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标  题: 第七章　空间探索——科学上的利益
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月19日13:08:12 星期一), 站内信件



第七章　空间探索——科学上的利益



　　图：银河系照片。（扫校者注：中译本原书图片为“用全天空摄像机拍摄的
银河系合成的照片—— B. 博光和隆特天文台提供”。由于扫描质量问题而更
换。）


　　宇宙中有一个地方，那儿天空中有四颗太阳：红的、白的、蓝的和黄的；其
中两颗太阳靠得很近，彼此相碰，星际物质在它们之间流动。


　　我知道有一个世界有一百万颗月亮。


　　我知道有一颗太阳只有地球那么大，由钻石组成。


　　还有一个原子核直径有一英里，每秒旋转 30 次。


　　在某些恒星之间存在着微粒，其大小和原子结构成份和细菌相似。


　　还有些恒星正在离开银河系。大量的气体云落入银河系。


　　还有些骚动的等离子体，随着 X 射线、γ 射线和强烈的星球爆炸而翻滚。


　　宇宙之外还可能有天地。


　　宇宙是广阔的，令人生畏的，我们第一次感到我们正在变成宇宙的一个组成
部分。太阳系的行星不再是夜空中漫游的亮光。许多世纪以来，人类认为自己生
活在安全、舒适乃至整洁的宇宙之中，地球是造物主使万物瞩目的中心作品，人
类是凡间的顶峰。可是，这些古怪而自欺欺人的观念经不起时间的考验。现在我
们领悟到，我们只是生活在一小块岩石和金属的行星上，它比土星上空云块中较
小的一块还要小，和太阳上小小的黑子相比也是微不足道的。


　　我们的恒星太阳，体积又小，温度又低，一点也不吸引人，它不过是银河系
两千亿颗恒星中的一颗，我们离银河系的中心很远很远，光速每秒传播 186,000 
英里，我们要走 30,000 光年才能到达银河系中心。我们在银河系的荒山野岭上，
经历不了什么大场面。其实连银河系本身也一点不令人瞩目，宇宙无边无际，点
缀着几十亿个银河系，我们的银河系不过是其中之一。


　　“世界”不再是“宇宙”的同义词。我们居住的世界不过是无穷无尽的世界
中的一个。


　　达尔文对自然选择的洞察力已经表明，从简单的生命形式进化到人类的道路
不是一条坦途；相反的，进化的过程紧一阵慢一阵，多数生命形式陷入了死胡同。
人类是长期以来一系列生物学上偶发因素的产物。通观宇宙，我们没有理由自诩
为空前绝后或最理想的生物。


　　认清哥白尼和达尔文革命学说的现实主义，意义十分深刻，某些人却感到一
切乱了套。但是，这些学说也带来了补偿性的真知。我们意识到，我们和其它的
生命形式，无论是简单的还是复杂的，都密切有关。我们意识到构成我们生命的
原子是在亘古时衰亡的恒星的内部合成的。现代天文学和生物学上的新进展告诉
我们，宇宙比我们祖先有条不紊的世界宏伟得多，可敬可畏得多。我们正在成为
宇宙的一部分，一个客观存在，而不是我们主观希望宇宙的一部分。


　　人类现在正站在历史的几个交叉点。我们已经踏上了初步探索宇宙的门槛。
人类历史上第一次有能力把仪器和人员送离地球，进入太空探索人类周围的宇宙。


　　可是现在宇宙探索的主要理由是：为了狭隘地维护美国或苏联在发展技术能
力方面的国家威望。可是，目前许多人已经认识到，为发展技术而发展技术只会
造成灾难。又一个理由是，发展宇宙探索是为了带动其它技术的发展，但事实上，
空间探索的费用比直接发展这些技术的费用高得多。还有一个站不住脚的理由是
为了形成军事优势；可是目前全世界人民正在渴望消除国际间的军备竞赛。


　　在这种情况下，人们对花在空间探索方面的巨额费用提出严厉的质问，是毫
不奇怪的。因为目前显然极需经费以纠正许多不公正的现象，改进人类社会和改
善全世界人民的生活。这些质问完全合情合理。如果科学家不能对公众解释清楚
为什么要把金钱投入空间探索，则公众就不明白为什么要把他们的钱拨给这类冒
险事业。


　　一位科学家对宇宙探索的爱好很可能只是个人的事，例如，有些问题使他迷
惑不解，引起他的兴趣，许多涵义使他激动等。我们不能只是为了满足个别科学
家的好奇心就要求公众化费大量金钱。然而，当我们更深入地研究一下科学家个
人的职业兴趣时，我们常常发现科学家的兴趣在很大程度上正是符合公众的利益
的。


　　有一个共同感兴趣的基本领域，这就是对事物的看法问题。宇宙探索使我们
能用一种崭新的目光观察地球和地球上的人类。我们好象是生活在孤岛上的一些
语言学家，使用同一种语言。我们能总结由普通语言学的许多理论，但是可供我
们研究之用的只有一种语言。因此，我们的语言知识不太可能具有成熟的人类语
言学所要求的那种普遍性。


　　我们有许多门科学的知识面也同样狭窄，局限于无数可能情况中的某一种。
只有纵观其它地方的种种现象，才能总结出有概括性的通用科学。


　　从行星探索收益最大的学科是生物学。从很根本的意义上说，生物学家一直
在研究的只是地球上的这一种生命形式，因为尽管地球上的生命形式看来多种多
样，追根到底它们是相同的。小猎兔犬和秋海棠，细菌和须鲸都是用核酸贮存和
传递遗传信息的，都用蛋白质来进行催化和控制。就我们所知，地球上所有的有
机体使用的遗传密码都一样。人类和精子细胞草履虫纤毛精子细胞的截面组织几
乎一样。叶绿素、血红蛋白和造成许多动物不同皮毛颜色的物质，都基本上是同
一种分子。


　　这个结论很少有例外；即地球上一切生物都是从生命起源的一个单独的事例
上发展起来的。从某种意义上说，达尔文的自然选择学说本身即已暗示了这个结
论。如果这个结论正确，则下列情况的意义就不容忽视，即生物学家区分不出必
然和偶然的现象。他们把宇宙任何地方任何有机体只是为了生存而必须具备的生
命现象，和由大量小而偶然的适应性改变，即曲折进化的结果，混同了起来。


　　科学家模拟原始行星条件复制出简单的有机的（碳基的）分子，这一过程正
在实验室中积极研究。我们前面已经介绍过，组成人类的这些有机的分子，在没
有生命的情况下和十分普通的原始行星条件下，能比较容易地合成出来。可是，
在实验室里即使进行早期的生物进化模拟实验，也并不切实可行，因为需要的时
间太长了，生物学家只有通过研究宇宙别处的生命系统才能决定有哪些可能性。


　　由于这一见解，则如果能在火星上发现即使极简单的有机体，在生物学上也
会有重大的意义。另一方面，如果我们能证实火星上不存在生命，则自然界已为
人类完成了一项实验：两个行星在许多方面相似，一个上面产生了生命，另一个
没有。把实验和用作对照的行星相比较，便能发现有关生命起源的许多资料。同
样，在月球、火星或木星上寻找生物前的有机化合物，对于了解形成生命起源的
过程，也极为重要。


　　我们考虑一下气象学，它对行星研究所提供的看法是又一个例子。整个物理
学中，紊流和流体力学的难度是最高的。气象学家远离现场通过卫星发送回来的
照片，研究地球的大气环流，获得了地球气候的一些知识。今天，运用地球的气
象理论，能够进行长期的天气预报，但是预报只能是大面积的，包括的内容是一
些简单化的假设，能预报的时间也很短。


　　如果“约书亚”①试验付之行动，让地球停止转动一会儿，该有多好啊！环
流的变化有助于人们了解地球自转特别是通过科里奥利力对环流所起的影响作用。
但是这种实验在技术上是难以办到的，而且也会产生不利的副作用。另一方面，
金星的质量和半径同地球的几乎相等，可是自转速度要慢 240 倍，慢到科里奥
利力变成了次要因素。金星的大气比地球厚得多。自然界为气象学家安排了一个
天然的实验场。


　　木星自转一次是 10 小时，这颗巨大行星的自转速度比地球快。自转的影响
应该比地球的重要得多，而且木星大气确实给人以上下翻滚和骚动的印象，木星
大气显著的光带和带纹 ( band and beet )几乎肯定和快速自转有关。自然界安
排两个对照的实验，即两个包着厚厚大气的行星（金星和木星），一个自转慢，
另一个自转快。研究金星和木星厚厚大气层的环流将有助于认识地球上海洋和大
气环流的规律。


　　或者考虑一下火星吧。令人注目的是火星自转一周的时间以及自转轴和轨道
平面的夹角跟地球上的一样；可是它上面的大气只及地球的百分之一，既没有海
洋，也没有液态水。因此火星成了研究海洋和液态水对大气环流影响的一个对照
实验场。


　　不久前，地质学家的研究还只限于一个星体，那就是地球。他们以往无法知
道地球的特定环境中哪些性质是一切行星共有的，哪些是地球特定环境中所特有
的。例如，地震记录揭示地球的内部结构，它分成地壳、地幔、液态金属地核和
固体内核。但是造成地球内部结构的这种区分的原因大都不明。地壳是否是在漫
长的地质年代里从地幔渗漏出来的？还是在一次早期的大灾难里从天上掉下来的？
地心是否是在漫长的地质年代里由铁逐渐透过地幔沉入而形成的？还是从地球诞
生之日起在整个熔融的地球中间断形成的？这些问题可以通过对其它行星的震动
观察得到答案，这些实验花钱较少，可以用现有的仪器自动观察。


　　现在已有说服力相当强的论据可以证明大陆漂移说：非洲和南美洲相互漂离
是一个最有名的例子。根据某些理论，造成大陆漂移的动力和地球内部的发展是
相关的，譬如说，是通过地心和地壳之间地幔中流体的对流产生的。这种地表地
质和行星内部的联系在研究其它行星的过程中刚刚被发现出来。如果要检验这种
对流的见解是否正确，就得看它能否同样适用于其它星球。


　　从这些研究中获得的观点有许多实际的效果。气象科学归纳出来的一般结论
可能使气象预报取得很大的进展，甚至可能导致气候的改变。对金星大气的研究
已经产生了一种理论，说金星上已发生一种失去控制的“温室”效应。即一种不
稳定的平衡状态，温度的增加引起大气水蒸汽含量的增加，通过红外线吸收金星
热辐射又导致表面温度的进一步增加，等等。如果地球诞生之日只比现在稍稍靠
近太阳一些，则根据初步的推理，地球可能终究会变得象金星一样灼热。但是今
天我们生活在这样一个时期，人类的活动正在强烈地改变地球的大气。精确地了
解金星上所发生的现象极端重要，这样才能避免地球上偶然地重演金星上失去控
制的温室效应。


　　对行星表面和内部的研究可能会给地震预报和遥测地球上宝贵的矿床地质资
源带来巨大的实际利益。


　　如果将来能发现外星球生命，这一定会给生物学带来一场革命，带来一系列
难以估计的实用利益，特别在癌症和老化的研究方面；这两方面的研究现在遇到
困难，与其说是经费不足，还不如说是思想不解放。


　　对中子星高度密集物质的研究，以及对银河系中心和类星体中产生巨大能量
的研究，已经导致人们提出建议，要修改现有的物理定律。原来的定律是在地球
上总结出来解释地球上观察到的现象的。


　　宇宙探索无可避免地会带来大量的实际利益。但是科学发展的历史启发我们，
最重要的利益还无法预料，因为我们今天还不够聪明。

　


　　①基督教《圣经》“旧约全书”中关于约书亚的记载中述及某一战役进行时
太阳和月亮停止了运行。——译注



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