卡爾·薩根，目光穿越時空
作為第一個在小說中描寫如何科學地“穿越未來”的天文學家，可能卡爾·薩根（Carl Sagan）無論如何也想象不到，他的誕辰80周年紀念會暨《暗淡藍點》紀念版發(fā)行會和他的老朋友基普·索恩（Kip Stephen Thorne）指導的電影《星際穿越》竟然幾乎同時舉行。
卡爾·薩根，美國天文學家（1934.11.9—1996.12.20），出生在一個俄羅斯裔的猶太移民家庭。他在行星物理學領域取得了許多重要成就，包括建立了金星大氣的溫室模型，從而發(fā)現(xiàn)金星表面具有極高的溫度。他在生命起源、地外生命探索、美國的太陽系探測計劃等多方面做出了重要貢獻。對于普通讀者來說，更重要的是他是一位充滿熱情的科普作家，他和PBS電視臺拍攝的系列電視科普節(jié)目《宇宙》是歷史上最受歡迎的節(jié)目之一，在60多個國家里觀眾超過6億人。他的多部科普作品《宇宙》（與電視節(jié)目同步發(fā)行）、《暗淡藍點》、《魔鬼出沒的世界》等都是暢銷科普書。（英國科學家、科普作家Brian Cox就坦承深受卡爾·薩根影響，他已經(jīng)和BBC拍攝了電視科普節(jié)目“奇跡三部曲”三部曲《宇宙的奇跡》、《太陽系的奇跡》和《生命的奇跡》，風靡全世界。）
更有意思的是，薩根還有一部科幻小說《接觸》（Contact）被搬上熒幕，描寫了一位女科學家執(zhí)著地尋找外星文明的故事。電影于1997年上映，朱迪·福斯特出演了女主角，馬修·麥康納出演女主角的男友。17年之后，馬修·麥康納又演出了《星際穿越》的男主角。薩根在《接觸》中安排女主角穿越到外星文明的世界進行了一次時間旅行，實現(xiàn)了人類和更高級智慧文明的“第一次握手”。薩根本來假設女主角進入了黑洞，但索恩指出，“只進不出”的黑洞無法作為穿越媒介，建議薩根使用蟲洞。從此“蟲洞”成為科幻文學的一個標準設置。
薩根的科普作品不僅僅關注科學知識的普及，更重要的對科學精神的討論，對于科學和人類文化關系的思考。在《接觸》這部電影中，就表現(xiàn)了外星文明一旦被發(fā)現(xiàn)，將會對人類社會造成何等的沖擊。在《伊甸園的飛龍》《布魯卡的腦》中，薩根結合當時生物學對大腦工作機制的研究，探討了人類意識的運作方式，及科學思維這種認識世界的方式對人類認識自身和宇宙所產(chǎn)生的重大影響。
20世紀60、70年代，由于阿波羅登月計劃等科學活動的影響，公眾對科學非常關注，也有許多科學家樂意向公眾分享科學知識。但70年代末之后，隨著科學分工日益細密，科學家之間的競爭日益激烈，科學家群體把更多的注意力逐漸轉向了行業(yè)內部，而忽視對公眾的分享。美國的媒體版面上也重新被星座占卜、替代醫(yī)學等各種迷信所占據(jù)，人們驚呼“科學被迷信打敗了”?？枴に_根對此也洞若觀火，他生前寫出的最后一本書《魔鬼出沒的世界——科學，照亮黑暗的蠟燭》，集中研究了在美國流行的形形色色的偽科學，指出為什么在科學家看來這些是偽科學，以及為什么人們會追捧這些偽科學。他呼吁社會要重視科學的懷疑精神，更好地認識我們這個世界，不要被那些獵奇的迷信誤導人們的求知欲望。今天看來，薩根的呼吁并沒有過時，今天我們的科學更加發(fā)達，但各種以“心靈雞湯”形式存在的迷信宣傳比薩根所在時代也更變本加厲。重讀薩根，既能讓我們學習到科學知識，也讓我們體會科學地認識我們所處的世界和我們自身是何等之不易。
暗淡藍點，天文學家對地球和人類的愛
《暗淡藍點》這本書是在20年前，卡爾·薩根60歲時出版的，兩年后他就去世了。所以這本書也可以說是薩根為自己撰寫的一部科學自傳，既反映了他的在行星探索方面的科學工作成就，也記述他對于宇宙探索、環(huán)境保護、人類文化的思考，體現(xiàn)他的宇宙情懷。盡管20年過去了，但這部具有強烈個性的科普著作卻一點兒也沒有過時，因為薩根記錄的是我們認識太陽系的歷史，其中的科學知識和探索歷程，歷久彌新。
薩根帶領我們從“地球”本身開始思考。在人類思想史和天文學歷史上，曾經(jīng)長期以為人類和地球具有極其特殊的地位。對于地球地位的爭論從古希臘一直持續(xù)到17世紀初，哥白尼的日心說才確定了地球是太陽系里的一顆普通行星，開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動三定律和伽利略發(fā)現(xiàn)了木星衛(wèi)星、牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，從而最終證實了哥白尼的行星猜想。
后來的科學發(fā)展證實，太陽只是銀河系外圍一顆普通恒星，銀河系也十分普通，僅僅是幾千億個星系之一，人類也只是生物界進化出來的成員。薩根高度評價這些科學發(fā)現(xiàn)，認為這樣的認識轉換應該讓我們認識到，人類應該謙遜。為了進一步顯示地球在宇宙中的位置，在薩根的建議下，已經(jīng)到達太陽系邊緣的“旅行者1號”飛船在1990年2月14日回望地球，拍攝了“太陽系全家福”和著名的“暗淡藍點”（Pale Blue Dot）。
地球在照片看起來只有兩三個像素大小。由于鏡頭幾乎正對著太陽，支架反射的一縷光線正好籠罩住這個光點。薩根稱這幅地球影像為“暗淡藍點”，它讓我們看清地球其實只是浩瀚宇宙中的一個毫不起眼的小不點。本書的書名即來源于此。
圖說：旅行者1號拍攝的“暗淡藍點”，地球只有兩三個像素。
圖說：旅行者1號也替金星、木星、土星、天王星、海王星拍攝了類似的照片，從而構成一幅太陽系全家福。因為位置和太陽的影響，無法拍攝到水星和火星。
薩根在書中說：
再看看那個光點，它就在這里。那是我們的家園，我們的一切。你所愛的每一個人，你認識的每一個人，你聽說過的每一個人，曾經(jīng)有過的每一個人，都在它上面度過他們的一生。我們的歡樂與痛苦聚集在一起，數(shù)以千計的自以為是的宗教、意識形態(tài)和經(jīng)濟學說，所有的獵人與強盜、英雄與懦夫、文明的締造者與毀滅者、國王與農(nóng)夫、年輕的情侶、母親與父親、滿懷希望的孩子、發(fā)明家和探險家、德高望重的教師、腐敗的政客、超級明星、最高領袖、人類歷史上的每一個圣人與罪犯，都住在這里——一粒懸浮在陽光中的微塵。
在浩瀚的宇宙劇場里，地球只是一個極小的舞臺?！厍蚴悄壳耙阎嬖谏奈┮皇澜?。至少在不遠的將來，人類無法遷居到別的地方。訪問是可以辦到的，定居還不可能。不管你是否喜歡，就目前來說，地球還是我們生存的地方。
有人說過，天文學令人感到自卑并能培養(yǎng)個性。除了這張從遠處拍攝我們這個微小世界的照片，大概沒有別的更好辦法可以揭示人類妄自尊大是何等愚蠢。對我來說，這強調說明我們有責任更友好地相處，并且要保護和珍惜這個淡藍色的光點——這是我們迄今所知的惟一家園。
值得一提的是，在70年代發(fā)射的飛向太陽系外的無人探測器先驅者10號、11號上，攜帶著薩根設計的“地球名片”。這張名片很多人都熟悉，上面描繪宇宙中最輕元素氫原子的量子基態(tài)、根據(jù)脈沖星定位的太陽系方位、地球在太陽系中的位置、地球男女性的形象，以及探測器本身和地球男女身高的一般比例。旅行者1號、2號則攜帶了薩根牽頭組織的委員會設計的一張銅質磁盤唱片，內容包括用55種人類語言錄制的問候語和各類音樂（包括中國古曲《流水》），旨在向“外星人”表達人類的問候。時任美國總統(tǒng)卡特的問候是：“這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力活過我們的時代，進入你們的時代?！边@2種4份地球名片，是地球人類送給外星文明的“外交名片”，也許幾萬年之后，他們會收到吧。
圖說：先驅者10、11號攜帶的“地球名片”
圖說：旅行者1號、2號攜帶的“地球唱片”
太陽系探索，發(fā)現(xiàn)新世界
薩根曾任美國天文學會行星科學學會主席，當時正值美蘇競相開展太空探索活動，他在美國的太空科學計劃中起到了十分重要的作用。后來薩根曾榮獲美國航空航天局的特別科學成就獎，兩次獲得公共服務獎和航空航天局頒發(fā)的阿波羅成就獎。
20世紀60年代，美國航空航天局噴氣推動實驗室制定了雄心勃勃的探測太陽系的“水手計劃”（Mariner program），對近鄰行星展開近距離觀測。水手號探測器是在徘徊者月球登陸探測器基礎上改進而來的共發(fā)射了8艘探測器，對火星、金星、水星進行了成功的探測。60年代中期，根據(jù)從地球上獲得的金星射電波譜和“水手2號”的探測，薩根建立的金星的大氣模型，推斷出金星表面比地球高出400攝氏度，可謂灼熱無比，而且那里是一個令人窒息、陰云密布的世界?！八钟媱潯边M一步的觀測證實了薩根的理論推演結果。
在制定太陽系遠處的氣體巨行星（木星、土星、天王星、海王星）以及冥王星的觀測計劃時，美國航空航天局遇到了困難：即使用當時威力最大的大力神3號-半人馬座火箭，也要花相當長的時間：到天王星需要16年，到海王星需要30年！漫長的時間足以讓任何組織放棄這樣的計劃。
幸運的是，1965年當分析專家蓋瑞·弗蘭德羅（Gary Flandro）進行木星任務研究時發(fā)現(xiàn)，這幾顆大行星將進入一個罕見排列結構。借助引力彈弓技術，探測器飛行經(jīng)過太陽系所有的大行星只需要9年！每經(jīng)過一顆行星，就能夠增加一次速度，更快地飛向下一顆行星。這種排列176年才會出現(xiàn)一次，最近的發(fā)射日期就在12年后。這個時間對科學家們精心準備來說足夠長，而作為科學目標來說又足夠近，機會實在太好了，令人無法拒絕。
美國航空航天局，制定了兩個飛出太陽系觀測計劃，按照木星—土星—冥王星、木星—天王星—海王星的路線上是旅行者1號和旅行者2號，1977年升空。另一項是由埃姆斯研究中心（Ames Research Center）用先驅者10號、11號作為旅行者計劃的先導，驗證通過火星和木星軌道之間的小行星帶時，微小天體對航天器的威脅程度，檢驗木星磁場對航天器的威脅。先驅者10號、11號于1972年、1973年發(fā)射。
作為最早踏上外太陽系之旅的航天器，它們?yōu)槿祟愓J識外行星做出了重要的貢獻，我們在科學課本、科普圖書上所見到的許多壯麗的畫面，就是這些無人探測器歷盡艱險傳遞回來的?！栋档{點》記錄下了這段充滿了新發(fā)現(xiàn)、激動人心的太空探索時代。
就在2013年9月，美國航空航天局宣布，充分利用引力彈弓技術而成為奔向太陽系賽跑第一名的旅行者1號，已經(jīng)進入到了太陽風影響范圍之外的恒星際空間。此時旅行者1號已經(jīng)飛行了36年，距離地球190億千米，信號到達地球也得17小時之久。旅行者1號、2號，都是以3塊放射性同位素熱電機作為動力來源，發(fā)電機已經(jīng)大大超出了起先的設計壽命，一般認為在大約2020年之前仍可提供足夠電力令航天器能夠繼續(xù)與地球聯(lián)系。
太陽系之外，尋找新的地球
有意思的是，卡爾·薩根和他的同事們利用“伽利略號”探測器兩次掠過地球附近進行引力彈弓加速的機會，把地球作為“未知行星”，進行了一番觀測。當時伽利略掠過地球時高度只有950千米，天文學家們指揮“伽利略號”對地球進行了拍攝，收集圖像和光譜，從外星人視角利用這些資料來分析地球這顆行星的基本情況。這對于具有什么條件的行星才可能適合生命的產(chǎn)生和繁衍這個問題打開了新的思路。.
圖說：1968年阿波羅8號宇航員環(huán)繞月球時看到月面上“升起”的地球。
在本書最初出版的時候，對太陽系外行星的探測才剛剛開始，而且是在一顆中子星周圍偶然地發(fā)現(xiàn)它有至少三顆行星。如今，多種探測器已經(jīng)上天搜尋系外行星，已經(jīng)找到約2000個，其中像地球這樣大小、位置合適，可能適宜生命繁衍的，還不到百分之一。而且這些都是從望遠鏡中獲得有限信息分析的結果。
就像《星際穿越》開頭指出的那樣，假如有一天地球不再適宜人類生存，我們該向何處尋找新的家園？至少目前看來我們還得首先發(fā)明出更好載人航天技術，才能跨越星際空間實現(xiàn)宇宙移民。
圖說：太陽系外的行星系統(tǒng)（概念圖）
《暗淡藍點》這本書涉及了很多內容，比如卡爾·薩根對于古代文化的觀點，對科學精神的理解，科學發(fā)展對社會思想的影響等等，這些都同樣精彩的思想，請讀者親自閱讀時來欣賞和贊嘆吧。
《暗淡藍點》（卡爾·薩根誕辰80周年紀念版），人民郵電出版社。
參考：
http://songshuhui.net/archives/85359
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