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发信人: reise (旅行), 信区: Astronomy
标  题: 暗淡蓝点·二、光行差　　
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年06月14日12:28:47 星期六), 站内信件


第二章　光 行 差 

　　 如果把人类从这个世界上迁走，剩下的似乎都杂乱无绪，没有意向或目标……并走
向一无所有。 
　　　　　——培根(Francis Bacon)《古人的智慧》(1619) 

　　德鲁扬(Ann Druyan)建议做一个实验：再一次回头看看前面一章谈到的淡蓝色光点。
好好地看着它。随便你凝视它多久，于是就竭力使你自己相信，上帝是为了居住在这粒尘
埃上约1000万种生物中的一种而创造了整个宇宙。现在更进一步：设想一切事物都只是
为了这种生物的个别生灵，或人类两性之一，或某种族或某宗教教派而创造出来的。如
果这并不使你感到靠不住，那就另取一个光点吧。设想它上面居住着另一种形式的智慧生
命。他们也坚持有一个上帝为他们的利益创造了一切。你对他们的主张会认真对待吗? 

　　“你看见那颗星吗?” 

　　“你说的是那颗红色亮星吗?”他的女儿反问道。 

　　“是的。你知道它也许已经不在那里了。它此刻可能已不存在了——爆炸了或者出现
了别的什么情况。但它的光线仍在跨越太空，现在刚刚射到我们的眼睛。但是我们看不见
它现在的样子。我们看见的是以前的它。” 

　　很多人在第一次面对这个简单的真理时，都有一种激动惊奇的感觉。为什么?为什么
竟会如此难以令人置信?在我们小小的世界里，对一切实际效果来说，光线传播都是一瞬
间的事情。如果一个灯泡在发光，它当然是在我们看见它的地方发射光线，我们伸手去碰
它，它确实是在那里热得烫手。如果灯丝烧坏，那么光就没有了。在灯泡报废并从插座上
取走以后，我们不会在原来的地方看见它还在发光照亮房间。这个想法本身似乎是毫无
意义的。但是如果我们离太阳非常远，即使它整个消失了，我们仍然看见它光耀夺目；
在许多年(事实上，这要看传播得很快但并非无限快的光线穿越途中辽阔的太空需要多
久)之后，我们可能还不知道它已经消亡了。 

　　恒星和星系离我们非常遥远，这意味着我们在太空中看见的任何星体都属于过去——
它们中有一些还是在地球形成之前的样子呢!望远镜是时间机器。很久以前，当一个早期
星系开始把光线射入四周漆黑的空间时，没有一个证人会知道几十亿年后有些遥远的岩石
和金属块、冰以及有机分子会聚集起来，形成一个叫做地球的地方；也不会想到生命将
出现，并且会思考的生物会进化到某一天能够抓住那个星系的一丝光，并设法猜出是
什么东西把它发射出来。 

　　从现在算起大约再过50亿年，在地球死亡之后，在它被烧焦或甚至被太阳吞没之后，
还会出现别的行星、恒星和星系，而它们对以前有过一个叫地球的地方会毫无所知。 
　 
　　几乎从来没有人认为这是一种偏见。与此相反，这个想法似乎是适当的和公正的，即
由于出生的偶然性，我们的群体 
(无论是什么样的)应该在整个社会中占有一个中心位置。无论是法老王侯和金雀花王朝㈠
的王位觊觎者，抢劫自己领地上过路人的贵族以及中央委员会官僚的子女们，市井恶棍与
对别国的侵略者，信心十足的多数派成员，还是默默无闻的派别和受人辱骂的少数派，这
种只顾自己的态度就像
呼吸空气一样是自然而然的。它从毒害人类的性别歧视、种族主义、国家主义和其他死硬
的沙文主义等等精神污染中得到支持。有些人向我们保证说，我们比起同辈人拥有一种明
显的，甚至是上帝赋予的优越性。要抵制他们的奉承，我们需要不平凡的品格和毅力。我
们妄自尊大得越没有道理，我们对那一类胡言乱语的诱惑就越是招架不住。 

　　因为科学家也是人，类似的主张侵蚀了科学家的世界观也就不足为奇了。实际上，科
学史中许多重大争议(至少有一部分)是与人类是否特殊有关。几乎总是这样，常常开始便
假设我们是特殊的。然而对这个前提进行严格检验后，结果表明——往往会令人沮丧——
我们并不特殊。 

　　我们的祖先在露天居住。他们对夜空是熟悉的，就像我们大多数人对令人喜爱的电视
节目一样。太阳、月亮、行星和恒星都从东方升起和在西方下落，在这中间穿越头上的天
空。天体的运行不只是一种令人肃然起敬地点头和喷喷称道的规则，它还是确定时刻和季
节的唯一办法。对猎人和采集者以及农业民族来说，观察天象是一桩生死攸关的大事。 

　　太阳、月亮、行星和恒星都是构造精美的宇宙时钟的一部分，这对我们是何等幸运的
事情!看起来这不是偶然的。它们都为了一个目的，即为我们的利益而安装起来。还有谁
会使用它们?它们还会有什么其他的用途? 

　　既然太空中的发光体都绕着我们出没，难道我们是在宇宙的中心还不是显而易见的吗?
这些天体清清楚楚地是受神灵力量的支配，我们赖以取得光和热的太阳尤其如此。它们
都像对君王卑躬屈膝的朝臣一样，绕着我们旋转。即使我们并未预料到，对苍穹最基本的
察看就说明我们是特殊的。宇宙看来是为人类设计的。细想这些情景而不因自豪与自信
而感到激动，这是难以办到的。整个宇宙都是为我们创造的!我们真是了不起啊! 

　　我们的重要地位得到日常天象观测的证实。这种令人心满意足的论证，使地球是宇宙
中心的想法成为超越文化的真理。在学校里讲授它，被收入专门用语，并成为文学名著与
圣经的重要内容。持不同意见的人受到责难，有时甚至折磨致死。在人类历史的长河中，
没有人提出疑问，这是不足为奇的。 

　　它是我们从事粮秣搜寻和狩猎的祖先的观点，这是无疑的。古代的伟大天文学家托勒
玫(Claudius Ptolemaeus)在公元 2世纪就知道大地是一个圆球，还知道，与恒星的距离
相比，它不过是“一个小点”。他宣称地球“正是在宇宙的中心”。亚里士多德
(Aristotle)、柏拉图（Plato)、圣奥古斯丁、阿奎那(Thomas Aquinas)，以及在17世纪
之前3000年间所有文明国家的几乎全部的伟大哲学家与科学家都有这种错觉。有些人热衷
于设想日月星辰怎样能够精巧地依附在完全透明的水晶球上。这些球当然是以地球为中心
的大球，可以解释世世代代天文学家精心记录的天体复杂运动。并且他们成功了：经过
后来的修改，地心假说能够适当地说明在公元2世纪以及 16世纪所知道的行星运动现象。 

　　从这里出发只须做一点引伸，就可以得出更加宏大的主张——即柏拉图在《蒂迈欧
篇》(Timaeus)中断言的，没有人类，世界的“完美”是不完全的。诗人和牧师多恩(John 
Donne)在1625年写道，“人……是一切。他不是世界的一部分，而是世界本身；仅次
于上帝的光辉，他是世界存在的缘由。” 

　　然而，不管有多少国王、教皇、哲学家、科学家和诗人都持相反的意见，在过去几千
年间，地球仍顽强地坚持绕太阳旋转。你可以设想有一位严厉的外星观察家，他从古到今
一直在俯视着人类，看见我们兴奋地叫嚷：“宇宙是为我们创造的!我们是在中心!一切东
西都效忠于我们!”他
会得出结论，说我们的自作聪明是可笑的，我们的雄心壮志是可悲的，这个行星上的人尽
是白痴。 

　　但是这样的判断是太苛刻了。我们已尽力了。可是常见的现象和我们内心的愿望不幸
地相符合了。在我们面前明明白白的事实似乎证实了我们的偏见，这时我们不倾向于太认
真。伺况只有很少一点反对的证据。 

　　千百年来，从薄弱的对立面可以听到一点异议的声音，主张要谦逊和有远见。在科学
的曙光出现时，古希腊与古罗马首先主张物质是由原子构成的哲学家[诸如德谟克利特 
(Democritus)、伊壁鸠鲁(Epicurus)及其追随者，还有第一位科普作家卢克莱修
(Lucretius）]在一片反对声中提出，众多的世界与外星的生命形式都和我们一样，是由
同样的原子构成的。他们提出空间与时间的无限性，供我们考虑。但是按西方广泛流行的
信条，无论是世俗的还是僧侣的，异教的还是基督教的，原子论思想都遭到非议。相反
地，人们认为，天界毕竟不像人间。天国是不变的和“完美的”。地球是可变的和“腐朽
的”。古罗马政治家与哲学家西塞罗（Cicero)把这种共同的观点归纳为：
“在天界……没有任何侥幸或意外，没有差错，设有挫折；有的只是完美的秩序、精确
性、深思熟虑和规律性。” 

　　哲学与宗教告诫人们，众神{或上帝)远比我们要强大得多，尽管我们对他们的特权感
到妒忌，并急于想反掉他们那种难以忍受的傲慢，取得公平地位。与此同时，这些教规并
没有提醒人们，关于宇宙如何安排的教义是一种奇想和骗局。 

　　哲学和宗教只是把一种见解当做必然的事情，而这种见解也许是可以用观测与实验来
推翻的。但是这一点也不会使他们感到困扰。他们几乎没有想到，他们顽固坚持的一些信
念原来可能是错的。别人应当遵守教规上的谦逊品德，而他们自己的教义是绝对和一贯正
确的。事实上，他们有更好的理由应该比他们所主张的更谦虚。 
　 
　　在16世纪中叶，从哥白尼(N·Copemicus)开始，一场辩论正式出现了。把太阳而不是
地球当作宇宙中心的图象，被认为是危险的。许多学者被迫很快向教廷保证，这种新奇的
假说对传统观念并不构成严重的威胁。作为一种平分秋色的折衷方案，可以把日心体系只
当作便于计算的设想，
而不是真正的天文现实。这就是说，正如尽人皆知的那样，地球确实是在宇宙的中心；但
是如果你想预测后年11月的第二个星期二木星在何处，便可让你假定太阳是在宇宙的中
心。这样一来，你就可以继续作计算，而不触犯当局。① 

　　17世纪初期梵蒂冈第一流的神学家贝拉明(Robert Cardi- nal Bellarmine)写道： 
　　它没有什么危险，并且能满足数学家的需要。但是要肯定太阳真正是固定在天穹的中
心，以及地球很快地绕太阳旋转，却是一桩危险的事情。它不仅会激怒神学家和哲学家，
还会损害我们的神圣信仰，并使《圣经》也成为错误的了。贝拉明在另一个地方写道，“
信仰自由是有害的。它只不过是犯错误的自由。” 

　　此外，如果地球是在绕太阳运动，那么每隔6个月，我们的视线从地球轨道的一侧移
到另一侧时，附近的恒星就会在更远恒星的背景上，看起来是在移动。但是没有发现过这
种“周年视差”。哥白尼学说的支持者辩解说，这是因为恒星极为遥远——可能比地球离
太阳要远出100万倍。也
许将来更好的望远镜会发现周年视差。地心说学者们把这当作拯救一个有毛病的假说的一
根可以抓住的稻草，这是荒唐可笑的。 

　　当伽利略把第一架天文望远镜指向天空时，潮流就转向了。他发现木星有一小批绕着
它旋转的卫星，而里面的卫星比外面的转得快，这恰和哥白尼对行星绕太阳运动推断出的
结果一样。伽利略发现水星与金星显示出和月亮相同的相位变化(这表示它们绕太阳运
转)。进一步说，月球上有环形山以及太阳上有黑子都是对天体完美无缺论的挑战。
这可能部分地引起1300年前特塔利安(Tertullian)所感到的那种苦恼，当时他辩解说：
“如果你有理智和谦逊，就不要窥探天穹，了解宇宙的命运和秘密。” 

　　正好相反，伽利略主张我们可以通过观测和实验向自然界提出疑问。于是，“乍看起
来似乎是不大可能的事实，即使在较少的理性解释情况下，也会脱掉遮掩它们的伪装，让
赤裸的和简明的美显现出来”。难道不是这些连怀疑论者都想得到确认的事实，形成比神
学家的一切臆测都更为
可靠的对神创宇宙的认识?但是对那些坚信宗教不可能出错的人来说，如果他们的信仰与
这些事实相抵触，又该怎样说呢?红衣主教们威胁这位年迈的天文学家，如果他坚持宣扬
可恶的地动学说，就要对他严刑拷打。他被判处软禁在家度过他的余生。 

　　在一两代人之后，牛顿(Issac Newton)证明，如果你承认太阳是在太阳系的中心，那
么用简明优美的物理学就可以定量地解释{甚至预测)一切观测到的月球与行星的运动。但
到这个时候，地心学说的流毒还未肃清。 

　　1725年，埋头苦干的英国业余天文学家布拉德利(James 
Bradley)在试图发现恒星的视差时，无意中发现了光行差。我认为“差”这个词含有发现
的意外性的意思。对恒星作整整一年的观测，就发现它们在天空背景上扫描出小椭圆，并
且所有的恒星都是这样。这不可能是恒星视差，因为近距恒星会有大的视差，而遥远恒星
的视差测不出来。与此
不同，光行差有如在加速行驶的汽车上的乘客所见的，垂直下落的雨点变成倾斜下落的
了；车子开得越快，倾斜就越厉害。如果地球静居于宇宙中心，并不在绕日轨道上奔驰，
布拉德利就不会发现光行差。这是地球绕太阳运转的令人不能不相信的证明。大多数
天文学家都信服了，但还有一些人不相信。布拉德利认为他们是“反哥白尼主义者”。 
　 
　　但是到1837年，直接的观测用最明确的方式证明了地球确实绕日运转。争议已久的周
年视差终于发现了，不是用更好的论证，而是用更好的仪器发现的。这是因为说清楚它的
含义，比起解释光行差更为直截了当。周年视差的发现非常重要，它给地心学说的棺材敲
进了最后一根钉子。你只需要先用左眼，然后用右眼看你的手指，就会看到它好像移动
了。每个人都能够懂得视差。 

　　到19世纪，所有科学界的地心主义者都改换门庭或销声匿迹了。一旦大多数天文学家
被说服了，流行的舆论很快就改变了，这在若干国家只是三四代人的事。当然，在伽利略
和牛顿的时代或甚至还晚得多，仍然有人在反对，他们企图阻止人们接受、甚至阻止人们
知道新的以太阳为宇宙中心的学说。至少私下持保留态度的人是很多的。 
　 
　　到20世纪末叶，如果还有人坚持不让步，我们可以直截了当地解决这个问题。我们能
够检验人类究竟是居住在一个以地球为中心的、行星镶嵌在透明水晶球上的系统内呢，还
是在一个以太阳为中心的、行星由太阳引力远距控制的体系里面。举例来说，我们用雷达
探测过行星。当我们向土星的一个卫星发出信号，收不到从镶嵌着木星的比较近的水晶球
上发还的无线电回波。我们的宇宙飞船到达指定目标之精确令人吃惊，与牛顿的引力理论
预测的完全吻合。按照几千年来盛行的权威见解，推动金星或太阳毕恭毕敬地绕核心的地
球运转的是各个“水晶球”。因此当宇宙飞船飞往某个天体(例如火星)时，它们会撞穿
“水晶球”，这时它们的仪器应听到叮当声，并探测到破裂水晶体的碎片，可是这些情况
根本没有出现。 

　　当“旅行者1号”从最外层行星之外审视太阳系时，它所看见的正是哥白尼和伽利略
说过的，太阳是在中心，而行星是在环绕它的同心轨道上。地球绝非宇宙的中心，它只是
绕日运行的小圆点之一而已。我们已经不再是局限在一个单独的世界上，而是我们现在能
够到达其他世界，并明确地断定我们栖息的是哪一种行星系。 

　　把人类从宇宙中心的舞台上移开的其他方案多得不可胜数，而它们中每一个都或多或
少由于类似的理由遭到抵制。我们似乎热中于特权，引以为荣的不是我们的功绩，而是出
身——仅仅因为我们是人类，并且生在地球上。我们可以把这种观点叫做以人类为中心的
自大狂。 

　　把这种自大狂引近顶峰的就是：我们是按上帝的形象塑造的观念，因此整个宇宙的创
世主和统治者看起来正和我一个样子。与我的形象相似．这是怎样的一种巧合啊!多么舒
服和惬意啊!公元前6世纪的希腊哲学家色诺芬尼(Xeno- phanes)了解这种观点是何等狂妄
自大： 

　　埃塞俄比亚人认为他们的神是黑皮肤和塌鼻子的；色雷斯㈡人却说他们的神有蓝眼睛
与红头发……。是的，如果牛、马或狮子有手，会用他们的手来作画，并且像人一样制作
工艺品，那么马所绘出的神像马，而牛就像牛…… 

　　过去有人称这种态度是“狭隘的”。它表现为一种朴素的期望，即把一个偏僻省份的
政治集团与社会习俗扩充到一个含有许多不同传统和文化的庞大帝国；把我们所熟悉的偏
僻乡村看成世界的中心。乡巴佬对外界会出现的事物几乎一无所知。他们不了解自己乡下
的微不足道及帝国的形形色色。他们心安理得地把自己的标准与习俗运用于地球的其他部
分。但是噗通一下掉入维也纳、汉堡或纽约，他们会沮丧地认识到，自己真是井底之蛙。
他们也就“非狭隘化了”。 
　 
　 当代科学是在未知领域中的航行。走过的每一步都留下怯懦的教训。很多旅客宁可留
在家里。 
　 
　㈠1154—1399年间的英国王朝，——译者 
　㈡爱琴诲北岸的一个地区，分属于希腊和土耳其两国。——译者无标题文档 

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