃自己的宇宙只有数千年历史的圣经观，玛雅人却认为有数百万年的历史，而印度人则认为有数十亿年。

⑤种种自然规则是不能在顶峰随意转换的。如果宇宙已经经历了多次振荡，那么，许多可能存在的万有引力就只能是非常弱，以至于对某个特定的最早的膨胀来说，宇宙本来就不会连为一体了。宇宙一旦遇到这样一个万有引力，就会飞离，从而失去了经历另一次振荡、另一个顶峰和另一组自然规律的机会。这样，我们就能从事实出发，推断出：宇宙的存在不是在一个有限的年代里，就是在每次振动所允许的自然规则的严格控制之中。如果物理学定律不会随意在顶峰转换，那就一定会有一条规则。一组法则来确定哪些规则是可行的，哪些是不可行的。这样一组法则应包含一门超越现有物理学的新物理学。我们的语言贫乏，似乎找不到一个合适的词来为这种新物理学命名。类物理学（Paraphysics）和玄学（Metaphsic）已被其他相当不同、并很可能是完全无关的活动抢先滥用了，或许可以叫做“超物理学”（Transphysics）。

⑥世上要是有一个4维的生物存在，它就能在我们这个3维世界中出现并任意隐形明显地变形，把我们从锁好的房间中弹出去，使我们神出鬼没。它同样能使我们内外翻转。使我们内外翻转的方法有几种：最令人沮丧的结果是我们的五脏六腑将翻到肚子外面来。而整个宇宙——发光的星系际气体、星系、行星和一切东西则翻到我们的肚子里面去。我不清楚自己是否喜欢这个主意。

⑦就我们所知，是吉奥尔达诺·布鲁诺首先提出了这个观点：不管我们碰巧在哪里观察宇宙，它看起来都是大体相同的。

第十一章 给未来的信

既然天地的命运已定，
沟壑渠流已各得其道，
底格里斯和幼发拉底两河的堤岸已筑，
我们还能有何作为？
我们还能有何创举？
啊，阿奴那基，伟大的天神，
我们还能有何作为？
——亚述人关于创世的纪事(公元前800年)

当他——不论是哪位神明——如此安排就绪、理清了那混乱的物质，并把它化为宇宙的成分时，他就首先把地球造成为一个巨大的球体，面面相似如一……并且，无处不存在自成一格的生气勃勃的生命，星星和神仙占据了天庭；大海沦落为鳞光闪烁的鱼类的家园，地球接纳了各种野兽，而流动的空气则一任百鸟飞翔……接着，人类问世了……尽管所有其他的动物都匍匐爬行，眼脸朝地，他却赐予人类以端庄的面庞、直立的身姿和仰视苍天的双眼。
——奥维德：《蜕变》(公元一世纪)

在巨大的宇宙黑幕中，镶嵌着数不尽的恒星和行星，有的比太阳系年轻，有的比太阳系年老。尽管我们还不能肯定，但导致地球上的生命和智能演化的过程，在整个宇宙中同样一直在起作用。仅银河系大概就有上百万个世界，此刻就住着与我们很不相同、比我们先进得多的生物。博学并不等于聪敏，智能不只是获得信息，还有判断，也就是要有对信息使用和协调的能力。还有，我们所检索的信息量成了我们智能的一项指标。量度信息的单位称作比特（二进位制）。根据二进位制，对一个明确的问题作出明确的回答“是”或者“否”，证明电灯是开还是关，只需要一比特信息。从26个拉丁字母中指出一个字母需要5比特信息（25＝2×2×2×2×2＝32，大于26）。本书词语信息量略小于1000万比特，即107 。解说一小时之久的电视节目所需信息的比特总数约为1012 。地球上所有图书馆收藏的不同书籍的文字和图片的信息，约有1016 或1017 比特（原注：这样，世界上所有的图书所含的信息与美国一座大城市一年内的广播电视所含的信息一样多。并非所有的比特都等值）。当然，其中大多是多余的。这样一个数字大致能测定人类的智能。但在别处，在一些比较古老的世界上，生命的进化要比地球上早数亿年，也许，他们知道的信息不仅在数量上比我们多1020 比特或1030 比特，而且在内容上也极其不同。

在那些高级智能居住的数以百万计的星球世界里，拿其中的一个稀有行星来考虑考虑，即考虑一下该行星系内唯一的那个表面分布有海洋的行星。在这个富饶的水生环境中生活着许多有相当智力的生物：其中有些生物长着用来掳抓食物的８个腕足，其他一些生物则通过改变其躯体上明暗斑驳的花纹进行相互联系，甚至还有些来自陆地上的灵巧的小生物，乘坐木船或金属船突如其来地进入海洋。但我们要寻找的是这个行星上硕大无朋的最主要的智能生物（原注：一些美洲杉要比任何鲸鱼都来得大，并且来得重），深海中有知觉的、举止高雅的主人——大鲸。

它们是地球这个行星上进化得最大的动物，远比恐龙大得多。一头成年鲸可达30米长，150吨重。 许多鲸，特别是须鲸，是安详的草食动物，它们为了摄食小动物而滤饮巨量的海水（扫校者注：此处似乎矛盾，疑翻译用词不当），其他鲸则摄食鱼类和鳞虾。鲸是近代出现的海洋动物。仅在7000万年前，它们的祖先还是肉食哺乳动物，逐步由陆地移居到海洋中。在鲸鱼群中，母鲸哺乳并细心照料其后代，鲸鱼的幼年期很长，在这期间受到成年鲸鱼的教养。游戏是一种典型的娱乐，这些都是哺乳动物的特性，对智能生命的发展意义重大。

深沉的海洋迷蒙晦暗。长期在陆地上生活得很好的哺乳动物，到了深海，它们的视觉和嗅觉就起不了多大作用了。那些依靠这些感官寻找配偶或幼鲸或食肉动物的鲸的祖先，并未留下许多子孙。于是，另一种途径在进化过程中得到了完善。这种途径效果极佳，是鲸理解的关键，这种途径就是“声感”。某些鲸的声音叫做歌，但对于它的真正本质和含义，我们仍然末获真谛。鲸鱼的音域很宽，其频率远远低于人类的耳朵所能听到的最低频率。一首典型的鲸鱼歌大概持续15分钟之久，最长的大约1小时。 这种歌常常是一拍一拍、一个音符一个音符地重复出现的，一成不变。偶尔会有某一鲸鱼群中断歌声，离开冬季水域，6个月之后返回， 恰恰从中断的那个音符开始把那只歌续唱下去，就象根本没有间断过似的。鲸鱼的记忆力非常好。更常见的是，在返回的路上，它们变换了歌声，新歌成了鲸鱼的流行歌曲。

鲸鱼群的成员经常合唱同一支歌曲。通过某些相互交感、某种共同的创作，歌曲缓缓而可测地月月更换。这些歌声很复杂。要是把座头鲸唱的歌作为音调语言发表，那么其总信息量——即这些歌曲信息的比特数——大约106 ，大概与《伊里亚特》或《奥德赛》的信息量相同。我们不清楚鲸或其同类——海豚该谈论什么或歌咏什么。它们没有管理机构，也不进行工程建设，但它们却是社会性的生物。它们狩猎、游泳、捕鱼、吃草、嬉耍、交配、做游戏和逃脱掠食性动物的追捕。也许它们有很多话题可谈。

鲸鱼的主要危险来自海洋的新客，即自称人类的一种自命不凡的动物，他们只是在近代才由于工业技术的发展而成为海洋中的竞争者。自鲸鱼问世至今，在其历史长河的百分之九十九的阶段中，不论海面或海底都不存在人类。在此期间，鲸进化了其特殊的听觉通信系统。例如，长须鲸以20赫兹的频率发出特别响的声音，其音频低到接近钢琴键盘上的最低音阶（１赫兹是一个音频单位，用来表示某个音波每秒钟进入你耳朵的波峰和波谷）。这种低音频的声音几乎无法被海水吸收。美国生物学家罗杰·倍恩已经计算出：使用深海频道，两头鲸鱼以20赫兹的频率在世界任何地方都能互相联络。远在南极洲的罗斯冰障上的一头鲸鱼，可以与在阿留申群岛中另一头鲸进行联系。在鲸鱼问世以来的绝大多数时间里，它们或许已经建立了一个全球性的通讯联络网。大概当相隔1.5万公里时，它们唱的是情歌，满怀希望地把绵绵深情播放入广袤深邃的海洋世界。

数千万年以来，这些智力发达、富有通讯联络能力的巨型动物，是在基本上没有天敌的情况下进化的。而后，到了十九世纪，轮船的发展给海洋带来了一种不吉利的噪声污染源。由于商船和军舰越来越多，海洋中的本底噪音，特别是20赫兹音频的噪音，成了不可忽视的问题。跨洋通讯的鲸鱼一定经历着与日俱增的困难。它们通讯所能跨越的距离一定在逐渐缩短。 200年前，长须鲸所能通讯的普遍距离大概是１万公里，而现在约为数百公里。鲸鱼能够知道彼此的名字吗？它们只能通过声音彼此识别吗？我们实际上已经把鲸鱼分隔开了。彼此通讯达数千万年之久的动物，现在实际上已经被迫沉默不语了（原注：相应于鲸鱼的故事，人们提出了一种新奇的观点。同其他技术文明进行星际通讯的最佳波道频率接近14.2亿赫兹，以宇宙中最丰足的氢原子——无线电谱线来标记。我们刚开始在这里收听智能生物发出的信号，但频道被地球上日益增多的民用和军用通讯联络所侵占，而且，这种侵占并非仅仅来自大国。我们正在干扰星际频道。地球上无线电技术的不断增长也许要中断我们早已建立的与遥远世界上的智能生物之间的通讯联络。因为我们无意控制我们的无线电频率污染，并且也无意收听，所以，他们的歌声可能得不到回答。）

而且，比这更糟糕的事我们也干了，因为时至今日猎鲸交易的悲剧还在上演。有人专门从事猎捕、杀戮鲸鱼和出售鲸鱼产品去生产唇膏或工业润滑油。许多国家懂得全面捕杀这种智能动物是荒谬的，但这种交易仍在继续，主要是日本、挪威和苏联等国促进这种交易。作为一种生物，我们人类对与地球外智能生物的通讯感兴趣。难道与地球上的智能生物，与具有不同文化和语言的其他人类，与巨猿，与海豚，特别是与那些深海的智力主人大鲸，改进通讯联络难道不是良好的开端吗？

一头鲸要活下去，就得知道怎样去办许多事情。这个学问贮存在它的基因和大脑中。这种遗传信息包括怎样把浮游生物转变成鲸脂，或潜到水下１公里的深处时怎样屏气，大脑中的信息——后天学到的信息——包括弄清哪一只是自己的母亲，或刚才听到的歌声的含义是什么这样一些常识。与地球上所有其他动物一样，鲸有一个基因库和大脑库。

与人类遗传材料一样，鲸的遗传材料也是由核酸组成的，即那些能够从其周围的化学建筑块繁殖其本身，也能够将遗传信息变成行动的特殊分子。例如，一种与你们体内每一细胞中的酶相同的鲸酶，叫做己糖激酶。20多个酶催化步骤的第一步，是要将其饮食时从浮游生物中获取的糖分子转变为少量的能量，这份能量大概能产生鲸鱼音乐中的一个低频音符。

地球上的每头鲸，或每个人，共他哺乳动物或植物，在DNA双螺旋中贮藏的信息，可以用4个字母——4种不同的核酸组成的一种语言来表示，它们组成了DNA的分子。各种生命形式的遗传材料究竟含有多少比特的信息呢？各种生物问题的肯定或否定的答案究竟有多少？一种病毒大约需要103 比特信息，大致相当于本书两页的信息量。但滤毒信息却很简单，它极为紧密，效率特别高。解读滤毒信息要极为细心。这是一些指令，需要侵染其他有机物而使自身复制繁殖——这是病毒唯一擅长的本事。一个细菌大体使用100万比特的信息，大约相当于100印刷页的信息量。细菌要做的事比病毒多得多。它们不同于病毒，并不是彻头彻尾的寄生虫。细菌要自谋生计，而一个自由游动的单细胞细菌阿米巴虫则复杂得多，在其DNA中，大约有4亿比特信息，大概需要相当于每卷500印刷页共80卷的信息量，来繁殖另一个阿米巴虫。

一头鲸或一个人需要的信息为50亿比特左右。我们生命百科全书中的5×109 比特的信息量包含在每个细胞核中，如果用英语把这份信息量写出来，就会写满1000卷书。你身上的100万亿细胞中的每一个细胞，都包含一个完整的关于怎样构成身体的每个部分的指令库。你体内的每一个细胞，那是由一个单细胞——即你父母亲生产的受精卵连续分裂生成的。每当分裂时，最早两组遗传因子指令按形成你的胚胎发育步骤，真实地进行复制。因此，你的肝脏细胞具有一些关于怎样组成你的骨细胞的潜在知识，反之亦然。你的身体所知道的该怎样主动去做的一切，遗传因子库部包含了。古代信息以详尽的、仔细的、过多的细节来表述怎样笑，怎样打喷嚏，怎样走路，怎样识别图案，怎样生存，以及怎么消化一个苹果。

吃苹果是一个极为复杂的过程。事实上，如果一个人非得合成他自己的酶，非得自觉地记忆和指挥需要从食物中获得能量的所有化学价，那他就可能会饿死。但是，甚至细菌也产生厌氧醣酵解，这就是苹果腐烂的原因：细菌的午餐。细菌和我们以及介于其间的所有生物，都有着许多类似的遗传指令。我们各自的遗传因子库有许多相同篇章，即从另一个角度提示了我们共同的变异遗传。我们的技术，仅能复制我们人体所能轻易进行的这种错综复杂的生化过程的极小部分。我们刚开始研究这些过程。然而，进化已有数十亿年的实践，DNA对此是知悟不惑的。

但是，限定你要做的事非常复杂，纵使有数十亿比特都不够，假定周围环境变化太快，原先编码的遗传百科全书尽管以前能起非常好的作用，那么现在即使有1000卷图书的遗传因子库也不够用了。所以，我们还得有大脑。

像我们所有的器官一样， 100多万年来，大脑也已经进化，增加了它的复杂性和信息量。大脑的结构反映了它所经历过的所有进程。大脑的进化是由里到外地进行的。最里面的最古老，即脑干，它传导生物的基本机能，其中包括生命的节奏——心跳和呼吸。按照保罗·麦克林提出的一种极有争议的见解，大脑的较高机能按三个连续阶段进化。覆盖在脑干的R-复合物，主管攻击素、仪式、领土占领和社会等级，这些在数亿年前，我们的爬虫类祖先就开始进化了。我们每个人颅骨的深处有一些类似鲜鱼大脑的东西。环绕R-复合物的是边缘系统或哺乳动物的大脑，数千万年以前，在当时仍是哺乳动物，但还未成为灵长类的我们祖先的头颅中就开始进化，它是我们心绪和情感的主要源泉，也是我们对下一代关怀的主要源泉。

最后，在外部，在更原始的脑的上面，存在着处于不稳定休止状态中的大脑皮层，它的进化始于数百万年前我们的灵长类祖先。大脑皮层是我们所有宇宙航行的起点，是物质变意识的地方。它构成了多于三分之二的脑质，是直觉和判断分析的王国。我们的观点和灵感，我们的读写能力，正是在身体的这个部位形成的，我们演算数学和谱曲等工作，也是在这里进行。这个皮层调节我们的意识生活。它是我们人类有别于其他动物之所在，是我们人性的中心。文明，实际上是大脑皮层的产物。

大脑的语言并不是遗传因子DNA的语言，说得更确切点，我们知道的一切是用称为神经细胞的细胞——显微电化学转变元素来编码的。神经细胞通常只有几百分之一毫米宽。 我们每个人大概有1000亿个神经细胞，可与银河系中的恒星数相匹敌。许多神经细胞与其邻居有千丝万缕的联系。人类大脑皮层中有大约100万亿(1014 )个这种联系。

查理斯·谢灵顿在描述觉醒时大脑皮层的活动时这样写道：

（皮层）现在变成了一个有节奏的闪光点的火花场，这些有节奏的闪光点闪烁着四处乱窜的流动火花。大脑苏醒了，随之而来的是思想的回归，就像银河开始跳起了某种宇宙舞。忽然，（皮层）变为一部着了魔似的织布机，几百万颗闪光的梭子织着一幅忽隐忽现的图案，这图案虽然不是经久不逝，却总是丰富多彩，其中的小图案变幻和谐。当苏醒中的身体奋起时，这幅活动十分和谐的图案中的小图案下伸到下脑的无光轨道中去了。一串串闪烁着的活动火花把它联结起来。这意味着身体起床了，站起来去迎接苏醒的白昼。

甚至在睡眠时，大脑也随人类生活的复杂工作而有规律脉动、跳动和闪光——做梦、记忆和解决问题。我们的思想、想象力和幻想具有一种自然真实感。一种思想是由几百个电化学脉冲形成的。如果我们自身细小到神经大小，我们就可以目击精巧奇妙、头绪纷繁和飘浮不定的模式，这可能是幼时乡间路上丁香花气味的—个记忆火花，也可能是面面俱到的紧急通报的一部分：“我把钥匙忘在哪儿啦？”

智慧山中有许多峡谷，即脑回，它大大增加了容量有限的颅骨中贮存信息的大脑皮层的有效表面积。脑神经化学结构在迂回曲折、错综复杂方面，比人类所发明创造的任何机器都更臻于完整、美妙，其工作之繁忙到了惊人的地步。思想王国大体上分为两个脑半球。大脑皮层的右半球主要负责图案识别、直觉、敏感性和创造性的洞察力，左半球则管理理性的、分析性的和判断性的思维。两个脑半球基本上互为对应，同样重要，体现了人类思维的特点。二者相辅相成，既为产生思想又为检查这些思想的有效性提供了手段。通过一大束神经，即胼胝体这座架于创造力和分析力之间的桥梁，两个脑半球间正不断地对话，这两个脑半球都是人类了解世界所必不可少的。

用比特表示的人脑信息量与神经元中的连接总数目大致相等，大约100万亿(1014 )比特。 如果用英语写出来，估计这些信息会充满2000万卷图书，与世界上最大的图书馆中的信息一样多，相当于2000万册图书的信息储存在我们每个人的大脑中。大脑是个空间非常小的大世界。大脑中的多数藏书就在大脑皮层中。在大脑底部下面，有着我们的远祖主要赖以活动的种种机能：进攻能力、生育能力、恐惧能力、性冲动以及盲从领袖的意愿。阅读、书写和说话等大脑某些较高级机能，似乎集中在大脑皮层中的一些特殊地方。另一方而，记忆功能则丰富地贮存于许多地方。假如心灵感应这个东西确实存在，那么它的伟绩之一就是为我们每个人提供了得以阅读自己亲人大脑皮层中书籍的机会。但是没有令人信服的证据表明心灵感应确实存在，所以，亲人间的信息交流依然靠艺术家和作家来完成。

大脑的作用远不止于回忆往事，它还能比较、综合、分析，最后形成各种抽象概念。我们知道的事必须比我们的遗传因子多得多。这就是为什么大脑文库要比基因文库大２万倍左右的原因。我们的求知欲望是我们赖以生存的工具，这一点在每个蹒跚学步的幼儿举动中那是很明显的。情感和礼仪的行为型式在我们身上深深扎根，成为人性的组成部分。但是这些禀性并非人类所特有，其他许多动物也有情感。使人类区别于其他动物的特征是思想。大脑皮层使人类从动物性中解放出来。我们不再限于从蜥蜴和狒狒那儿承继下来的遗传行为形式。我们每个人主要对那些得以进入并停留在大脑中的东西负责，对成年人来说，则对极力关心和了解的事情负责，我们可以不再受（爬行动物的）大脑的支配，我们能够改变自身的现状。

世界上的大多数大城市，为了适应眼前的需要毫无计划地步步扩大了，但为遥远的将来进行规划的城市却很罕见。城市的演变类似于大脑的进化：以一个小中心为基础而发展起来，然后慢慢扩大和变迁，同时让许多古老的部分仍旧起作用。由于其本身不完善，大脑进化无法完全舍弃其古老的内部而创造更现代的东西去取代它。大脑在更新过程中必须起作用，这就是为什么脑干会首先由R-复合体，而后由边缘系统，最后由大脑皮层所环绕的原因。那些古代的部分担负的职能太多，不可能把它们统统淘汰。因此，它们苟延残喘，古老落后，有时还起反作用，但却是我们进化的必然结果。

在纽约市，许多主要街道的规划可追溯到十七世纪，证券交易所始于十八世纪，供水系统初建于十九世纪，电力系统则是二十世纪的产物。如果所有的城市系统平行建造，并定期更新这就是不幸的火灾——例如伦敦和芝加哥的大火灾——有时倒有助于城市规划的形成，那么，城市的布局可能更为有效（扫校者注：这句话意思不难理解，但译文文句似乎不通）。但是这种缓慢增长的新职能，却允许城市在几个世纪内或多或少地连续发挥作用。十七世纪，人们乘船渡过东河在布鲁克林和曼哈顿之间旅行。十九世纪，工业技术的进步使建造横跨东河的吊桥成为可能。吊桥就建在原来摆渡的地方，这既是因为城市拥有这块土地，又是因为主要通道早已集中在原有的摆渡上。后来，当可能建造河底隧道时，隧道就基于同一理由，也在同一地方建成了。这样做还因为在建桥过程中已经放置了一种叫做沉箱的现已废弃的小小隧道先驱。这种修旧利废建新道的方式，与生物进化的形式极为相似。

当我们的基因不能存贮生存所必需的全部信息时，我们就慢慢地发明了大脑。但是，后来我们又进而需要知道比大脑所能贮存的更多的信息，这个时间大概是１万年以前，于是我们学会了在人体外储备大量信息的本领。迄今所知，我们是本行星上发明了既不在我们基因里也不在我们大脑中存贮公有记忆办法的唯一动物。这种记忆的仓库就叫做图书馆。

书籍是由树木制造的。它是在其平直柔顺的部分（亦称做“叶”——页）的一个聚合体。对着书本看上一眼，你就会听到另一个人——或许是某个逝去数千年的人——的声音。跨越了1000年的时间，作者在你的大脑里清楚地、无声地、直接向你说话。写作大概是人类最大的发明，它把在时间纪元上相隔遥远的人们结合在一起，书本打破了时间的桎梏，证明人类能创造奇迹。

某些最早的作家在粘土上写作。西方字母的远祖——楔形文字大约在5000年前发明于近东，其作用是记录：谷物购买、土地拍卖、国王的凯旋、恒星的位置、僧侣的法规和对神明的祈祷。数千年以来，文字是刻在粘土或石头、蜂蜡、树皮或毛皮上的，也有写在竹简、纸莎草纸或丝绸上的，但总是一次写一本。只有纪念碑的碑铭不在此例，它们永远只有极少数读者。后来，在二世纪和六世纪年间，中国发明了纸张、墨水以及用雕刻过的木块印刷，使一部著作能印刷和分发许多副本。这个新技术1000年后才在远离中国的落后的欧洲流行开来。而后，书本就突然间在全世界印刷开了。在活版印刷发明之前，即1450年前后，整个欧洲总共不过几万册图书，所有的书都是手写的，数量大约相当于中国公元前100年的图书，相当于亚历山大大图书馆藏书的1/10。50年后，到了大约1500年，就有1000万册印刷图书了，任何有阅读能力的人都能读上书了，到处出现了奇迹。

到了更近代，大量的廉价版本图书得以印刷，特别是平装书。花一餐普通膳食的钱，你就可能仔细读到有关罗马帝国的衰亡、物种起源、圆梦以及物体的自然属性等等书籍。书本就像种子，它们可能蛰伏几个世纪，然后在最瘠薄的土壤上开花结果。

世界上的大型图书馆收藏了数百万册的书籍，按字计算，大约相当于1014 比特的信息；按图计算，大概是1015 比特。这等于我们基因所存贮的信息的１万倍，大约是大脑中信息的10倍。如果我一星期读一本书，那我一生中只能读数千册书，大约是当代最大图书馆藏书量的千分之一。读书的诀窍在于知道哪些书该读。书本中的信息并不是一成不变的，而是不断变化，随事态的发展而变动，以适应这个世界的需要。 自从亚历山大图书馆建立起来，已经过去2300年了。如果世界上没有书本，没有文字记录，试想一下达2300年的时间将变得多么奇异惊人呀！按每100年四代人计算， 2300年中几乎生活过100代人。 如果只用口头来传递信息，那人类对自己历史的认识会变得何其浅薄，人类进步会变得何其缓慢！万事则只能取决于我们偶尔听到的古代发观，取决于所传说的事情有多大准确性。过去的信息是可以受到尊敬的，但在不断的复述过程中，它会逐渐变得越来越模糊不清，直至最后丧失殆尽。书本则能使我们跨越时代航行，敲开祖先的智慧之门。图书馆把我们与早先出现过的最伟大人物含辛茹苦地从大自然中汲取的洞察力和知识联结起来，把我们与整个行星和从我们全部历史中遴选出来的最好的老师联接起来，并孜孜不倦地教导和鼓励我们为积累人类的共同知识做出自己的贡献。公共图书馆有赖于种种自愿的贡献。我认为，人类文明的健康、对将来的关怀和对我们文化支柱的认识的深度，可以从我们对图书馆的支持程度中得到检验。

如果地球保留其原有的一切自然特性，重新从头开始进化，那么重新出现与人类极相似的任何生物种类是很不可能的事。这是因为，进化过程有一种很大的随意性。宇宙射线击中不同的基因从而产生不同的变种，这在进化的早期可能后果微小，但在后期后果就巨大了。偶然事件在生物学中可能发挥很大的作用，就像在历史上所起的作用那样。关键的事件发生得越早，对目前的影响就越大。

以我们的手为例，我们每只手有５个指头，其中包括一个可以反向的大姆指，这些手指为我们起了很好的作用。但我认为，一只有着包括一个大拇指在内的６个手指，或包括一个大拇指的４个手指，或者可能有５个手指和两个大拇指的手，也照样会为我们起很好的作用。我们手指的特殊结构并没有一点内在的特别优点，我们只把它们看作如此自然，如此是此非彼。我们所以一只手有５个指头，那是因为我们是从有５根趾骨或其鳍中有５根骨头的泥盆纪鱼类进化而来。如果我们是从有４个或６个趾骨的鱼类进化而来，那我们每只手就会有４个或６个手指，并且会认为这是非常自然的。我们使用基数为１０的算术，只是因为我们每个人有１０个指头。（原注：以数５或１０为基数的算术是如此显而易见，以至于古希腊语的“to count”(点数)字义上相当于“to five”(用５来计算)）。如果我们的手指是另外一种情况，那我们就会使用基数为８或基数１２的算术，并把基数１０归入新数学之列。我相信，同一观点对解释我们人类的许多更本质的方面也是适用的，我们的遗传物质，我们内部的生化，我们的形体、身材、器官系统，我们的爱憎、热情与失望、温柔的性格与放肆的言行，甚至于我们的解析程序，所有这一切，至少部分地是由我们漫长进化历史中显然是较次要的意外事件所造成的。或许，如果在石炭纪沼泽中少溺死一只蜻蜓，那么现在我们星球上的智能生物就可能会有羽毛，并会在其栖身的巢穴里教育它们的下一代，诱发进化的形式是一张复杂得惊人的网。对于这方面肤浅的认识，使我们显得低劣无能。

就在6500万年以前，我们的祖先还是最不起眼的哺乳动物——一种具有鼹鼠或树鼩鼱那种大小和智力的动物。只有非常大胆的生物学家才敢推测说，这种动物将逐渐衍生成今天支配地球的动物来。当时，地球上充满了令人惧怕的蜥蜴——恐龙。这是一种获得巨大成功的动物，它们实实在在地充满了每个小的生活环境中。那时，地球上有各类恐龙，有的能游泳，有的能飞翔，有些有现在６层楼那么高，吼叫着横行于地球表面。它们当中有些有着相当大的大脑，直立的姿势和极像我们双手的两条小前肢——它们用以捕捉小而敏捷的哺乳动物，其中可能也把我们遥远的祖先作为食物。假如这些恐龙活了下来，那么，大概今天支配我们行星的智能生物会是皮肤绿色、牙齿尖锐、体高４米的动物，而人类的形态就会被当作蜥蜴类科幻小说的耸人听闻的幻想对象。然而，恐龙并没有幸存下来。在一场毁灭性的灾难中，地球上的所有恐龙和许多——或许绝大多数——其他生物种都被毁灭了。但是树鼩鼱，还有哺乳动物，却安然无羔，它们幸存了下来。

谁也不知道是什么东西把恐龙灭绝了。一个引人深思的看法是，灭绝恐龙的是一次宇宙性的灾变，是地球邻近的一颗恒星的爆炸——那是一颗像产生蟹状星云的超新星。如果大约6500万年以前，在太阳系十或二十光年之内碰巧有一颗超新星，它就会把强通量的宇宙射线喷射到空间中去，其中进入地球大气层的宇宙射线就会点燃大气层中的氮，由此形成的氮的氧化物排斥了大气层中的臭氧保护层，从而增加其表面的太阳紫外线辐射的通量，使许多遭受强紫外线照射而防护不完善的生物，受到煎熬并发生突变。其个有些生物也许一直是恐龙每餐的主食。

把恐龙从世界舞台上清除出去的灾难——不管它是什么样的灾难——排除了哺乳动物所受的压力。我们的祖先不必继续生活在贪婪的爬行动物的围剿追捕之中了。我们变得充满活力，并且兴旺起来了。2000万年以前，我们的直接祖先可能还生活在树上。后来，因为大冰川时期森林面积缩小了，为大草原所取代，他们便从树上下来了。如果只有很小的树木存在，那么，对高度适应树上生活的动物是颇为不利的。许多栖于树上的灵长类，大概已随着森林一起消失了。少数极力坚持在地面上过动荡的生活，从而幸存了下来。幸存者中一个种类进化成了现在的人类。谁也不知道气候变化的原因，可能是太阳本身光度稍微变小了，也可能是地球轨道起了小变化；或者可能是大规模的火山爆发把细微尘埃注入同温层，把更多的阳光反射回空间而冷却了地球；或许是由于海洋的环流起了变化；或者，是因为太阳穿过银河尘埃星云的缘故。不管什么原因，我们明白了，我们的生存与偶然的天文和地理事件有着何等密切的联系。

我们的祖先从树上下来后，进化成直立姿势，手获得了自由，还有两只极好的眼睛，这样，我们就获得了制造工具的许多先决条件。现在，真正的优势在于有一个大脑，能交流复杂的思想。其他事情也同样如此，机敏总要比笨拙好。智能人能更好地解决问题，能活得更长久，能留下更多的后代。在发明核武器之前，智能有力地帮助了人类的生存。在我们的历史长河中，正是一群有毛皮的小哺乳动物，躲过了恐龙的袭击，群栖于树梢，后来又从树上下来，驯服了火，发明了文字，建立了天文台，最后发射了宇宙飞船。如果事物向着稍为不同的方向发展，那可能会有某种其他的生灵其智力和使用工具的能力会导致与人类相匹敌的成就。这种其他的生灵也许是敏捷的双足恐龙，也许是浣熊，也许是水獭，也许是乌贼。能知道其他智能生物可能会是何等不同，那是很有趣的，为此，我们研究鲸鱼和巨猿。为了要稍微了解还可能存在哪种其他的文明，我们可以研究历史和文化人类学。但我们大家——我们的鲸鱼，我们的猿，我们人类——关系都太密切了。只要我们调查局限于单个行星上的一个或两个进化的种类，我们对其他智能和其他文明可能的范围和光辉业绩就会永远一无所知。

在另一个行星上，由于造成变异遗传的随机过程的不同结果，和选择特殊基因结合的不同环境，发现体格上极相似于人的机会几乎等于零，但发现其他形状的智能的机会却不会没有。它们的大脑也许已彻底进化。它们也许具有类似于我们神经元的接通元件，但它们的神经元可能与我们的很不同。也许它们的神经元不必像有机器件一样只能在常温下工作，而是能在极低温下工作的超导体。在这种情况下，它们思维的速度将比我们快107 倍。或许其他地方相当于神经元的东西大概不会进行肉体上的直接接触，而是通过无线电进行联络，所以单个的智能生命能被分发到许多不同的生物中去，甚至分发到许多不同的行星上去，每个智能都带有整个智能的一部分，而它又通过无线电帮助比其自身大得多的智能（原注：在某种意义上，在不联系的个人无线电集成已经开始在地球这个天体上发生）。也许宇宙中有许多行星上的智能生命和我们一样，具有大约1014 神经元联结。不过，也许有许多地方的智能生命具有总数目为1024 或1034 神经元联结。我很想知道它们会知道些什么，因为我们和它们住在同一个宇宙中，我们和它们必定享有一些共同的实体信息。假如我们能与之联系，它们大脑里的许多东西是我们所感兴趣的，不过，反之亦然。我认为，地球外的智能——甚至那些实际上比我们更为进化了的生命——将会对我们感兴趣，对我们的知识、对我们怎样思维和我们大脑的模样、对我们进化的过程以及我们未来的前景等感兴趣。

如果在属于十分邻近的恒星的行星上存在着智能生命，那么，它们能了解我们吗？它们可能在某种程度上设法弄明白，在这颗无名行星地球上，已发生的从基因到大脑再到图书馆的漫长的进化过程吗？如果地球外生命呆在家里，那么它们至少有两种可以发现我们的途径。一种方法是用大型射电望远镜收听。数十亿年来，它们应该会收听到由闪电和在地磁场里发啸的俘获电子和质子产生的无线电静电干扰。然后，在数十年以前，射离地球的无线电波会变得更强、声音更大，不太像噪声而更像信号。地球上的居民终于偶然发现了无线电通讯办法。现在已有大量的国际无线电、电视和雷达通讯往来。由于某些无线电频率，地球已变成太阳系中最光亮的天体（比木星亮，也比太阳亮），最大功率的无线电源。监听地球上无线电发射和接收这种信号的地外文明世界，不能不得出这样的结论：最近，地球上发生了有趣的事。

由于地球的自转，我们功率更大的无线电发射台缓慢地掠过天空，这样环绕另一恒星的某个行星上的射电天文学家就能根据我们的信号从出现到消失之间的时间差，来计算地球上一天的长度。一些最大的功率源是雷达发射器，其中少数用于雷达天文学，用无线电指针来探测附近行星的表面，对天空投射的雷达束的规模要比那些行星大得多。而且，很多信号继续飘送，飘出太阳系，进入星际空间的深处，到达也许正在收听的某个灵敏的接收器。大多数雷达发射器都作军事之用，这些雷达总是“担惊受怕”地对着天空发射雷达讯号，看看是否有大群带有核弹头的导弹发射出来，因为它是人类文明遭毁灭前15分钟的预兆。这些脉冲的信息量很小，只是编码成导弹遥控指令的一系列简单数字型式。

整体而言，地球上最普遍和最显著的无线电发射源是我们的电视广播节目。因为地球在运转，所以一些电视台会在一个水平线上出现，而其他电视台则在另一水平线上消失。这就会出现节目干扰。属于邻近恒星的某个行星上的高级文明甚至可以把这些节目连结起来。最经常重复的信息是电台的呼叫信号和购买清洁剂、防臭剂、头痛药片以及汽车和石油产品的广告信号。最显著的消息是在许多时区由许多发射机同时播放的，例如，在国际危机时期，美国总统和苏联总理的讲演。商业电视对国际危机的述评和人类大家庭自相残杀的交战这一类没头脑的内容，是我们向宇宙选播的关于地球上生活的主要消息。它们该会怎样看待我们呢？

那些电视节日是无法呼叫回来的了，也无法发射一个更快的消息去取代它们并修正以前的发射。没有任何东西能传播得比光更快。这个天体上大规模的电视发射仅始于本世纪四十年代后期。这样，一个球状波阵面就在地球上集中形成了，并以光速向外扩大。因为有些消息都是几十年前才广播的，所以它们仅离地球只不过几十光年远，如果离我们近的文明远在几十光年之外，我们就还继续有稍事喘息的机会。不管怎样，我们都可以想象，它们终将发觉这些节目是不可思议的。

两架“旅行者”号飞船飞向恒星，每个飞船上附有一个有拾音座和记录针的镀金铜唱片，其使用说明在铝制的唱片套上。我们把关于我们的基因、我们的大脑以及我们的图书馆的一些信息，送往也许正在星际空间的大海中航行的其他生命。但我们并不想发送主要的科学情报，只要能在星际空间深处截获其发射机早已失灵的“旅行者”号，任间文明都会掌握比我们懂得多得多的科学。但我们却想把我们独一无二的东西告诉其他生命。对大脑皮层和边缘系统的兴趣就很有代表性，但对R-复合体的兴趣则稍微小些。尽管接收者可能不懂地球上的任何一种语言，但我们还是用60种人类语言播出了问候语，同时还播送了座头鲸的问候。我们把世界各地人种互相关心、开展学习、制造工具、创造艺术以及响应挑战的照片播发出去。还播送了一个半小时的多种民族的优美音乐，其中有的表达了我们的宇宙孤独感，表达了我们切望结束这种孤独和与宇宙中其他生命交往的愿望。而且，我们播送了在我们行星上所能听到的从生命起源前的早期，到人类进化和我们新近萌发的各种技术录音信息。这是一首情歌，就像任何须鲸的声音—样，被投向茫茫天际深处。我们的许多信息，也许是大多数信息，是难以辨认的。但我们还是把它们发送出去了。因为关键问题是想试一试。

根据这种精神，我们把一个人的思想和情感，以及他（她）的大脑，心脏、眼睛和肌肉的电活动记录携带到“旅行者”号上。这是一个人一个小时活动的记录。把记录改录成声音，再压缩时间，最后灌进唱片。这样我们就在1977年6月， 把地球这个行星上的一个人的这种信息直接录音发射到整个宇宙。大概接收者对此一无所知，或者认为是脉冲星的录音；或者也许比我们的文明更高级得难以想象的文明，将有能力译出这种记录下来的思想和情感，并且十分赞赏我们与它们一起共享我们思想情感的努力。

我们基因中的信息非常古老，大多数已有数百万年之久，有的长达数十亿年。相反，我们书本中的信息最多不过数千年的历史，而我们大脑中的信息则只有数十年之久。长期存在的信息并非人类信息具有的特性。由于地球上的侵蚀，我们的纪念碑和人工制品，按照物体本身的自然发展过程，不会留存到遥远的将来。但是“旅行者”号上的唱片却正在超越太阳系的途中。星际空间中的侵蚀（主要是宇宙射线和碰撞的尘土粒）是很缓慢的，所以唱片上的信息会持续10亿年。基因、大脑和书本以不同的方式对信息进行编码，存留的时间也各不相同。但是“旅行者”号上压印在金属星际唱片中的人类记忆将持续得长久得多。

“旅行者”号上的信息传播得十分缓慢。尽管它是人类发射的最快的飞行物体，但它还是得花费几万年的长远跋涉才能到达最近的恒星。任何电视节目会在几小时内走完“旅行者”号已走了多年的距离。刚刚播送完毕的电视发射波仅在几小时内就会赶上和超过处在土星区域的“旅行者”号飞船，急速飞向恒星。如果它按这个速度前进，其信号将在４年多一点的时间内就到达人马座α星。数十年或数百年之后，如果远在那里的任何智能生物听到了我们的电视广播声，我希望它会对我们宇宙进化150亿年后的产物——物质局部变形为有思想意识的生物——产生好感。最近，我们的智能向我们提供了令人敬畏的威力。人类是否具有足够的智慧去避免自我毁灭，这还说不清。但我们许多人正在尽力而为。我们希望，在不远的将来，在可展望的宇宙时代中，我们将完成一项伟业，即把我们行星和平统一为一个珍爱我们天体上每个生灵的机构，进而从容地迈出下一个伟大的步伐，把地球这个行星变为能与所有文明相互联系的银河系社会的一个部分。

第十二章 银河系百科全书

“你们是何物？来自何方？我还从未见过任何像你们一样的生灵。”造物主拉温瞅着眼前的人，接着……惊奇地发现这个陌生的新生灵竟然如此地像他自己。——爱斯基摩人创世神话

天空出现了，
地球诞生了，
谁将与天地共存，噢，神灵?
——阿兹台克人的记事诗《天国的历史》

我知道，有的人会说我们关于行星的断言有点过于冒失。我们的断言是基于许多“假设”之上的。如果其中有一个假设碰巧是错误的，并且与我们的推测相矛盾的话，那么，它就会象松软的地基一样使整座大厦倾覆沦为废墟。但是……假如地球只不过是同样崇高而神圣的行星之一，谁敢冒险断言说，别处再也找不到像我们一样欣赏着大自然歌剧奇观的生物？如果还有其他的观众，谁敢说，只有我们才深入地探索过它的奥秘并通晓它了呢？——引自C.惠更斯《关于行星世界及其居民和生产的新猜想》(约1690年)

大自然的创造者……使我们现时不可能从地球上与宇宙的其他大星球进行任何联络，很可能他同样切断了其他行星间以及不同星系之间的联系，……我们对所有星球的观测足以引起我们的好奇心，但我们却无法使这种好奇心得到满足……，如果认为我们的目光那么远大，好奇心那么强烈，结果只会使自己感到失望，那么，这种认识似乎并不与照耀整个宇宙的智慧之光相吻合。……因此，这就自然地导致我们把人类目前所处的状态看成只是人类生活的曙光或开端，看成是进一步发展的准备或预备阶段。——Ｃ.马克劳林(1748年)

没有一种语言(比数学)更通用、更简单、更少谬误和更不含混……更适合用来表述天然事物之间的各种关系。它用同一种语言解释(所有的现象)，似乎就是为了证实宇宙设计的完整性和简单性，进一步表明驾驭一切自然进程的指令是不可变更的。——J.傅立叶《热的分析理论》(1822年)

我们已经向恒星发射了4艘飞船：“先锋10”号和“先锋11”号（扫校者注：通常译为先驱者而非先锋），“旅行者1”号和“旅行者2”号。与浩瀚的星际距离比较起来，它们是落后而原始的飞船，象梦中的赛跑一样拖拉迟慢。但是，将来我们一定会进步的。我们的飞船将飞得更快些，将会有确定的星际目标，并且我们迟早会有载人的飞船。银河系中肯定有许多比地球年长数百万年的行星，有些要比地球年长数十亿年。难道地球上不曾有过天外来客吗？自从我们的星球形成以来的数十亿年中，难道从来没有来自遥远文明世界的陌生飞船从上面眺望过我们这个世界，并慢慢地降落到我们星球的表面，被五彩缤纷的蜻蜒、懒散的爬虫、啸叫的灵长类或惊讶的人类观察到吗？这种想法是很自然的。每个哪怕是漫不经心地考虑过宇宙中智能生命问题的人，都会有过这种想法。但是，这种事情是否确实发生过呢？关键问题是那些所谓证据的可靠性，我们需要的是经过严密和反复推敲的，而不是似是而非的，也不是一两个自称目击者未经证实的证据。尽管所有关于未探明飞行物及古代太空学家的声言有时似乎使人觉得我们星球充满了不速之客，但根据上述标准，有关天外来客的例子还不能令人信服。我倒希望情况会是另—个样子。有些证据是无可辩驳的，哪怕只发现一件，也许是一块深奥莫测的碑铭，都可成为解开星外文明之谜的好钥匙。这正是人类早就感到迫切需要的东西。

1801年，一位名叫约瑟夫·傅立叶的物理学家（原注：傅立叶因他对热在固体中的传导以及对波和其他周期性运动的研究而闻名于世。前者，现在用于认识行星的表面特性；后者，称为傅立叶分析，是数学的一个分支），当时是法国伊泽尔省的省长。当他巡视所辖省内的学校时，发现了一个11岁的男孩，他那超群的智慧和对东方语言的天赋已赢得了学者们的赞赏。傅立叶邀请他到家中一叙。那个孩子迷上了傅立叶所收藏的埃及工艺品，那些工艺品是在拿破仑远征期间收集的，当时博立叶正负责为那个古代文明的天文学遗物分类编日。那些楔形文字的碑铭引起了孩子极大的好奇心。“它们究竟是什么意思呢？”孩子问道，他得到的回答却是“谁也不知道”。孩子的名字叫让·弗郎索瓦·商博良。由于受到无人知晓的神奇语言的激励，他后来成了一名杰出的语言学家，热衷于研究古埃及的文字。当时，拿破仑偷来的埃及工艺品充斥整个法国，这些东西后来为西方学者所得。描述拿破仑远征的书出版了，年青的商博良贪婪地阅读它。到了成年，商博良成功地实现了他幼年的抱负，向社会提供了古埃及的象形文字的光辉译本。但直到1828年，在他与傅立叶相识27年之后，商博良才第一次踏上埃及这个他梦寐以求的国土。他沿着尼罗河从开罗逆流而上，对他所致力了解的文化表达了他的崇敬之情。这是一次非常及时的远足，一次对外国文明的拜访：

16日晚，我们终于来到登德拉。皓月当空，庙宇离我们仅有一小时的路程。世上最冷静的人啊，请你告汗我，此刻，我们怎能够抗拒它的诱惑呢？当时的命令是：用餐后立即出发。我们孤单无援，又无向导，但我们全副武装，越过田野……庙宇终于出现在我们眼前。人们可以很好地把它打量一番，但想得出结论却是不可能的。它是优雅和宏伟的最高度的结合。我们入迷地在那里呆了两个小时，在巨大的房间里穿梭奔跑……并试图在月光下辨认外面的碑铭。直到凌晨3点才回到船上，但7点又返回庙宇……。月光下的庙宇富丽堂皇，阳光下的庙宇宏伟壮观。我们这些欧洲人都感到相形见绌，没有哪个国家——不管是古代的还是现代的——能象古埃及人那样构思出这样一种令人惊奇的、伟大而壮观的建筑艺术。他们是按身高100英尺(1英尺＝0.3048米)的人的标准去构制这一切的。

在卡纳克的石壁和圆柱上，在登德拉，在埃及各地，商博良高兴地发现，他几乎可以毫不费力地阅读那里的碑铭。在他之前，有许多人都尝试过，但都未能破译出那些有趣的象形文字，就连一个意为“神圣的雕刻”的字也译不出。一些学者曾认为，它们是一种图形密码，富含隐晦的比喻，大部分是些近乎眼珠和波纹线、甲虫、土蜂和鸟一类的象形型体，特别是鸟型体，到处令人困惑不解。有一些人推断埃及人是来自古代中国的殖民地开拓者，也有一些人的推论刚好相反。当时出版了大量大开本的、足以乱真的翻译本。有一个译员对着罗塞塔的石头看了一眼，就匆匆宣告他知其含义了；其实石头上的象形文字碑铭尚未被破译！他说，这种快速译法使他得以“避免由于反复琢磨所必将导致的人为的错误”。他争辩说：“你不去考虑过多，结果反而较好。”正如今天在探索地球外生命方面的情况一样，业余爱好者的信口雌黄常常把许多专业研究人员吓得退避三舍。

商博良反对把象形文字视为图形隐喻。相反，借助于英国物理学家T.杨的卓越见解。他是这样着手研究的：罗塞塔石头是由在尼罗河三角洲拉希德镇要塞上服役的一个法国土兵于1799年发现的，当时的欧洲人大多不懂阿拉伯文，因此把拉希德叫成罗塞塔。它只是古庙的一块石板，上面的雕刻显然是用三种不同的文字来阐述同一件事的：最上面用的是象形文字，中间用的是一种古埃及象形文字的通俗草写体，下面用的是希腊文——这是解开这个谜的关键。商博良通晓古希腊语，他一下就辨认出，这块碑铭是用来纪念托勒密五世于公元前196年春天登基加冕的。在那次加冕典礼上，国王宣扣释放政治犯，减轻赋税，捐款兴建庙宇，饶恕反叛者，加强军备。简而言之，他做了现代统治者为了保住他们的宝座所做的一切。

希腊原文多次提到托勒密，在象形文字原文中大约相同的位置上，有一组由椭圆或涡形环绕的符号。商博良推论说，这些符号极可能也表示“托勒密”。如果是这样，文字符号就根本不可能是图形文字或是一种隐喻；相反，其中的大多数符号一定代表了字母或音节。商博良还耐心地数了希腊字母数和可以认为是大抵等价的原文中单个象形文字的字数，而前者要少得多，这再次说明象形文字基本上是字母和音节，但哪个象形文字对应哪个字母呢？很幸运，商博良带着一块在菲莱地里挖掘出来的方尖形石碑，石碑上有与克娄巴特拉的希腊文名字相对应的象形文字。本书正文后面附图所示的就是经过重新整理以便都可以从左向右读的“托勒密”(Pto1emy)和克娄巴特拉(C1eopatra)的涡形饰纹。Ptolemy的第一个字母是P，涡形内的第一个符号是一个正方形。Cleopatra的第五个字母也是P，而在Cleopatra涡形内的第五个位置上也同样是个正方形。因此正方形就是字母P。Ptolemy的第四个字母是L，它不正是用狮子表示吗？Cleopatra的第二个字母也是L，而在象形文字中，那里也是一只狮子。鹰表示字母A，它在Cleopatra中出现了两次，正好吻合。这样，一种很明显的格式便显现出来了：古埃及的象形文字大部分是简单的代用记号。但并不是每个象形文字都代表一个字母或一个音节，其中有的是图形文字。Ptolemy涡形的结尾符号念为“敬爱的Ptah神永生”。Cleopatra结尾的半圆和卵形是“爱西斯（生育女神）之女”的惯用表意符号。字母和图形文字的混合使用，导致了一些早期译员的失败。

现在回顾起来，这一切似乎是轻而易举的事，但人们却花费了许多世纪的时间才解开这个谜，而且，今后会有更多的事情要做，特别是要解译更为远古时期的象形文字。涡形是关键的关键，就好象埃及的法老们故意在他们的名字上画上圆圈，以便2000年后的埃及考古学家们更易于开展他们的工作。商博良到过卡纳克的大型多柱殿，无意中读到了这块使任何其他人都困惑不解的碑铭，解答了他自己在孩提时代曾向傅立叶提过的问题。打开这条与其他文明联络的渠道，使已经沉默了数千年的文化显露出它的历史、巫术、医学、宗教、政治和哲学内容，这在当时该是一件何等令人愉快的事呵！

今天，我们又在开始寻找古代外来文明的信息。我们这一次所寻找的信息，不仅在时间上，而且在空间上对我们来说都是讳莫如深的。如果我们接收到来自地球以外某一种文明的一个无线电信息，又怎样才能理解它呢？地球以外的智能生命会是文雅、深奥、内在一致的，与我们完全不同。当然，地球以外智能生命还是希望把尽可能易懂的信息发送给我们的。但是，他们如何才能做到这一点呢？是否在某种意义上也存在着一块星际罗塞塔石呢？我们相信会有的。我们相信，不管种种技术文明之间的差异有多大，肯定会有一种通用语言，那就是科学和数学。自然规律是放之四海而皆准的。遥远的恒星和星系的光谱图形，与太阳或在专门的实验室里实验得出的光谱是相同的。宇宙各处不仅存在着相同的化学元素，而且解释原子辐射的吸收和发射的量子力学定律，也是放之四海而皆淮的。遥远的星系互相环绕运行，他们所遵循的定律与苹果落地或“旅行者”号飞船向恒星飞行所遵循的万有引力定律是一样的。大自然的运动格式是无处不同的，旨在为正在崛起的文明所理解的星际信息总该是不难破译的。

我们并不认为在我们这个太阳系的任何其他行星上存在着高级的技术文明。如果有某种只比我们稍迟一点出现的文明，比如说迟上１万年，那么，它根本就不可能有什么先进的技术。如果那是一种比我们——我们已经在探测太阳系了——早出现的文明，那么，它的代表现在就应该在我们这里了。为了与其他文明进行通信联络，我们不仅需要有足以适用于行星之间的联络方法，而且还应有适用于恒星之间的联络方法。从理论上说，这种方法应是廉价的，这样，大量的信息就能以很小的代价得以发送和接收；这种方法应是快速的，这样，恒星际间的对话才有可能进行。同时，这种方法还应该是显而易见的，以便任何技术文明——不论其进化途径如何——都能尽早发现它。令人惊讶的是，这种方法确实存在，即射电天文学。

地球这个行星上最大的半可控射电／雷达观测台是阿雷西博天文台，由康奈尔大学代替国家科学基金会经管。它设在波多黎各岛边远的内地，直径305米(约1000英尺)，具有抛物形反射面，建在原有的碗形山谷中。它接收来自空间深处的无线电波，使电波聚焦在高出谷地的馈电臂天线上，并通过电路连接，送到控制室，供研究人员进行信号分析。另一方面，当望远镜用作雷达发射机时，馈电臂将信号发送到谷地、并反射到空间去。阿雷西博天文台已经用它来探索太空文明的智能信号，并曾向一个遥远的球状星团M 31播放过信息。我们具有赖以在对话双方之间进行恒星际间通讯的技术能力，这是十分清楚的，至少对我们来说是如此。

阿雷西博天文台能在为期几个星期的时间内，将全套《大英百科全书》的内容发射到邻近恒星的一颗行星上同类天文台上去。无线电被以光速传播，它比附在我们最快的星际电船上的信息快１万倍。射电望远镜能在很窄的频率范围内发出很强的信号，因此，它们能越过浩瀚的星际距离而得到检测。如果我们有确定的发射目标，那么，阿雷西博天文台就能与一个与地球相距15,000光年远——相当于从地球到银河系中心距离的一半——的行星上的同类射电望远镜进行通讯联络。射电天文学是一门自然科学技术。实际上，任何一种行星的大气层，不论它是由什么组成的，都具有部分透射无线电波的性能。恒星间的气体云对无线电信息的吸收和散射能力并不很强，就象格杉矶人即使在烟雾使光波能见度减少到只有几公里的情况下，也能清晰地收听到旧金山电台的无线电信号一样。有许多天然宇宙无线电源与智能生命毫无关系，如脉冲星和类星体、行星的辐射带，以及恒星的外层大气。在射电天文学的局部发展过程中，很早就发现了来自几乎任何行星的许多活跃的无线电源。此外，无线电反映了很大一部分的电磁波谱。任何一种能检测任意波长辐射的技术，都能很快找到光谱中的无线电部分。

也许还有其他一些确具优点的有效的通讯方法：星际飞船、可见光或红外激光、脉冲中微子、调制引力波，或其他某种1000年内我们还不可能发现的发射方式。先进文明的通讯手段可能已大大超出了无线电的范围。但是无线电通讯威力大、成本低、速度快，并且简单易行。先进文明该会知道，象我们这样的落后文明，如果有希望接收到太空的信息，就可能首先借助于无线电技术。或许，他们将只得把古代技术博物馆中的射电天文台拿出来使用。如果我们打算接收到一个无线电消息的话，我们就该知道：至少有一件可以谈论的事情，即射电天文学。

但是，那里会有我们的谈话对象吗？单我们银河系就有3000～5000亿颗恒星，难道就只有我们这一颗有人类居住的行星吗？更有可能的是，种种技术文明的存在是一种常见的宇宙现象，种种先进社会正伴随着银河系在脉动和鸣响。因此，最邻近的技术文明并不会是十分遥远的，也许，就在邻近的某个肉眼可见的行星上所建造的天线正在发射信号呢。也许，当我们在夜晚抬头仰望星空的时候，邻近的那些微弱光点中就别有洞天，那上面与我们人类极不相同的某种生物，正悠闲地对着我们称为太阳的这颗恒星看着，享受着一刹那荒诞臆测的欢乐呢。

这种假设的正确与否是很难肯定的。那里也许在技术文明进化方面存在着严重的障碍。行星的数量也许比我们所想象的少；那儿的生命起源，或许并不象我们实验室的实验结果所表明的那么容易；也许高级生命形式的进化在那儿是不可能的；那儿的情况也可能是这样的：复杂的生命形式进化迅速，但是各种有智能和技术的社会的形成和出现却有赖于种种不太可能有的偶然巧合，就象人类的进化取决于恐龙的灭亡和冰川期森林的消失一样，我们的祖先不就是在林中的树上尖声啼叫而不知所措吗？或者，文明在银河系中那数不清的天体上不可抗拒地一再出现，但通常是不稳定的，因此，除了极少数外，所有的文明都无法幸免于他们的技术所造成的灾难，并在贪婪与无知、污染和核战争中消亡。

进一步探讨这个重大的问题，把银河系中高级技术文明的数目粗略地估算为N，这倒是可能办到的。我们给高级文明下的定义是：通晓射电天文学的文明。这个定义即使算得上是个实质性的定义，当然也只是狭义的提法。宇宙中可能存在着无数的世界，那里的居民都是杰出的语言学家或伟大的诗人，可是对射电天文学却一窍不通，我们无望获得来自他们的信息。N能用几个因素的乘积来表达，每一个因素都是一个筛子，每个筛子都必须非常大，因为文明的数量极大：

N*，银河系中恒星的数目；

fp，具有行星系的恒星的比率；

ne，在给定的体系中就生态学而言适合生命生存的行星数；

fl，确有生命出现而在生态学以外的其他方面又适宜生命生存的行星的比率，

fi，住有智能生命且发生形式进化的行星比率；

fc，有智能生命居住，并且发展了通讯联络技术的行星的比率；

fL，兼备技术文明的行星生命期的比率。

全部写出来，方程为N＝N* fp ne fl fi fc fL，其中所有的f均为分数，取值0~1之间。它们都使N这个大数递减。

为了导出N，我们必须估算每一个量。前几个因素，即恒星和行星系的数目，我们知道得比较清楚；后面的因素，即关于智能的进化或技术社会的生存期，我们所知甚少。在这些方面，我们的估算只比臆测略胜一筹。如果你不赞同我下面的估算，那就请你自己作出选择，看看你对银河系中高级文明的数目所作的不同估算含义何在。这个方程最初是由康奈尔大学的德雷克提出的，它的一个很大的优点就在于它涉及面很广：从恒星和行星天文学到有机化学、进化生物学、历史、政治和变态心理学等各个学科。宇宙的绝大部分都包罗在德雷克的方程式之内。

通过对天空中虽然很小但却有代表性的区域的仔细计数，我们对银河系中恒星的数目N*是相当清楚了，有好几千亿颗。一些最新的估算把这个数目定为4×1011 ，其中只有极少数属于巨大的、迅速耗尽热核燃料的短寿命型星体，绝大多数能生存数十亿年或更长的时间，并在此期间稳定地发光，为邻近行星上生命的起源和进化提供适当的能源。

有证据表明，在恒星形成过程中常常有行星伴随产生，在犹如小型太阳系的木星、土星和天王星的卫星系中，在行星起源的理论中，在对双星体的研究中，在环绕恒星的吸积盘观测中，以及在恒星附近的引力摄动的一些初步调查中，都证实了这种伴随现象。许多恒星，甚至可能是大多数恒星，都有其行星。我们取有行星的恒星的比率fp为1/3，那么，银河系中行星系的总数应为N* fp≈1.3×1011 如果各个行星系都象我们太阳系一样有大约10颗行星，那么银河系中的行星世界总数将超过１万亿，这真是宇宙戏剧的一个广阔的舞台。

在我们这个太阳系内，有几个天体也许适合某种生命的生存。这当然首先是地球，大概还有火星、土卫六和木星。生命一旦发生，它就具有极强的适应性和持续性。在一个特定的行星系中，肯定有许多适合生存的不同环境，但是我们保守地做出ne=2的结论，这样，银河系中适合生存的行星数就成了N* fp ne≈1.3×1011 。

实验证明，在最普通的宇宙条件下，生命的分子基础是容易形成的，分子的结构单元能够自我复制。我们现在就不那么肯定了，例如在遗传密码的进化中，也许会有许多障碍，尽管我认为它不可能需要几十亿年的远古神秘变化过程。我们取fl≈1/3，意为在银河系中，生命至少在其间出现过一次的行星总数为N* fp ne fl≈1×1011 即有1000亿个有居民的世界。这个数字本身就是一个惊人的结论。不可，我们的计算还没到达尽头。

要选挥fi和fc就更困难了。一方面，在生物进化和人类历史进程中，为了把我们的智能和技术发展到今天的水平，就必然出现许多个别看来不太可能出现的阶段。另一方面，要往具有特定本领的高级文明进化，肯定有许多不同的途径。考虑到在寒武纪的大爆炸中所显示出来的大型生物进化中明显的困难，让我们取fi×fc≈1/100，意为在所有有生命出现的行星中，仅有百分之一最后产生了技术文明。这个估算代表了各种科学观点中的一种折衷立场。有人认为，从三叶虫的出现到对火的驯服这样一个阶段，在所有的行星系中都只不过是一瞬间的事情而已。有的则认为，即使让它进化上100亿或150亿年，也不大可能进化到技术文明阶段。只要我们把调查研究局限于一个行星上，那就不可能通过实验来解决这样的课题。将这些因素相乘在一起，我们就可以得到N* fp ne fl fi fe≈1×109 ，即技术文明至少在10亿个行星上出现过一次。但是，这与关于现在存在10亿个具有技术文明的行星的说法是截然不同的。为此，我们还得对fL来一番估算。

在行星的生命期中，具有技术文明的时间占多大的百分率呢？在地球数十亿年的生命期中，仅仅是最近几十年才出现以射电天文学为特征的技术文明。因此，迄今为止，我们行星的fL小于1/(1×108 )即小于亿分之一。说我们明天可能毁灭自己，那简直是天方夜谭。但是，假定把人类自我毁灭看成是一个典型的情况，而且毁灭起来相当彻底，以致于人类或任何其他类型的文明都不可能在太阳灭亡之前50亿年左右的时间里重斯出现，那么结论就是N=N* fp ne fl fi fc fL≈10。而且，在任何特定的时间内，银河系内只可能有少得可怜的几个技术文明同时存在。当新出现的社会取代了最近自我毁灭的那些社会时，这个稳态数目保持不变。数目N甚至可能小到等于1。如果在进入工业技术阶段后不久，文明趋向于毁灭自己的话，那么我们可能再也没有任何可以和我们进行对话的对象了，只能在我们同类生灵中互相对话。我们也正是这么做的，只是做得并不太好罢了。文明可能要经过数十亿年的痛苦进化才能出现，然后由于不可饶恕的疏忽，又自我毁于一旦。

但是，让我们来考虑一下另外一种可能、另一种前景吧：至少有某些文明学会了与高度的技术共存；以往大脑进化中难以预测的矛盾得到了有意识的解决，这就不至于导致自我灭亡了，或者，即使确实发生了重大的动乱，但后来几十亿年的生物进化又把它们恢复过来了。这种社会就可能继续兴旺地生存下去，直到晚年，它们的生存期或许可以用地质或星体进化的时间标尺来估算。如果有百分之一的文明能够成功地度过技术的青春期，在这个危急的历史关头，选择适当的道路走向成熟期，那么fL≈1/100，而N≈107 。这样一来，银河系中现存的文明数量将以百万计了。因此，在我们所担心的德雷克方程中前几个因素可能存在的不可靠性——它涉及到天文学、有机化学和进化生物学——中，无法确定的主要还是经济、政治以及在我们地球上称之为人性的问题。如果自我毁灭并非银河系文明命中注定的归宿，那么，似乎很明显，天空中就应该充满着来自各种恒星的信息宜人的嗡鸣声。

这些估算是鼓舞人心的。它们表明，从空间接收到信息本身就是一个意义深远而充满希望的征兆，哪怕我们否时还无法破译它们。它意味着，某些智能生命已经懂得如何与高度文明共存了，并且度过技术青春期也是可能的。撇开信息的内容不说，单就这一点，就为研究其他文明的必要性提供了充分的理由。

如果有数百万个文明比较无规律地遍布于整个银河系，那么离我们最近的距离大约为200光年。即使以光速传播，一份无线电信息也需要二个世纪的时间才能从那里传到我们这里。如果我们之间开始对话，那就好象是当时约翰尼斯·开普勒提出的问题，我们今天才听到答案。特别是由于射电天文学还是一门新科学，我们肯定还比较落后，而进行发射的文明比较先进，因此对我们来说，只接收而不发送的做法是更可行的。对于更先进的文明来说，二者的位置当然得倒过来摆。

我们正处在用射电探索太空其他文明的最初阶段。在一幅密集的恒星场光学照片中，可以看到成千上万颗恒星。根据我们比较乐观的估计，它们当中有一颗正是先进文明之所在。可到底是哪一颗呢？我们的射电望远镜应当朝向哪一颗恒星呢？在可能出现先进文明的数以百万计的恒星中，我们迄今为止用射电望远镜进行研究的才不过几千颗，也就是说，我们所作的努力只是所要求的千分之一左右。不过，认真的精密的系统探索工作很快就将开始。美国和苏联都已进入准备阶段。这种探索工作的费用比较低，据估计，一艘中型现代化海军驱逐舰的成本就足以应付10年之久的探索地外智能生命计划的费用。

友善的接触历来就不是人类所遵循的常规，不同文化间的接触往往是直接的、有形的；这与接收无线电信号是根本不同的两码事，后者就象接吻那样轻而易举。仔细回顾一下我们过去所做的一两件事，哪怕只是为了看清我们的前程这样做也还是有益的：在美国革命和法国革命这两段时期之间，法国国王路易十六装备了一支赴太平洋的探险队，这是一次以研究地理、经济和民族主义为目标的航行，总指挥官是彼鲁兹伯爵，他是一位在美国独立战争中为美国战斗过的著名探险家。起航后一年左右，他于1786年7月到达阿拉斯加沿岸一个现在称为利图雅湾的地方。他很喜欢那里的港口，挥笔写道：“天地间再也找不到一个能比这里提供更多方便的口岸了。”就在这个典型的地方，彼鲁兹“发现了一些野人，这些野人挥舞着白色的斗篷和各种各样的皮革，以示友好。一些印地安人荡着独木舟，在海湾里捕鱼……这些野人的独木舟不时地向我们靠拢，他们拿出鱼、海獭和其他动物的皮毛，以及他们衣服上各种不同的小装饰品，跟我们交换铁器。使我们大为惊讶的是，他们显得很善于交往，讨价还价相当老练，一点儿也不比哪个商人逊色。”

美洲的土著人的讨价还价日趋激烈。使彼鲁兹感到烦恼的是，他们还经常行窃，偷的主要是铁制品，有一次还偷制服。有天晚上，他们把在武装的卫兵守护下酣然入睡的一些法国海军军官的制服从枕头底下偷走了，手段之高超堪与著名魔术大师哈里·胡迪尼的技艺相媲美。彼鲁兹遵照王室的命令，表现得很冷静，但他抱怨说，土人“以为我们的忍耐是无限的。”他蔑视他们的社会。但双方都没有给对方造成严重的损害。等到两艘船的食品得到补充之后，彼鲁兹便驶离了利图雅湾，从此再也不到这个鬼地方来了。1788年，探险队在南太平洋遇难，除了一人生还外，彼鲁兹和其余队员都遇难了（原注：彼鲁兹在法国招募船员时，有许多聪明好学的青年报名，但却遭到拒绝，其中就有名叫拿破仑·波拿巴的科西嘉炮兵军官。这是世界历史上一个有趣的转折点。如果彼鲁兹接受了波拿巴的申请，罗塞塔石头可能就不会被发现，商博良也许决不会破译埃及象形文字，而且我们的近代历史在许多重要的方面也将大大改观）。

恰好一个世纪以后，特休格特族的一个首领考依向加拿大人类学家G.T.埃蒙斯讲述了他的祖先第一次见到白人的故事，这是一个只靠口头流传下来的故事。特林格特人没有文字记载，考依也从未听说过彼鲁兹。下面就是从考依故事演译出来的一篇文字：

一年的暮春时节，一大帮特林格特人冒险北上，来到雅库托特，从事铜的买卖。当时铁比铜更贵重，只是无法弄到货。一进入利图雅湾，四只独木舟就被波浪吞没了。当幸存的人架起帐篷，哀悼他们失去的伙伴时，两个怪物进入海湾。谁也不知道那是什么玩艺儿，看起来好象长着白色大翅膀的大黑鸟。按照特林格特人的信仰，世界是由经常伪装成乌鸦形状的大鸟创造的，这只鸟把太阳、月亮和星星从禁锢它们的匣子中放了出来。看到这只乌鸦的人全变成石头。特林格特人惊恐地逃到森林里面去躲藏起来。但是，过了一会儿，他们发观大鸟对他们并不伤害，几个胆子较大的人便慢慢爬了出来，用臭菘叶卷成的土望远镜代替肉眼进行观察，他们以为这样就不会变成石头了。透过臭菘，他们看到大鸟似乎正在收起翅膀，从它们的体内冒出成群的黑色小天使，在它们的羽毛上蠕动。

一个近于瞎眼的老勇士把人们召集在一起，宣布说，为了公众的利益，他将不惜自己的性命，要前去证实一下这只乌鸦是否真会把他的子孙变成石头。他穿上海獭皮外套，跳上独木舟，下海朝那只乌鸦划去。他爬了上去，听到了陌生的声音，他那受过损害的视力使他几乎分辨不出在他眼前活动的许多黑色形体到底是什么，也许是乌鸦吧。当他平安地回到他的同伴中时，人们涌上前去围住他，看到他能活着回来，都感到莫明其妙。他们伸手摸模他，凑上前去闻闻他，看看是否真是原来的那个老人回来了。经过反复思考，老人确信：他所看到的不是神鸟，而是人造的大木舟，那些影子也不是乌鸦，而是不同种族的人罢了。他的话，特林格特人信服了，就去参观了这两艘船，并且拿他们的皮毛去跟大船上的人交换了许多奇怪的货物，其中主要是铁器。

特林格特人用口头流传的方式保留了完全可信的准确史实，记下了他们第一次几乎以完全平静的方式与外国人当面交往的情景（有关特林格特人的首领考依的介绍说明，即使在没有文字记载的文化中，与先进文明的接触的事例也能几代流传下来。如果在数百或数千年前，地球外的先进文明访问过地球，哪后与之接触的是地球史前的文明，我们也很可以期望有某种可辩认的接触形式遗留下来。但是没有任何一个有案可查的早期技术时代的传说，可以被认为只是记述与地球外文明接触的实例）。要是有一天，我们与地球外更先进的文明遭遇上了，能大体上(哪怕谈不上某种亲善)象特林格特人与法国人的交往那么平静吗？或者，较高级的社会会彻底消灭技术上饺落后的社会吗？16世纪初叶，一种高度文明在墨西哥中部兴盛起来，如阿兹台克人那高超的建筑艺术、巧妙的记录保存法、精湛的艺术以及比欧洲任何一种都更优秀的天文历法。一见到第一批由墨西哥货船载回的阿兹台克工艺品，艺术家A.杜勒尔就于1530年8月写道：“在此之前，我从未见到过今我如此醉心的东西，我见到了……一㖊宽的全金的太阳（实际上是阿兹台克人的天文历书），同样大的全银的月亮，还有满满两舱的各式武器、盔甲和其他令人惊讶的兵器。所有这一切，比任何奇迹都更值得一看。”学者们捧着阿兹台克人的图书，目瞪口呆。有个学者说：“这些书籍简直与埃及人的书籍相差无几。”H.科特斯把阿兹台克人的首都特诺奇蒂特兰描写成“世界上最美丽的城市之一。……那儿，人们的言谈举止简直与西班牙人一样高雅，各种事情也和西班牙人一样被组织得井井有条。考虑到这些人的野蛮习性、他们对于上帝的无知以及与其他文明民族的隔绝状况，再看看他们所拥有的这一切，真是令人意想不到。”就在写下这段话之后两年，科特斯把特诺奇蒂特兰连同阿兹台克的其他文明彻底摧毁了。下面是一份阿兹台克人记载的材料：

莫克台祖玛（阿兹台克皇帝）对所听到的情况大为震惊和恐惧，对他们的食物大惑不解。而使他几乎昏厥过去的是，听说西班牙人指挥的大朗巴德炮发射炮弹时轰响如雷，使人胆颤心惊，头晕目眩。从火堆和闪光中蹦出石头一样的东西来。乌烟瘴气，臭味熏人。中弹的山头被夷为平地，化为乌有，树木被炸得碎如锯屑，好象被风一吹，就会无影无踪似的……当莫克台祖玛得知这一切时，先是惊恐万分，继而昏迷不醒，最后心力枯竭。

报告接二连三地传来，告诉莫克台祖玛说，“我们不如他们强大”“我们无法与他们匹敌”。西班牙人开始被称为“来自上天的神明。”但是阿兹台克人对西班牙人不抱任何幻想，他们用下面这样的话来描写他们：

他们脸上闪着光，像猴子一样掠夺黄金。很明显，他们对黄金贪得无厌；他们如饥似渴，欲壑难填，一心想像饥不择食的饿猪一样，用黄金去填满他们的大肚皮。因此，他们到处乱窜，翻箱倒柜，金条到手，掂量再三，占为已有。中还念念有词，彼此争吵不休。

但是，他们对西班牙人本性的洞察并没能帮助他们保卫自己，1517年在墨西哥曾出现过一颗大彗星，莫英克台祖玛深信阿兹台克神克察尔科托正以白种人的形象跨越东海回来了，他便立即处决了他的星占学家。因为这些星占学家没有预测到彗星的出现，也没有能解释它的含义。确信灾难即将临头，莫克台祖玛变得冷漠忧郁。1521年，400名武装的欧洲人和他们在当地的同盟者，利用阿兹台克人的迷信，凭借他们在技术上的优势，完全征服并彻底摧毁了100万人的高度文明。阿兹台克人从未见过马匹——在新界里根本没有这种动物，他们没有把炼铁术用于战争，也没有发明火器，但他们和西班牙人之间在技术上的差距并不很大，大概只落后几个世纪。

我们一定是银河系中最落后的技术社会。任何更落后的社会根本不会有射电天文学。如果地球上不同文化间冲突的可悲经验成了银河系的典型的话，那么我们似乎早应被消灭了，就连对莎士比亚、巴赫和威梅尔的赞赏也许也成了过眼烟云。但是，这一切并未发生。也许外星人极其友善，与其说象彼鲁兹，不如说象科特斯（扫校者注：此句不通，疑说反了）。这很可能是因为我们这个文明还未被外星人发现，尽管有各种有关未探明飞行物和古代宇航员一类的传言。

一方面，我们主张，哪怕只要有一小部分技术文明学会了与他们自己以及与拥有大规模毁灭性武器的人共处，那么银河系现在就应有无数的先进文明。我们已经进行了慢速的星际飞行，并把快速星际航行定为人类可能达到的目标。另一方面，我们又认为，还没有可信的证据表明目前地球是否被外星人访问过，将来会不会有外星人前来访问。这二者不是相互矛盾吗？比如说靠地球最近的文明远在200光年以外，那么，他们以近于光速的速度航行，则只需200年时间就可以从那里来到地球。即使以百分之一或千分之一光速航行，邻近文明的生灵也应该在地球上开始有人类生存至今的期间到达地球了。可他们为什么还没来过这里呢？答案可能是多种多样的。也许，我们这里正是头一个技术文明的社会呢，虽然这种想法是违背阿里斯塔恰斯和哥白尼的遗言的。在银河系的历史上总得有某一种文明首先问世。我们相信，至少有些文明能避免自我毁灭。也许这种信念是错误的，也许星际宇宙飞行中存在某种无法预料的困难——尽管对于以比光速低得多的速度所进行的飞行来说，要弄清究竟是什么样的障碍并非易事。也许，他们可能就在地球上，只是由于某种银河系的规矩的约束——尊重某种不干涉正在崛起的文明的道德规范，他们隐藏起来了。我们可以设想，他们正好奇地、不带偏见地观察着我们，以确定我们今年是否又能设法避免自我灭亡，就象我们注视一碟琼脂中的细菌培养液一样。

但是，还有另外一种解释与我们所知道的一切相一致。如果在许多年前，200光年以外的地方出现了高级的星际空间的文明，那么除非他们到过我们这里，否则就毫无理由认为地球有什么特别之处。没有任何人类技术的产物，哪怕是我们的无线电发射，即使以光速传播也还来不及传播到200光年远的地方去。从他们的现点来看，所有邻近的恒星系对于探索和开拓殖民而言都或多或少具有同样的吸引力（也许会有许多到恒星去的推动力。如果我们的太阳或者邻近的恒星即将变成超新星，一个星际飞行的大规划也许会突然变得有吸引力。如果我们非常先进，发现银河系核心即将爆炸的迹象，就可能认真考虑如何进行穿越银河系或星系之间的星际飞行。这种宇宙的激烈变动经常会发生，以至于在空间流动的文明可能不是罕见的事情。即使如此，他们仍是不大可能到达这里）。

正在崛起的技术文明，在对本行星系进行探测和发展星际飞船技术之后，慢慢地总会对附近的恒星开始试探性的探测。有些恒星可能没有相应的行星，它们大概都是些巨大的气体世界，或者是很小的小行星。其他的恒星可能伴有一定数量的行星，但有的也许已经有生物居住，或者大气有毒，或者气候不佳。在很多情况下，殖民者们可能不得不对世界进行改造——或者如我们从狭义观点所说的进行地形改造——以使它变得暖和、舒适。改建行星是需要时间的。偶尔也可能发现和开拓一个本身已经很适合居住的世界，利用行星资源在当地建造星际飞船，那将是一个缓慢的过程。最后，第二代的探测和开拓飞行将朝着尚无人迹的恒层起飞。这样，文明可以慢慢地行进，就象地球上枝藤植物的蔓延一样。

可能在将来某个时候，随着第三或更高级殖民开拓阶段对于新世界的开发，将发现独立扩展的文明。很有可能它们已经通过无线电或其他遥感手段彼此进行过接触了。即将来临的可能是不同类型的拓殖社会。可以预料，具有不同行星需求的两个扩展的文明被此将互不干扰，它们以互相交叉的形式扩展，而不互相冲突。他们也许会合作探索银河系的某个边远区域。即使是邻近的文明，也可能要花费数百万年的时间去从事这种独立的或共同的开拓殖民冒险事业，而不会与我们这个无名的太阳系邂逅的。

除非人口数目有所限制，否则任何文明都不可能维持到星际航行阶段。人口显著膨胀的社会，都非得把所有的能源和技术技能集中用来养活和照顾好本行星上的人口不可。这是一个非常强有力的结论，而且完全不以某个特定文明的个性为转移。在任何行星上，不管它的生物学或社会体系发展到什么程度，人口指数的增长必将耗尽一切资源。反之，从事严肃的星际探险和开拓殖民事业的任何文明，一定已经在许多代人中，把人口增长率控制在零或非常接近于零的范围内。哪怕在成为某种繁荣的乐园，而且对人口迅速增长的严厉批评业已停止之后，人口增长率低的文明也需要很长时间才有可能开拓许多新世界。

我和我的同事成廉·纽曼计算过，如果在100万年前，人口增长率低的空间游牧文明已出现在300光年远的地方并向外扩张，开拓适宜的殖民世界，那么，他们的勘测星际飞船也差不多只能到现今才进入我们太阳系。但是，100万年可是一段非常漫长的时间啊。如果离我们最近的文明还没有100万年的历史，那他们就还到不了我们这里。一个200光年半径的球体内包含了20万个恒星，以及数目大概与此相当的适宜开拓殖民的世界，按照事物发展的通常进程，只有在20万个其他的世界被开拓殖民之后，我们这个竟然藏有土生土长文明的太阳系才会被偶然发现。

对于一个文明来说，100万年的历史意味首什么呢？我们的射电望远镜和宇宙飞船已有数十年的历史，我们的技术文明则已有几百年的历史，具有现代计算方式的科学观点已有数千年历史，普通的文明则已有数万年的历史，人类在这个行星上的进化只是在数百万年前才开始的。按类似于我们目前技术的进展速率来看，我们与数百万年之久的高级文明之间的差距，就象非洲森林中的小猿或弥猴与我们之间的差距一样大。我们会认可上述猿猴的存在吗？一个比我们先进100万年的文明会对开拓殖民或星际空间飞行感兴趣吗？由于某种原因，人们的生命期是有限的。生物和医学科学的巨大进步可能会揭示这个原因并找到适当的补救办法。我们对宇宙飞行如此感兴趣，是不是因为这是一条能使我们跨越自己有限的生命期而与世长存的途径呢？基本上由不朽的生命组成的智慧生命，会不会认为进行星际探测从根本上说是十分幼稚的呢？外星文明之所以至今还没有光临地球，也许是因为在浩潮的空间中散布着大量的恒星，从而使邻近的文明到达地球之前就迁情于其他星球，或者它本身已经进化成我们所无法探测的形式了。

科幻小说和飞碟文学的共同特点是把外星人假设为大体上像我们一样能干。也许他们有某种不同类型的飞船或射线枪，但在战斗中——科幻小说总是喜欢描写文明之间的战斗——我们和他们总是势均力敌的。事实上，两个星系的文明几乎不可能在同一（发展）水平上相互作用。在任何对抗中，总是一个完全支配另一个。 200万年是一个很长的时期，如果某个先进的文明执意前来我们太阳系，那我们是无计可施的。他们的科学和技术一定大大超过我们。有人担心，我们可能接触到的先进文明恐怕是不善的。这种担心是毫无意义的。情况更可能是这样，即他们之所以能生存如此之久，这个事实本身就意味着他们已学会与他们自己以及与其他文明共处。我们如此害怕与外星人接触，大概只不过是我们的落后状态的反映，是我们对自己曾在历史上蹂躏过比我们稍为落后的文明而感到良心上不安的一种表现，我们还记得哥伦布和阿拉瓦克人、科特斯和阿兹台克人，甚至还有在彼鲁兹之后的特林格特人几代人的命运。我们对往事记忆犹新，对未来忧心忡忡。但是，如果星际舰队在我们的上空出现时，我预料我们又会对他们非常殷勤的。

有一种更为可能的完全不同的接触方式，即一种我们已经讨论过的情况：通过无线电，我们接收来自空间另一种文明的丰富而复杂的信息，这样至少在一段时间之内不与他们发生有形的按触。在这种情况下，发射信息的那个文明就无法知道我们是否已接收到他们的信息。如果我们发现所收信息的内容令人不快或带恫吓性，我们大可不必答复。但是，如果所收信息富有价值，那么，它对我们文明的影响将是不可估量的——它使我们得以洞察外星的科学和技术、艺术、音乐、政治、道德、哲学和宗教，尤其使我们得以深入了解人类生存条件的非地方性。我们将学会别的可能的生存条件。

因为我们愿意与其他任何的文明共享科学和数学的成果，所以，我相信，理解星际电报是最容易解决的问题之一。但要说服美国国会和苏联部长会议为探测地外文明提供资金，却是一个难题。实际上，文明也许可以分为两大类别：一类文明中，科学家们无法说服非科学家们授权探测地外文明，精力只能用于内部事务，世俗的成见是不可动摇的，社会躇踌不决，并且，重新放弃了探测恒星的努力；另一类文明中，主张与其他文明进行接触的远见卓识受到广泛的理解和支持，大型的研究计划得以实施。

这是人类所致力的极少数努力之一，这种努力即使失败了，也是一种成功。如果我们打算并进行了对包含有数百万颗恒星的地球外无线电信号的精确研究，即使一无所获，我们也可以断言银河系的文明就是有也是极为稀少的。这是对我们地球在宇宙中地位的一个检验，它可以雄辩地证明，我们行星上的生灵是多么稀少。可以在人类历史上首次标明我们每个人的个人价值。如果我们得以成功了，那么，我们人类和我们行星的历史就将会完全改观。

外星人不难发出一个清晰的人工星际电报。例如，所用的头10个质数——即只能被它们自己和被1除尽的数字——是1、2、3、5、7、11、13、17、19、23。任何天然的物理过程都能发射只包含质数的无线电信息，这看来是极不可能的。如果我们接收到了这样一种无线电报，我们就可以推断，说那里的文明至少是对质数感兴趣的。但是，情况最可能是这样的：星际通讯用的是某种“羊皮纸”，就象古代作家缺乏纸莎草纸或石头时，就把他们要写的内容重写在原先有字的羊皮纸上。可能在邻近的频率或更快的时标中，会有另外的信息，它传播的其实是一种入门性质的内容，以帮助收听者理解星际演说的语言。进行发射的文明因为无法知道我们何时收听他们的信息，所以他们总是反复重播入门性质的内容。那么，真正的内容是在“羊皮纸”的深层，即写在呼唤信号和入门内容的下面。无线电技术容得下该电报那不可思议的丰富内容。也许，当我们打开接收机时，会发现他们正在播送《银河系百科全书》的第3267卷。

我们将揭示其他文明的本质。宇宙中总会有许许多多的文明存在，它们由与我们这个行星上任何东西都不同的有机体组成。他们对宇宙的看法也可能多少会有些不同。其艺术和社会职能也与我们的不同。他们感兴趣的东西，我们过去从未想过。通过比较彼此的知识，我们会取得无可估量的进步。通过把我们最近获得的信息分门别类地存入计算机的记忆，我们应能弄清银河系的哪个地方存在着哪种文明。不妨设想一下，有那么一台巨大的银河系计算机，一个多少算是银河系中所有文明的本质和活动信息的最新贮存库，一座宇宙生命的巨大图书馆。也许，在《银河系百科全书》的内容中，既有一整套对这种文明所作的总结。即使我们成功地翻译了这部百科全书，这些文明的信息仍然是莫测高深，令人种往，可望而不可即。

不管我们准备花多长的时间作准备，我们最终将做出决定，给地外文明发出回音。我们将发射一些有关我们自身的信息——最初只是一些基本的东西——作为长期星际对话的开端。因为星际空间距离如此漫长而光速是有限的，所以这场对话只能从我们开始，而由我们遥远的后裔去继续进行。总有一天，在某个遥远恒星的某个行星上，一个与我们每个人的差别都很大的生命，也许会要求我们向他们发送最新版本的《银河系百科全书》，以获得刚刚加入银河系文明共同体的这个最新社会的一些资料。

第十三章 为地球呼吁

整日面对著死，目睹残酷的奴役和压迫，何必自寻烦去探索星体的奥秘呢？——引自蒙塔古著作中阿那克西米尼(公元前600年)向毕达哥拉斯提出的一个问题

充满星球的太空多么浩瀚，与其他星球相比，我们的地球多么渺小。但是，我们的一切宏伟的计划，一切航行，一切战争，却都是在地球这个小小的舞台上进行的。那些不惜牺牲无数生灵而发动战争的王公贵族真该好好地反省一下，他们的野心充其量不过是成为世界的一个可怜的小角落的主人。——引1690年惠更斯所著《关于星球世界及其居民和生命的新猜想》

太阳对我们说：“我把光明撒向整个世界；在你们感到寒冷时，我给你们送去了温暖；我使田野肥沃，牛羊成群；每天我都要环统地球一周，为的是更好地了解你们的需要，并满足你们新的需要，以我为榜样吧！”——引自加西拉蒙·德拉贝加1556年所著《王家纪事》中的印加神话

如果追溯到千百万年前，我们就会看到：具有顽强求生意志的小生物从海洋潮间带泥泽中挣扎出来，它们在残酷的斗争中不断改变形态，增强本领，从爬行进化到自信地行走在大地上，一代又一代地奋斗，终于适应了空气环境，活动在大地那无边的黑暗之中；它们在恶劣的气候和饥馑中改变自己的形态，变得越来越与我们形似；它们朝着难以置信的目标，坚持不懈地努力，不断扩展自己，强化自身，最后变得与我们相差无几。至今，在我们的头脑中、血管里都有着它们的烙印……。那种认为过去的一切只是一个新阶段的起点，现有的一切都只是晨曦的亮光，都可能是正确的。那些认为人们的头脑所想到的一切都不过是临醒前的梦境，也可能是正确的……脱离了我们的门第观念，思想将会产生飞跃，并将反过来影响我们，扩展我们狭隘的眼界，使我们更好地认识自身。在漫漫的时间长河中，这样的一天一定会到来。那时，我们想象中的还孕育在人类肢体中的生命能够屹立在这个星球上，笑着向太空张开双臂，就象我们现在站在小凳子上一样。

——H.G.威尔斯1902年所著《发现未来》，见《自然》杂志第65卷，第326页

人类发现宇宙，犹如近在昨天。百万年来，我们的祖先都只知有大地，不晓得天外有天。只是到了 1000 年前， 尤其是阿里斯塔恰斯时代以后，我们才不得不承认，我们并非位于宇宙的中心，并非是宇宙的主宰，而只是生活在一个无足轻重的脆弱的小天地之上，湮没在广阔无垠、永恒不变的宇宙大海之中，漂游在千亿个星系、上百兆亿个星球之间。我们斗胆检测了一下这“海水”；结果发现宇宙之海竟与我们有不解之缘。我们竟是由星尘演变来的。追本溯源，人类的产生和进化，都与遥远的宇宙中发生的事件有关。因此，我们探测宇宙的航程，实际上是一种自我发现的过程。

正如古代神话所说的，人类既是天之子，也是地之子。人类在地球生存的过程中，逐步继承了危险的进化包袱：对侵略和陈规陋习的嗜好和媚上仇外的习性，这对人类的生存是很不利的。但是我们也学会了同情别人、热爱子孙后代、渴望从历史中汲取教训，充分发挥自己的聪明才智——这些是我们得以生存和繁荣的有力武器。人类本性中的哪一方占上风尚无定论；尤其是当我们的眼光、理解力和思想境界只局限于地球，甚至只局限于地球上其一个小部分时，就更没有定论了。然而，宇宙的无穷奥秘，还要靠我们去发掘，因为至今尚无迹象表明，地球以外存在更高级的生命。这使我们不由得怀疑，象我们这般的文明是否总是轻率地、不可逆转地走向自我毁灭。从宇宙空间观看地球就无所谓国界了。假如地球是一个脆弱的蓝色发光体，在群星的辉映下正在衰变成一个不显眼的光点，那么种族主义、宗教主义和大国沙文主义就难以维持了。宇宙旅行能使我们的眼界开阔。

在有些世界中，生命从未产生过，而在另一些世界上生命已经由于意外的宇宙灾祸而焚灭。但我们的世界却格外幸运，我们不仅还很好地生存着，而且还强有力地、牢牢地控制着我们的文明和人类自身。如若我们不为地球呼吁，还有谁来为它呼吁呢？如若我们不为自己的生存承担责任，那么要由谁来承担责任呢？

人类正在进行着一个巨大的冒险，如果成功，这个冒险既象土地的开拓或从树上迁居地上一样重要。我们正在犹犹豫豫地打破地球的桎梏，隐匿一点地表现在对地球上头脑比较原始的同类的对抗和征服上，显露一些地表现在到其他星球上去旅行及倾听来自遥远星球的信息。这两个方面又是密不可分的。我认为，它们还是相辅相成的。但我们的精力却更多地注重于战争。嗜好互相猜疑，几乎毫不关心人类或地球，这无异于毁灭人类自己。正因为我们所做的事是如此可怕，我们就不愿去多加考虑。但是，如果我们不愿去考虑，又怎能加以纠正呢？

所有思想健全的人无不为核战争而担心，可是每一个技术先进的国家都在计划着核战争。尽人皆知，进行核战争是发疯的行为，但每一个国家又总有种种借口（发动战争）。世界上存在着一种可怕的连锁反应：第二次世界大战初期，德国人正在研究原子弹，美国人因此赶紧造出了第一颗原子弹。既然美国拥有了原子弹，苏联也就要造原子弹。接着，英国人、法国人、中国人、印度人、巴基斯坦人……就一一起而效尤。到二十世纪末，许多国家都将拥有核武器。要设计核武器并不难，裂变物质可以从核反应堆得到。核武器几乎成了一种家庭手工业。

第二次世界大战时使用的常规炸弹当时称为巨型炸弹。这种炸弹内装20吨TNT炸药，能摧毁整整一个街区。在第二次世界大战中，所有城市承受的炸弹总共约有 200 万吨，1939～1945年之间投下的这种巨型炸弹达10万枚，200万吨，考文垂（英格兰）、鹿特丹（荷兰）、德累斯顿（德国）和东京（日本）都遭到了狂轰滥炸，造成了无数的伤亡。但到了二十世纪后期，只要爆炸一颗普普通通的热核炸弹，就能释放出 200万吨的能量， 即一颗这样的炸弹，就能产生第二次世界大战中所投炸弹的破坏力。可世界上的核武器数量已何止成千上万！到二十世纪九十年代，美苏两国的战略导弹和轰炸机的弹头将瞄准15 000个以上的预定目标。这样，地球将没有任何安全的绿洲了。死神正在耐心地等待有人去摩擦神灯。这些武器释放的能量将远远超过100亿吨。如此巨大的破坏力不是在6年的时间内，而是在几个小时内释放出来，相当于在地球上的每个家庭头上落下一枚巨型炸弹，等于在一个悠闲的下午每秒钟发生一次第二次世界大战。

核爆炸的直接杀伤力是冲击波，它能摧毁数公里以内的坚固建筑物。其次是原子爆炸产生的巨大烈焰、伽马射线以及中子流，它们能把路过的人的五腑六腑烧焦。第二次世界大战快结束时，美国在广岛投下了一颗原子弹。一位幸免于难的日本女学生，据其目睹情景写道：

天昏地暗，我听到了其他同学哭爹喊娘的呼喊。在一座桥基旁以前挖掘的大水池中，我看到一位母亲在恸哭，她高高地托着一个裸体的婴儿，孩子被烧得浑身通红。另一位母亲则一边抽泣着，一边让她的宝宝凑近她那被灼伤的乳房。许多学生站在水池里，只有头露出水面，他们紧握双拳在空中挥舞，凄惨地尖叫着，呼喊着自己的双亲。所有过路者都浑身带伤，无一例外，没有一个人能够伸出援助之手。人们的头发被烤得卷曲起来，变了颜色，沾满了灰烬。人们的模样变得千奇百怪，简直不象是这个世界的生灵。 与稍后的长崎爆炸不同，广岛的原子弹是在远离地面的空中爆炸的，因此它产生的放射性尘埃数量少得多。1954年3月1日，在马绍尔群岛的比基尼基地所进行的核爆炸产生了比预料高得多的放射性尘埃。巨大的云状放射性尘雾降落在 150 公里以外的朗格拉普环礁上。当地的居民把这次爆炸比喻为在西边升起的太阳。若干小时后，放射性尘埃雪片般撒落到朗格拉普环礁上。但人们受到的平均辐射量只有 175 拉德左右，还不到一般人致死量的一半。由于爆炸试验远离人群，死亡的人并不多。但是，人们吸入的放射性锶浓缩在骨头中，放射性碘则渗入了他们的甲状腺，以致事过不久，当地有三分之二的儿童和三分之一的成年人患上了甲状腺异常，以及发育迟缓和恶性肿瘤等疾患。作为补救措施，马绍尔群岛上的居民受到了专门的医护。

在广岛投下的原子弹的爆炸力只相当于 13000 吨TNT，而比基尼核试验的爆炸力也只有1500万吨TNT。假如爆发全面的热核战争，那么就会有相当于 100 万个广岛那样的原子弹落到世界各地。广岛的原子爆炸杀死了大约10万人。按这样的致死率，全面的热核战争则足以杀死1000亿人。而到二十世纪末，地球上的人口还不足50亿。（扫校者注：事实是60亿） 当然，在这样一场核战争中，不见得人人都会死于冲击波、爆炸烈焰、辐射线和放射性尘埃。不过，过得了初一，过不了十五，因为放射性尘埃会存在相当长一段时间，百分之九十的锶－90衰变要96年，铯－137要 100 年，碘－131要一个月。

核战争的幸存者将可目睹不可思议的后果。高空中的氮将会烧掉并变成各种氮的氧化物，从而消耗掉高空大气层中的大部分臭氧，使大剂量的太阳紫外线透过大气层（原注：这一过程与烟雾喷射器中的碳氟化合物推进剂对臭氧层的破坏类似，但危险得多。因此许多国家禁止使用烟雾喷射器，这也被用来解释由于几十光年以外超新星的爆炸造成恐龙的灭绝）。这骤然增加的紫外线通量可能要持续若干年，它会导致皮肤癌，对于浅色皮肤的人尤其如此。更为严重的是，还不知会对地球的生态发生什么影响。大大增加的紫外光会毁灭庄稼，杀死大量的微生物。我们还不能确切地预测究竟是哪些生物、有多少种生物会罹难，也不知道其后果有多么严重。我们现在所能知道的，只是被杀死的将是处于巨大生物结构底层的生物，而人类将在这样的生物结构的顶端苟延残喘。

在一场全面的核战争中，喷入空中的尘埃将会反射太阳光，从而使地球稍许变冷。但是，哪怕轻微地变冷也会在农业上产生灾难性的后果。鸟类比昆虫更易受射线的伤害，虫灾将进一步造成农业的紊乱，这可能是核战争的后果之一。还有另一种值得忧虑的灾祸，全世界的瘟疫都是地区性的，到了20世纪后期，死于瘟疫的人已经不会太多了，这倒不是不存在瘟疫了，而是人的抵抗力增强了，然而，热核战争中产生的辐射至少会削弱人体的免疫系统，从而降低人们抵抗疾病的能力。从更长期的效应来看，由于发生变异，会产生新的微生物和昆虫。这对于任何幸免于核灾难的人都可能会造成更深远的麻烦。经过一段时间，当隐性变异重新组合并且表达出来，可能会产生新的可怕的人种来。隐性变异一旦表达出来，往往是致命的，只有少数不是如此，痛苦将接踵而至，心爱的人不断去世，无数的烧伤患者、瞎子、四肢不全者，惨不忍睹；疾病、瘟疫横行，空气和水体长期滞留着放射性毒素、恶性肿瘤、死胎、畸形儿，比比皆是；缺医少药，文明荡然无存。我们本该避免的一切，却都无可避免地发生了。

L. F.理查森是一位对战争问题颇有研究的英国气象学家。他想搞清楚触发战争的原因。战争与天气有某种相似之处。两者都很复杂，但却都有规律可循。这就说明，它们并非不可改变，而是可以认识和控制的自然体系。要了解地球的天气，首先就必须搜集大量的气象资料，就必须搞清天气的实际变化。因此，理查森认为，要搞清战争的规律，其研究途径无疑与研究天气相同。因此他搜集了1820年到1945年期间在我们这个可怜的地球上爆发的几百次战争的资料。

理查森的研究成果发表在一本题名为《直接冲突的统计学》的遗著中。由于他竭力想弄清可能发生造成特定数量伤亡的战争所需的时间，他为一场战争的规模规定了一个指数 M，并用这个指数来度量战争直接造成的死亡人数。假如 M＝3， 那就只是一场小规模的战争，死亡人数只不过1000人(103 )。假如 M＝5 或 M＝6，则说明战争的规模大得多，战争中据有10万人(105 )或100万人(106 ) 死亡。第一次世界大战和第二次世界大战的指数都较大。他从这项研究中发现，一场战争死亡的人越多，这样的战争就越不可能发生。人们等待目睹这场战争的时间就越长，就象猛烈的风暴不如阵雨频繁一样。

理查森认为，假如不断降低 M 值，直至使M＝0， 就可以大致估算出世界的凶杀死亡率，即每隔 5 分钟，就有一人被谋杀。上述情况说明，不仅从次要的角度，而且我认为从最深刻的心理角度来看，战争就是大规模的凶杀。当我们的安宁受到威胁，我们的前程受到挑战时，我们——至少是我们当中的一部分人——会不由得怒火万丈。国家受到类似的威胁时，他们有时也会愤慨万分，但在这种情况下，这种愤怒往往是那些谋求权益和私利的人激起的。但是随着凶杀手段的改善及战争威胁的不断增长，必须使许多人同时进入极端激怒的状态，才能形成一场大战。一般说来，因为宣传工具掌握在国家手中，国家不断作出这样的安排（但核战争的情况是个例外，因为极少数几个人就能触发一场核战争）。

在这里，我们看到了感情和有时被称之为人的善良本性之间，在古代爬行动物控制发怒的头脑部分——R 复合体，与近代哺乳动物及人类的相应大脑部分——边缘系统和大脑皮层之间的矛盾。当人类小群地生活，当我们的武器较为简陋时，一个愤怒的士兵只能杀死几个人。随着技术的进步，战争的手段也进步了，同时我们自己也进步了。我们学会了控制自己的恼怒、挫折和绝望的感情，而且在世界范围内改善了不公正的状况。但是，我们现有的武器能够杀死几十亿人，难道我们改善的步伐就够快了吗？在理智教育方面就没有问题了吗？对于战争的起因我们做过勇敢的深入的探讨吗？

人们通常所说的核遏制战赂，最显著的特点就反映了人类远祖的野蛮性。当代的政治家亨利·基辛格说过：“遏制，主要应该是心理上的遏制。为了达到遏制的目的，深谋远虑的威胁比明目张胆的恫吓更有效。”然而真正有效的核威胁，有时还包含非理性的姿态，即对核战争恐怖的无知。这样，当非理性的姿态使得一场全面对抗成为似乎不可避免之时，你的对手便被迫屈服于争端的焦点，而不是进行这场对抗。采取令人置信的非理性姿态的主要危险在于，要想成功，你就得装得十分逼真。而过一段时期之后，你便习惯于此了。于是，你就会弄假成真。

以美苏为首的全球恐怖均势是以地球上的全体居民作为人质的。两国各自对对方的行为设置一定的容许限度，各自警告对方，一旦超越了这个限度，核战争便会一触即发。不过，这种限度时时在变化。对于变化了的新限度，双方务必心领神会。它们各自都在扩大自己的军事优势，但这种扩大不是以露骨的、使对方深感不安的方式进行的。它们一直在互相试探对方的容忍度。例如，核轰炸机在荒凉的北极上空的飞行、古巴导弹危机、反卫星武器试验、越南战争及阿富汗战争等等。这不过是从一系列的令人担忧的例子中略举一二而已。全球的恐怖均势是一种极其微妙的平衡。这种均势取决于不出岔子、不犯错误、不爆发爬行动物的兽性。

其实，核武器及其发射系统的不断完善，迟早会把地球推向灾难的深渊。许多美国和来自欧洲的移民科学家，当初研制出了第一代核武器，如今却深为他们放出的这个恶魔而焦虑不安。他们极力呼吁在全世界范围内销毁核武器，但无人理会他们的呼吁。美苏两国都憧景取得战略的优势，开始了核军备竞赛。

与此同时，国际上大规模破坏力的非核武器贸易正在蓬勃发展，人们诡称之为“常规武器”。在过去的25年中，扣除通货膨胀率后，国际上每年的武器贸易额从3亿美元猛增到200亿美元以上。仅以有完整资料的1950～1968年的情况为例，世界上每年平均发生数次涉及到核武器的意外事件，虽然核爆炸的意外不超过1～2次。苏联、美国和其他一些国家的军火工业规模庞大，强大有力。美国的军火工业包括了一些著名的民间制造公司。根据一份材料估计，同样技术用于军火工业的利润比民用工业要高出百分之三十到五十。另外，在军火工业中费用的超支是许可的，其程度在民用工业中则被认为是无法接受的。在苏联，大量的人力、物力、注意力和精力都投入武器生产之中，这与不太重视消费品生产的情况适成鲜明的对照。据某些人士估计，世界上几乎有一半的科学家和高级工程技术人员完全或部分地为军事工业服务。从事毁灭性武器的研制人员，所获得的工资、享受的特权以及可能拥有的荣誉，都是同行中最高的。对武器研制的保密，在苏联保持得特别长，这意味着研制人员对其工作几乎不承担任何责任。他们受到保护，他们的名字也从不张扬。保守军事秘密的需要使军人在所有社会中成为最难以监察的一部分公民。假如我们不知道他们在做什么，我们就很难阻止他们的行动。由于报酬十分优厚，也由于敌对双方的军火工业在某些可怕的共同点上互相勾结，世界从而会被引向彻底的毁灭。

每一个大国对于拥有和贮备毁灭性武器都具有可以大肆宣扬的理由。常见的理由包括毫无道理地认为潜在的敌人品质卑劣、修养低下（与可靠的同盟者正相反），或者认为别人，而决不会认为自己有征服世界的野心。每个国家似乎都有一系列的禁区，绝对不许它的人民和追随者越雷他—步。在苏联，这些禁区包括资本主义、上帝和有损国家主权的言行；而在美国，则包括社会主义、无神论和损害国家主权的言行。世界各国，概莫例外。

对于一个不偏不倚的天外观察者，我们该如何解释全面的军备竞赛呢？对于最近不断研制的卫星武器、粒子束武器、激光武器、中子弹、巡航导弹，以及拟议中在所有盟国建造成千上万个地下发射井、装备洲际弹道导弹，对这一切，我们又如何解释呢？难道一万个瞄准好目标的核弹头是为了改善我们生存的前景吗？我们如何对这个星球的居民交待呢？我们都听到过核超级大国振振有词的理由，我们也知道谁在为本国的利益辩护。但是，谁来为人类辩护呢？又有谁来为地球辩护呢？

人脑质量的三分之二位于大脑皮层，主管直觉和推理。人类是群体进化而来的，因此喜欢有人作伴，互相体贴。我们互相合作，利他主义根植在我们心间。我们对自然界某些部分已有了出色的认识，有足够的动机携手共事，也有足够的能力找出合适的方法来把事情做好。例如我们确想认真地对待核战争，以避免我们的蒸蒸日上的社会出现全面崩溃，难道我们不该考虑重建我们的社会结构吗？从外星人的角度来看，地球上的文明在最紧迫的问题上正处于毁灭的边缘：无法维持地球居民的生命、安宁和幸福。因此，难道我们还不应该在所有的国家里，尽力探究改变传统的办事方法的途径吗？还不该从根本上重新建立经济的、政治的、社会的和宗教的结构吗？

在如此令人不安的选择面前，人们总是尽量冲淡问题的严重性，总是认为那些担心世界末日到来的人是杞人忧天。人们还认为，要进行社会结构的重大改变是不切合实际的，或者是违反“人性”的，好象只有核战争才是切实可行的，好象世界上只有一种人性。全面的核战争还没有发生过，人们由此得出结论，大概将来也决不会发生。但是要知道，这种战争我们只能经历一次啊！真到那时，一切都将悔之莫及。

美国是极少数几个真正支持一个控制军备竞赛机构的政府之一。但从国防部的预算（1980年达1530亿美元）和军备控制及裁军署的预算（每年 180 万美元）来看，人们对这两者的相对重要性就一目了然了。一个有理性的社会难道就不能多花些钱用于互相了解，用于防止而不是用于准备下一次战争吗？要研究战争的起因并不难，在现今的世界上，人们的相互理解是极为可怜的，这很可能就是自从埃凯德的萨根王（校者注：公元前2600年巴比伦闪米特人的埃凯德王国的建立者，在此他或许是某个战略计划的代称）时代以来，裁军预算就始终处于可有可无状态的缘故。细菌学家和医生研究疾病主要是为了给人治病，他们并不仅仅是为了寻找病原体。让我们在研究战争时，象爱因斯坦说过的那样，把它当作给孩子治病来对待。如今，核武器的大量增加以及反对核裁军的势力已威胁到每个人的安全，因此，不存在任何特殊的利益，特别的例外。人类的生存全靠我们用智慧和资源来掌握自己的命运。

我们——地球上所有的人，作为核武器的人质，都必须大力进行关于反对常规战争和核战争的教育。同时，我们还必须教育我们的政府。必须明白，只有科学技术才是确保我们生存的可靠工具。我们要敢于向传统的社会、政治、经济和宗教挑战。此外，我们还必须真正懂得，全世界的所有民族都一样是人。诚然，要做到这一点并非轻而易举。但是，就象爱因斯坦在他的建议被当作不切实际或不符合“人性”时多次重复回答的那样：我们又有什么其他的抉择呢？

哺乳动物的天性是喜欢用鼻子、用舌头去触摸和亲吻幼仔，也喜欢把幼仔抱在怀里，对他们百般爱抚和珍爱。而这些行为在爬行动物中是极难见到的。假如在我们的头脑中，R-复合体和边缘系统真的处于一种不稳定的休战状态，且带有其祖先的偏好，我们可以期望充满柔情的父母挚爱能激发哺乳动物的天性，而缺少抚爱则会引起爬行动物的兽性。某些证据表明，情况确实如此。哈里·哈洛和玛格丽持·哈洛通过实验室实验发现，如果把猴子单独养在笼子里，即使它能看到其他的猴子，听见它们的声音，闻到它们的气味，笼子里的猴子也会变得惊恐不安、爱发脾气、撕抓自己以及表现出其他一些反常的性格。在儿童中也观察到同样的现象，尤其是在因为得不到大人的抚爱（通常是在孤儿院里）而受苦受难的孩子们中，这种现象非常明显。

精神病专家J.W. 普雷斯考特别出心裁地对 400 个工业化前期社会进行过一次国际性的统计分析。结果发现，孩子们得到充足的抚爱会使他们厌恶暴力行为。即使只得到一般抚爱的孩子，只要青春期的某些必要的活动没有受到压抑，成年后也会厌弃暴力行为。普雷斯考特认为，假如在人生的两个关键时期，即婴儿期和青春期，享受不到欢乐，这些人长大成人后就容易嗜好暴力。在人们普遍相亲相爱的地方，盗窃、有组织的宗教活动、对财富仇视以及虐待行为等都不会普遍发生。在虐待孩子盛行的地方，奴役现象，行凶杀人、折磨和残害对手、深信男尊女卑以及崇拜一两种超自然的事物就会屡见不鲜。

尽管我们可以作出某些推测，但我们对人的行为的认识还不足以确定这些关系的机制。然而人们的相互关系却是至关重要的。普雷斯考特写道：“在一个社会中，假如人们都能爱抚孩子，那么这个社会变为嗜好暴力的可能性就只占百分之二。偶然发生例外的可能性的比例为125 000：1。我找不出任何其他试验性的变数具有如此高的预见性。”孩子盼抚爱，此乃人之常情。如果年青人能按他们的意愿行事，社会发展的结果就会是：成人很难容忍侵略、领土扩张、追求陈规陋习和社会等级制度（当然，在孩子们成长的过程中，他们也许会经历这些卑鄙行为的折磨。假如普雷斯考特的观点是正确的，那么在一个核武器泛滥成灾的时代，虐待儿童就违反人性了。同时，我们每个人都应责无旁贷地为世界的未来作出贡献，方法就是对我们的孩子给以真挚的抚爱。

如果奴役、种族主义、厌女癖和对暴力的嗜好是彼此互相关联的话，正如对个人的性格、人类的历史以及跨文化的研究所说明的那样，那么就还有乐观的余地。在我们的社会中，近来发生了重大的变化。延续了几千年的奴隶制，在过去的两个世纪内通过震撼世界的革命已近于绝迹。千百年来地位低下的妇女一直毫无政治地位和经济权力，如今，哪怕在最落后的社会里，也都逐渐取得了与男子平等的地位。一些较大的侵略战争在现代史上第一次因侵略国人民的反战而部分地得到了制止。陈旧的民族主义热情和侵略主义的荣誉感已开始失去号召力。另外，也许是因为生活水平的提高，孩子们的待遇普遍地好转起来。仅仅在几十年的时间内，席卷全球的变化开始朝着有利于人类生存的方向发展。人们开始觉悟到，我们都属于一个物种——人类。

生活在亚历山大图书馆创建时期的西奥菲拉斯塔写道：“在上帝面前，迷信是懦弱的表现。”在我们居住的宇宙里，各种原子在星球的中心孕育；每一秒钟都有上千个恒星诞生，在年青的行星的空气和水中，阳光和闪电使生命大放吴彩；有时一个星体还没走完银河系的一半路程就在太空中爆炸，为生物的进化提供所需的原料；象银河系一样莫明其妙的事物形成过千亿次；这是一个浩瀚的世界，充满了类星体的夸克、雪片和萤火，可能存在着黑洞和其他的世界，外星文明的无线电信息此刻可能正飞向地球。两相对照之下，迷信和伪科学是多么苍白无力，而追求科学、探究科学才是人类所应该致力的事业。

大自然的一切都深藏着奥秘，令人神往、敬畏。西奥菲拉斯塔说得有道理，那些害怕知道宇宙真面目的人，那些要求不存在的东西、妄称人类是处于宇宙中心的人，总是更沉缅于对迷信一时的满足之中，而不愿面对现实世界。只有那些勇敢地探索宇宙真面目的人，即使发现事实与自己的愿望完全不同也无所畏惧的人，才能洞察宇宙最深刻的奥秘。

地球上只有人类才从事科学事业，迄今为止，科学还只属于人类。它是由自然选择进化而来的人的大脑皮层的产物，其存在只有一个理由：它确实起作用。但它还不完善，有时也会用错。它毕竟是一种工具，但却是我们的最好的工具，因为它能自我修正错误，不断地运转，运用于一切事情。它有两条基本原则：其一，没有神圣的真理，所有的假说都必须加以严格的检验，权威说的话也不该一味盲从：其二，无论什么假设，一经发现与事实不符，就必须加以修正或者抛弃。我们必须以其本来的面貌去认识宇宙，而不能将它与我们的愿望混为一谈。显而易见的东西有时是假想，而意料之外的事有时却是真的。当范围足够大时，任何人的目标就都一样了。而研究宇宙恰恰提供了最大的范围。世上现有的文化象是一个骄傲的陌生人，经过了四、五十亿年的风风雨雨才来到地球这个舞台上，然而只经过几千年的观察就宣布自己掌提了永恒的真理。在一个如此瞬息万变的世界中，这种宣称预示着不幸，因为所有的民族，所有的宗教，所有的经济体系和知识都不能回答有关人类生存的所有问题。肯定有许多社会制度比现存的任何制度好得多，科学的使命就是去寻找它们。

在人类历史上，只存在过一次科学和文明繁荣昌盛的景象，那就是古爱奥尼亚灿烂的文明，其明证则是亚历山大图书馆。2000年前，那些最优秀的人物奠定了基础，才使我们后来能系统地研究数学、物理学、生物学、天文学、文学、地理学和医学。亚历山大图书馆的建造得到了历代希腊托勒密王的支持。这些国王所继承的领土是亚历山大帝国的古埃及部分。从公元前三世纪托勒密王朝建立到其崩治的700多年中，它一直是古代文明的灵魂和心脏。

本书提到的一些人物、机械和事件的时间表。安提开塞拉（Antikythera）机械是古希腊人发明的一种天文计时装置。亚历山大城的希罗曾做过蒸汽机的实验。图中部1000年的空白代表人类丧失的宝贵时机，实在令人惋惜。

亚历山大城曾是世界的出版中心。当然，那时还没有印刷术，书籍十分昂贵，因为每一本书都是手抄的。该馆的藏书是世界上最准确的抄本。而且在那里还发明了严格的藏书编目技术。流传下来的旧约圣经大部来自该馆翻译的希腊语译本。历代托勒密王不惜耗费巨资去收集各种希腊书，以及来自非洲、波斯、印度、以色列和世界其他各地的著作。托勒密三世尤俄吉提对索福克勒斯、埃斯库罗斯和欧里庇得斯三位作家的伟大悲剧作品，无论是原稿还是正式版本，他都想从雅典人手中借去。而对雅典人来说，这些作品则是他们的文化珍品，就象英国人对待莎士比亚的手稿和最早的版本那样。他们不愿与其有须臾分离。只是在托勒密王保证归还并付了巨额押金后，他们才同意出借。但托勒密王在把剧本弄到手后，把它们看得比金银还珍贵。他情愿失去作抵押的巨款，也不愿意归还这些剧本，而将其珍藏在亚历山大图书馆中。恼怒的雅典人只好忍气吞声地接受托勒密惭愧地还回的抄本，世上还很少有这样的国家如此热烈地猎求知识。

托勒密王朝并不仅仅满足于收集已成文字的知识。国王们还鼓励和资助科学研究，以求获取新的知识。这种政策产生了惊人的效果。埃拉托色尼准确地计算出了地球的体积，并绘之戊图。他认为，从西班牙出发一直向西航行，可以到达印度。喜帕恰斯则预言，行星出现和形成后，在漫长的岁月中缓慢地运动，最终消亡。正是他首次对星体的位置和大小进行分类，以便检测它们的变化。欧几里得编纂的几何教程，人们使用了23个世纪。正是这部著作，引起了开普勒、牛顿和爱因斯坦对科学的浓厚兴趣。盖仑撰写的临床治疗和解剖学的著作，在文艺复兴之前一直在医学上占统治地位。正如我们已经提及的，在托勒密时代还产生了许多其他著名的人物。

亚历山大城曾经是西方世界最伟大的一座城市。各国人士都云集那里，或者移居该城，或者前往经商，或者前往学习。在亚历山大港每天都挤满了商人、学者和旅游者。古希腊人、古埃及人、阿拉伯人、叙利亚人、希伯来人、波斯人、努比亚人、绯尼基人、意大利人、高卢人和伊伯利亚人，都聚集到这座大城市来交换货物，交换思想。也许正是在这里，“世界性”（原注：“世界性”一词是戴奥真尼斯（Diogenes）创造的， 他是一个唯理论哲学家、柏拉图主义批评家）一词才真正表明了它的含义，即地球上的居民不单单只是一个国家的公民，而且是宇宙的公民。大家都来做宇宙的公民……。

显然，现代世界正是从这里萌发的。那么究竟是什么力量使这些种子不能生根、枝繁叶茂呢？又是什么使西方世界在黑暗中沉睡了1000多年呢？在亚历山大城已经开创的事业为什么要等到哥伦布、哥白尼及其同代人才重新做起呢？对此，我不能简单地回答。但是我们确实知道，在亚历山大图书馆的全部历史中，没有任何一位科学家或学者对他们社会的政治、经济和宗教作出严肃的挑战。他们只对星体的永恒性提出怀疑，但不去探究奴隶制是否合理。而且，一般说来，科学和知识只掌握在少数有特权的人手中。城里的广大居民对于图书馆内的重大发现几乎一无所知。此外，对于这些发现也没有人去进行解释和宣传普及，对居民们也没有带来什么好处。在机械和蒸汽技术方面的发明创造也主要用于改善武器装，怂恿迷信，以及取悦国王。科学家们从未认识到机械在把人从劳动中解放出来方面的潜在作用（原注：阿基米德是一个例外。他在亚历山大图书馆设计的水轮机从那时起一直在埃及被用于灌溉耕地。但是甚至他本人都认为，设计这种机械大大有损于科学的尊严）。此外，古代知识分子的伟大成就几乎没有得到直接的实际应用，而科学也从来没有汲取广大群众的丰富想象力。对于社会的停滞不前、人们的悲观厌世情绪和对神秘主义的可怜崇拜，都无人关心，以致很久以后暴徒烧毁这座著名的图书馆时，完没有人挺身而出加以阻止。

在这座国书馆工作的最后一位科学家叫希帕蒂亚(Hypatia)。 她是一位数学家、天文学家、物理学家，同时也是新柏拉图哲学学派的领袖。她在许多方面取得了卓越超群的成就。她于公元 370 年出生于亚历山大城。在那个时代，妇女没有任何自由，只被当作玩偶。但希帕蒂亚是个例外。她不自觉地冲破了一直由男子独霸的科学领地。希帕蒂亚还是一位绝世美人，许多男人追求过她，但都遭到拒绝。在希帕蒂亚时期，亚历山大城已由古罗马帝国统治了很长一段时间。全城死气沉沉，奴隶制逐渐销蚀了古文明的活力。日益增长的基督教教会在努力巩固其势力，竭力想根除异教的文化和影响。在这强大的社会势力的进攻中，希帕蒂亚首当其冲。亚历山大城的大主教西利尔，因为她与罗马执政官过从甚密，以及她是知识和科学的象征而藐视她，——早期的教会曾把科学知识视为异教。面对个人生命安全的严重威胁，希帕蒂亚继续从事教学和发表文章，直至公元 415 年，在她去工作的途中，终于遭到了西利尔手下的宗教暴徒的残害。他们把她拖下马车，扒光她的衣服，用鲍鱼壳刮下她的皮肉。她的遗体被焚烧，她的著作被销毁，地的名字被人遗忘了。西利尔也就成了大圣人。

亚历山大图书馆的兴衰是一部惨痛的回忆史。在希帕蒂亚死后不久，它的最后遗迹也被摧毁了。整个文明就好象经历了一次自我惩罚的脑外科手术，对文明的记忆、发现、思想和激情的绝大部分都无可绝回地灭绝了。这种损失是无法估量的。在某些情况下，我们只知道被毁的著作的引人入胜的标题，而大部分著作我们既无从了解标题，也无法知道作者是谁。我们确实知道，图书馆珍藏的123部索福克勒斯剧本中幸存者只有 7 部，《俄狄浦斯王》是其中之一。埃斯库罗斯和欧里庇得斯剧本的命运也大间小异。打个比方，这种浩劫就好象莎士比亚的著作遗留下来的只有《科里奥拉努斯》和《冬天的故事》，但是，我们知道，他还写过其它一些剧本。这些剧本现在虽然见不到了，但显然当年曾风行一时，其中有《哈姆雷特》、《麦克佩斯》、《尤利乌斯·凯撒》、《李尔王》和《罗密欧与朱丽叶》。

这座著名图书馆中所有有关物理学方面的著作无一幸存。在当今的亚历山大城，很少有人对亚历山大图书馆，或者是对延续了几千年的古埃及伟大的文明有兴趣，而对它们有详细了解的人就更少了。它们已被更新的事件，被其他文化的强制所取代。全世界的情况也大抵如此，以致我们与过去只有极微弱的联系。但是，在离塞拉皮厄姆遗迹仅仅一掷之遥的地方，就有一些东西能使我们追忆起许多灿烂的古代文明：古埃及法老时期的狮身人面象；古罗马戴克里先皇帝的追随者为他竖大的巨大石柱，因为他没有使亚历山大的居民全部饿死；基督教教堂、伊斯兰教寺院以及现代工业文明的标志：高楼大厦、汽车、电车、城市贫民窟以及微波中继塔。很显然，我们今天的现代社会与过去有着千丝万缕的联系。

我们今天的成就是建筑在四万代祖先努力的基础之上的，他们中除了极少数人以外都没有留下姓名，并已被遗忘。我们会不时发现一些重要的古代文明，例如古埃伯拉文化，它的兴盛时期距今只有几千年，但我们对它却一无所勿。我们对自己的过去是多么无知啊！古代的碑铭、文献、书籍把人类的历史串接在一起，使我们尚能领略古代兄弟姐妹的音容笑貌。当我们从中发现他们与我们那么相似时，这是多么令人欣慰啊！

本书对我们的先辈给予极大的重视，他们的名字还未被人忘却；埃拉托色尼、德谟克利特、阿里斯塔恰斯、希帕蒂亚、达·芬奇、开普勒、牛顿、惠更斯、商博良、哈马森、戈达德和爱因斯坦。他们部受惠于西方文化，因为现在地球上的科学文明，主要是西方的文明。但是，所有的文化、包括中国、印度、西非和中美洲的文化，都对人类社会作出了各自的重要贡献，都产生过重要的思想家。由于通讯技术的巨大进步，世界各民族正逐步联结在一起，以飞速的步伐行进在通往建立一个全球社会的最后阶段。徜若我们能在地球上消除种族隔离，而又能保持各自文化上的差异，或者说不去作自我毁灭的蠢事，那么我们将完成一桩伟大的壮举。

在亚历山大图书馆旧址附近，至今还有一尊无头的狮身人面像，那是在亚历山大皇帝之前1000年的第十八代法老霍伦赫布时期雕塑的。而在离狮身像不太远的地方，耸立着一座现代的微波中继塔。这二者把人类历史紧紧地联系在一起。从狮身人面像到中继塔不过是宇宙时的片刻——宇宙大爆炸后大约 150 亿年中的一瞬。过去的一切都几乎随岁月的流逝而消失了。宇宙演化的一切迹象比亚历山大图书馆中珍藏的文化资料毁坏得更加彻底。尽管如此，凭着勇敢和智慧，人类还是找到了我们的祖先和我们所走过的逶迤历程的一些蛛丝蚂迹：宇宙大爆炸释放出大量的物质和巨大的能量，不知又经历了多少年代，宇宙还未定形，还没有星系和行星，更没有生命；浑沌未开，到处都是一片黑暗，氢原子亦尚在虚空；四处散布的密度较大的气团在不知不觉中慢慢变大，氢聚集成比现代的恒星还要大得多的气团；最后在这些大气团中点燃了核反应的火炬。第一代星体就这样产生了，从而照亮了黑沉沉的宇宙空间。但在那时，还没有任何行星去接受这亮光，也没有任何生命去赞赏星空中的奇景。太空炼金炉深处发生的核裂变产生了重元素，以及氢燃烧后留下的尘埃，而这些正是未来行星和生命形式所需要的原材料。巨大的星体不久就耗尽了它们贮存的核燃料。在后来发生的大爆炸的震撼下，这些星体又将其大部分物质重新送回到原来形成它们的较稀薄的气体之中。然后，在星体间的浓云之中形成了由多种元素组成的新聚结体，从而产生出新一代的星体。附近较小的聚结体虽然也能变大，但其体积太小，不足以激发核裂变，便朝着形成行星的方向发展。其中有一个由岩石和铁组成的小星体，那就是早期的地球。

早期的地球在不断的熔融和凝结过程中释放出大量的甲烷、氨、水和氢气，它们被地球捕集而形成原始的大气和海洋。在阳光的沐浴下，地球逐渐变暖，并产生了风暴和电闪雷鸣。火山爆发、岩浆奔流。这一切过程使原始大气中的分子碎裂，分子的分裂物重新聚结，逐渐生成日益复杂的物质形式，溶解在原始的海洋中。再经过一段时期后，池水变成温暖而又稀疏的液体。在地表上，发生了分子的组合和复杂的化学反应。有那么一天，偶然出现了一种分子能以其他分子为原料，复制出与它们自身相同的分子来。随着时间的推移，出现了能更加准确精细地进行自我复制的分子。自然的选择有利于那些复制能力最强的分子。哪些分子复制得好，哪些分子便增多。由于分子复制的消耗，以及转化成自我复制的有机分子的复杂缩合，原始的海水逐渐变稀了。生命就这样在不知不觉之中慢慢出现了。

单细胞植物出现了，而且生命也开始生产出自己的食物。光合作用改变了大气的组成。性别出现了。曾经是自由生活的形态结合在一起，形成了具有特殊功能的复杂细胞。化学感受器进化出来了，味觉和嗅觉也产生了。单细胞生物演化成了多细胞的群体，它们各个部分慢慢发展出特殊的功能。眼和耳也产生了，可以看到和听见来自宇宙的信息。动植物发现陆地上可以维持生命。各种各样的生物嗡嗡作响、匍匐爬行、奔跑追远，扑腾抖动、攀越翱翔。庞大的野兽在浓密的丛林中怒吼。胎生的而不是卵生的小生灵出现了，在它们的血管里奔腾着类似早期海水的原液。它们靠反应迅速和聪明灵巧而生存下来。后来，就在不久以前，某些栖息在树上的小动物离开树木下到地面，它们学会了直立行走，学会了使用工具，开始驯化其他的动植物，掌握了火，发明了语言。宇宙炼丹炉的灰烬现在开始出现意识了。它以前所未有的速度发明了文字、城市、艺术和科学，甚至向行星和恒星发射了宇宙飞船。这一切都是氢原子在150亿年的演化过程小所作的部分贡献。

上述的一切听起来象是美妙而可信的神话。但是，它确是现代科学所揭示的宇宙进化过程的简单描述。我们是经历了艰难曲折才进化而来的，而且对我们自己来说，我们本身就是一种潜在的危险。宇宙演化的所有迹象都清楚地表明，地球上的所有生命都是宇宙氢气工业的最新产品，那是极其珍贵的。在宇宙的其他地方，也可能存在同样奇异的物质变化，因此我们是多么盼望能听到来自天外的音信啊！

我们，不管是什么人，都抱有一种奇特的观念，一个人或者一个社会，只要与我们有些差别，我们就觉得有些奇怪或异乎寻常，就觉得难以信任或令人讨嫌。请想想，“外国的”和“稀奇古怪的”这类词所包含的含蓄的贬义。然而，我们文明社会的任何遗迹和文化，只不过代表人类不同的生活方式而已。假如有一位天外来客看到我们，他就会发现他所看到的人类及其社会中的不同与其相似相比是微乎其微的。宇宙中可能存在许许多多有高级生命的世界。但是根据达尔文主义的理论，除地球以外，其他地方不存在人类。只有在这里，只有在地球这颗小小的行星上才存在人。我们是稀罕的受到危及的物种。从宇宙的角度来看，我们每一个人都是极其珍贵的。如果有人与你有隙，让他活下去吧！因为在1000亿个星系中，你找不到第二个这样的人。

人类的历史是缓慢地认识这样一个真理的过程：我们都是一个更大家族的成员。人类社会的初期。人们只忠实于自己和直系亲属，随后，他们的忠诚也只局限在四处流浪漂泊的狩猎——采集群落；再往后是效忠于自己的部落、小地区、城邦、国家。我们现在已大大扩展了我们所爱的人的范围。我们还组成了简称为超级大国的国家联盟，不同种族、不同文化的人在一起为某种事业一起工作，这显然是更富人性和有利于性格塑造的尝试。但是假如我们要继续生存下去，我们的忠诚还必须进一步扩大、它应该包括全人类，包括整个地球。当然，对那些统治国家的许多人来说，这种观点是令人不快的。他们害怕失去权势，我们将会听到许多有关叛逆和不忠诚的喧嚣。富裕的国家必须同贫穷的国家分享他们的财富。但是正如H.G.威尔斯在另一篇文章中所说的，要么保留人类社会，要么共同毁灭，没有其他的选挥余地。

几百万年以前，地球上尚无人类。而再过几百万年，谁还会在地球上？在我们这个星球46亿年的整个历史中，尚没有什么东西离开过地球。可现在，无人驾驶的探测飞船正闪烁着银光，矫健地穿行在太阳系中。我们已对20个天外世界进行过初步的探测，包括肉眼可以看得见的行星，它们都是在夜空中遨游的光点，它们曾激励我们的祖先去醉心探索。假如人类能继续生存下去，那么有两点理由会使我们的时代为人永志：在这技术蓬勃发展的危险时刻，我们设法避免了自我毁灭；在我们这个时代，星际航行开始了。

然而，严酷而颇具讽刺意味的是，用来把探测器送往行星的火箭同样也能用于向别国发射核弹头，“海盗”号和‘旅行者”号飞船采用的核技术又正是用于制造核武器的技术；无线电技术和雷达技术既用于跟踪、制导弹道导弹，以及防御核攻击，也可用于监测和控制宇宙飞船，捕捉地外文明发出的信息。假如用这些技术来毁灭我们自己，无疑就再也不能去探测其他的行星和恒星了。相反也是这样，假如我们继续我们的航天事业，沙文主义将会进一步崩溃，人们就会从宇宙的角度来看待问题。我们将全认识到，我们只能代表整个人类去进行宇宙考察。这样，我们就会全力以赴去争取光明，而不是走向灭亡，去扩大我们对地球和地球上生物的了解以及寻找其他地方的生命。无论是进行载人的还是不载人的空间考察，所采用的科学技术和组织管则，以及所需要的献身精神和勇敢无畏精神，与进行战争的要求是基本相同的。因此，只要在核战争爆发之前实现了真正的裁军，这样的考察就会使主要国家的军事工业去从事一项长远的、无可非议的伟大事业。耗费在准备战争的精力能够比较容易地转变到从事宇宙的开发事业之中。

要进行一次有限的，甚至是雄心勃勃的不载人的行星考察，开支并不很高昂。美国用于宇航事业的预算并不很高。在苏联，相应的开支要比美国高好几倍。但两国加起来也只相当于2-3艘核潜艇10年的费用，或者许多武器系统中的某一种一年的耗费。1979年第四季度，美国的F/A-18型飞机的费用增加了51亿美元，而F-16型飞机增加了34亿美元。无论是美国还是苏联，从一开始花费在无人行星际飞行计划上的钱，比起他们不光彩地花费在战争中的钱一直少得多。例如，1970～1975年间美国用于轰炸柬埔寨（译注：原文如此，地名恐有误，应为越南）的费用高达70亿美元。而美国用于发射探测火星的“海盗”号或探测太阳系以外太空的“旅行者”号的总费用，还不及苏联在1979～1980年入侵阿富汗所花费的钱多。随着先进技术的采用，以及高级技术的刺激，花在宇宙探测中的钱会加速经济的发展。一项研究认为，在行星探测上每花费 1 美元，国民经济可以回收 7 美元。然而，许多重要而又确实可行的计划却因缺乏资金而无法实施，包括在火星表面行走的巡回车、彗星交会、进入土卫六的探测器和全面探测来自太空其他文明的无线电信号。

进行较大的空间探测的费用十分高昂，如在月球上建立永久性基地和人到火星上去探险。因此，我认为在最近的将来，不可能筹措到这样的巨款，除非在核裁军和“常规”武器的裁减上取得突破性的进展。即使实现了这样的裁军，那时也许会有更紧迫的事情要做。尽管如此，我仍然坚信，假如人类能避免自我毁灭，我们就迟早能实现上述计划。一个社会不可能停滞不前。人们存在着某种复杂的心理、在探索宇宙过程中哪怕是小小的退缩趋势，也会给许多代人带来明显的退却。相反，哪怕对地球以外的探险给予轻微的资助——我们可以学哥伦布，把它称为“星际事业”，经过几代人的努力，人类就能最终出现在其他世界上，来庆贺我们参加了宇宙的事业。

大约在 360 万年前，在今天的坦桑尼亚北部发生了一次火山大爆发，火山灰覆盖了周围的大平原。1979年，古人类学家玛丽·李基在火山灰中发现了一些脚印，她认为这是早期人类的脚印，也许是现代地球上所有人的祖先的脚印。在38万公里远的地方，在我们曾经乐观地称之为静海的一片干燥平坦的大平原上，人类也留下了其他天体上最早的脚印。我们已经走过了 360 万年的旅程，走过了46亿年和150亿年的旅程。

因为我们是产生了自我意识的宇宙局部的化身，我们已经开始考虑自己的渊源了。我们是在深思其他星球的星球物质，是由1028个原子组成的集合体，我们正在探索原子的演化过程，正在追踪意识产生的漫长历程。我们应该忠诚于全人类，忠诚于整个地球。必须由我们来为地球大声疾呼。维持人类的生存不仅是对我们自己负责，也是对宇宙负责，对这个古老的、浩瀚的、孕育了我们的宇宙负责。

附录1 谬误归约论和2的平方根

毕达哥拉斯学派关于2的平方根的无理性的原始论证称为谬误归约论。谬误归约论指的是先假设一种说法是真实的，顺理推论，出现矛盾，从而证明该说法是虚假的。兹以现代的实例说明这个理论，即20世纪的一个大物理学家玻尔的一句名言：“一种伟大思想的对立面也是一种伟大的思想。”徜若这个说法是正确的，则推论下去难免要承担一点风险。以黄金定律为例，或者以劝阻撒谎或“你不能杀人”为例，考虑它们的反论，就会明白了。也可以先认定玻尔的名言是一种伟大的思想，那么，这个说法的对立面呢，即“一种伟大思想的对立面并不是一种伟大的思想”也一定成立。这就是谬误归约论的论证过程。徜若反方的说法是虚假的，则这一名言并不会耽误多少功夫，因为这等于自我承认并非伟大的思想。
 

下面，根据谬误归约论，用现代论证法论证2的平方根的无理性。论证中只要用到简单的代数法，不必要用到毕达哥拉斯学派发明的几何论证法。论证的风格和思维的方式至少和结论一样引人入胜。

设边长为1个单位（该单位无论是厘米、英寸还是光年都无所谓）的正方形，对角线BC分正方形为两个直角三角形。根据毕达哥拉斯学说，在这样的直角三角形中，12 +12 =x2 。因为12 +12 ＝1+1=2，由此推及x＝2的平方根。假定2的平方根（21/2 ）是一个有理数，21/2 =p/q，式中p和q均为整数。p和q可以代表任何整数，也可以无穷大，当然也可以认为p和q没有公因子。设p=14，q=10，得21/2 =14/10，分子分母都除以2，得p=7，q=5，而不再是p=14，q=10。在任何计算中，分子分母的公因子都要先除掉。p和q可以选用任何数。把 21/2 =p/q两边平方，则得2=(p2 )/(q2 )。两边两乘以q2，则得：

p2 =2q2 （式1）

据式1，p2 一定是乘以2的某个数，故p2 是一个偶数。但是，奇数的平方一定是奇数（如12 =1，32 =9，52 =25，72 =49）。所以，p本身一定是偶数，可以写作p=2s，式中s为一个整数。把p代入式1，得：
p2 =(2s)2 =4s2 =2q2

最后等式的两边都除以2，则得：
q2 =2s2

因此，q2 也是一个偶数。证明过程如上，则q本身也是一个偶数。要是p和q都是偶数，都可以除以2，那么这两个数都没有归约到最小公因子，这和论证前的假设是矛盾的。这里谬误得到归约。但是，哪一个假设是谬误的呢？论证过程中并没有规定公因子不可归约，也没有规定14/10可以归约，7/5不可以归约。所以，原始的假设一定是谬误的。p和q不可能是偶数：2的平方根是无理数。事实上21/2 =1.4142135……

这个结论真是出人意外！证明过程真是奇妙！但是，毕达哥拉斯学派却感到难受，千方百计要掩盖住这个伟大的发现。

附录2 毕达哥拉斯学派的五面体

正多边形（多边形的英语在希腊语中是多角体的意思）是一个具有n个等边的二维物体。因此，n＝3时，是一个等边三角形；n＝4时，是一个正方形；n＝5时，是一个五边形如此等等。多面体（希腊语的含义是多边的）是一个三维的物体，组成多面体的各面都是多边形。例如，立方体由六个正方形组成。简单的多面体，或者说正多面体，是没有空洞的。毕达哥拉斯学派和开普勒研究的本质问题是世界上只能有五面体，而且是正五面体。最容易的证明方法是用毕达哥拉斯的后辈笛卡尔和欧拉发现的关系式。该关系式把正多面体的面的个数F，棱的个数E和顶角的个量V联系起来：

V－E＋F＝2 （式1）

所以，立方体有六个面（F＝6）和8个项角（V＝8）；代入式1，得 8－E＋6＝2，即V14-E=2，E=12。式1计算结果立方体有12个边，立方体果然有12个棱。本书文献目录中列出的Courant and Robbins的著作中用简单几何方法证明了式1。根据式1可以证明世界上只能有正五面体。

多面体的任何一个棱均为相邻的两个多边形的边所共有。再以立方体为例，立方体的任何一个棱都是两个正方形的共边界。如果把一个多面体的所有面的所有边（nF）都计算一遍，则每一个棱都要两次计算。因此：
nF＝2E （式2）

以r代表一个顶角的共有边的个数，则在立方体中，r＝3。同理，每一个边都具有两个顶角。如果把所有的顶角（rV）都计算一遍，则每一个顶角也都要计算两次。因此：
rV＝2E（式3）
把式2和式3代入式1，则得： 2E/r-E+2E/n=2
两边都除以2E，则得： 1/n+1/r=1/2+1/E（式4）

已知n等于3或大于3，因为最简单的多边形是具有三条边的三角形。已知r等于3或大于3，因为至少要三个面夹一个顶角才能构成最简单的多面体。若n和r同时都大于3，则式4的式边得数则要小于2/3。这样，只要E是正数，式4则不成立。于是，再根据谬误归约论，则只能出现两种情况，即或者n＝3，r等于或大于3，或者r＝3，n等于或大于3。

若n＝3，式4则变化为（1/3）+（1/r）=（1/2）+（1/E），或下式：
1/r=1/E+1/6（式5）

据此，r只能等于3、4或5。如果r（原文为E。根据上下文，应为r。——译者注）等于或大于6，则式5不成立。于是，n＝3和r＝3是由 3个三角形共有一个项角构成的多面体。根据式5，这个多面体有6个棱；根据式2，这个多面体有4个面；根据式3，这个多面体有4个顶角。显然，这是一个金字塔或四面形。n＝3和r＝4是一个具有8个面的多面体，其中4个三角形共有一个项角，即八面体。而n＝3和r＝5是一个具有20个面的多面体，其中5个三角形共有一个顶角，即20面体（参见本书第53页）。

若r＝3，则式4变化为： 1/n=1/E+1/6 ，

同理可得，r也只能等于3、4或5。若n=3，则又是一个四边形；n=4，则是由六个正方形组成的多面体，即立方体；n＝5，则是由12个五边形组成的多面体，即12面体。

综上所述，除了3、4和5外，n和r不可能是其他整数。因此，世界上只能有正五面体。这就是用抽象而漂亮的数学方式推导出来的结果，而这个结果，正如大家都看到的，对人类社会曾经产生过巨大的影响。