奇点小说

一驰向思索的海洋3（第4页）

（张为华译）

银河系中散布着百万个栖息生物的行星吗？

作者：鲁道夫·基彭哈恩

鲁道夫·基彭哈恩（1926——），德国天体物理学家。生于捷克斯洛伐克。1965年至1974年任哥廷根大学天文学与天体物理学教授，后任马克斯·普朗克天体物理研究所所长。1985年至1991年任国际天文学联合会副主席。他是密近双星质量转移演化理论的创始人之一。

我们在宇宙中是不是独一无二，也就是别的星球上或其邻近处有没有生命存在？这个问题的提出比我们知道恒星是别处的太阳还要更早。尼古劳斯·冯·屈斯和乔尔丹诺·布鲁诺都曾为此伤过脑筋。为此，两人之中一位幸免于难，另一位不得不在烈火中为真理而献身。

讲到银河系中其他天体上的生命问题，这里只打算谈那种和地球生命的化学成分类似的情况；特别要提出来作为先决条件的是，这种生命离不开液态水。我们想知道，在某行星上是不是已经存在类似人类甚至进化阶段更高的生物。不论是这两种情况的哪一种，像地球上那样长的演变年代看来总是必需的。南非德兰士瓦省翁弗瓦赫特的发掘结果告诉我们，早在35亿年前地球上就存在过比较高级的单细胞生物蓝藻，而人们估算的地球年龄只比这个数量大10到15亿年。所以我们要搜索的对象星周围应该具备这样的条件，使原始生物至少已有40亿年之久能稳定地向较高级生物进化。

让我们来回顾一下我们这个行星上的生命发展史。天文学家海因里希·西登托普夫作过这样的形象比喻：假想我们能把大约50亿年长的地球史压缩成一年，那么原来的1亿年就变成1个星期，实际演变中的160年就转化为一秒钟。这样一来，从宇宙和银河系最老的恒星起源到太阳和地球的形成用这样的压缩时间表示大约经历了1年。假定太阳系的行星，包括地球，形成于第二年的1月份。那时大气的主要成分还是氢，也就是宇宙中最丰富的元素。后来，氢逃脱了地球引力的束缚，氮和氧成为地球大气的决定性成分。可是早在氢大气时代，简单的生命形态已经出现，而3月份就有了翁弗瓦赫特单细胞生物。生物仍在不断进化，但是我们了解得比较确切的只有假想压缩年的最后6个星期，这是因为得到了由化石揭示的信息。在此期间大部分的氢已经逃散，各类生物的习性转而与氧相适应。11月末是植物，稍后是动物征服了各个大陆；曾经在地球上称雄1星期之久的古代巨形爬虫类，在圣诞节两天假日期间灭绝了；12月31日23时出现了"北京人"；新年来临前10分钟，尼安德特人才来送旧迎新；夜半前5分钟，现代人种诞生了；新年只差30秒钟时，世界历史记载开了头。就在这最近30秒钟内地球上的人数增加了百倍。这种增加在最末若干秒内更是急速，光是最近一秒钟间全球人口就增长为原先的3倍。在除夕花炮上天前不到410秒钟的时候，人类开始发射无线电广播节目。

生物进化的过程如此漫长，把它和恒星演化的时间去对比没有什么不恰当。我们知道，天上有的恒星那样年轻，甚至爪哇猿人曾经是它们诞生的见证人。在这种恒星周围的行星上，目前高级生物还来不及形成。我们也知道，大质量恒星发光发热只有几百万年，这对于生物进化实在太短暂了。看来合适的对象只有从质量相当于或小于太阳的恒星中去找。银河系大约共有恒星千亿，其中绝大多数的质量都算"合格"，这是因为质量较大的恒星终究甚少。

除了百分之几的少数例外，银河系中恒星的发热年代都很长，足以使智慧生物渐渐形成。但尚不清楚的是这些星有没有行星围绕着它们转，因为只有在围绕恒星公载的天体上才能具备液态水所需的温度。可惜天文学家对别的太阳周围的行星还一无所知。由于它们实在太遥远，即使离我们最近的一些恒星确有这种伴侣天体绕它们转，人们也还没有能做到用望远镜直接观测这些微乎其微的对象。可是话说回来，别的太阳周围也有行星绕着转，这是非常可能的；首先，人们要打破生活在一个独特太阳系中这样一种概念的束缚。科学发展史曾一次又一次地表明，那种把人类放在宇宙中侍优地位的想法，都是错误的信念。

我们已经了解，宇宙物质的角动量很可能使单星周围形成行星系。人类自己所处的行星系也支持这种观点。巨大行星木星和土星甚至以它们的卫星群在周围组成了具体而微的"行星系"，看来这也要归因于角动量。因此，单星周围都有行星系在运转的假想是合理的。

如果在恒星形成的过程中由于角动量因素而产生了一对双星，那么即使在此以前行星曾经出现过，它们也应该在不长的宇宙演变岁月中不是落到其中的一颗星上，就是被甩到宇宙空间。因为认真观测表明半数以上的恒星是双星，所以银河系中算下来还剩大约400亿恒星伴有行星。

问题又来了：这些行星与各自恒星的距离是否合适呢？一个行星至少应该满足的条件是它与所属恒星的距离使得辐射在它表面造成液态水所需的温度。在太阳系中，水星极靠近太阳，而离太阳比火星更远的所有外行星则受阳光照射太弱，不够温暖。别的恒星周围的行星我们始终还没有见到，怎样才能知道它们之中有多少已经具备了距离恒星恰到好处的条件呢？我们的办法只有和自己所处的行星系类比。地球无疑地处在太阳生命带内部，火星和金星靠近此带边缘。"水手"号探测器拍得的照片表明，火星表面的荒凉程度和月球表面类似。尽管火星有大气并且含有水分，但是在它表面上软着陆的一系列"海盗"号探测器经过取土分析并没有发现生物细胞的任何迹象。苏联的一批探测器测得的金星表面温度超过450摄氏度，所以金星也不是生物栖息的场所。此太阳系中我们似乎是独此一家。

在某个行星上如果适宜的气候能维持足够长的年代，生命确实会形成吗？这个问题应该去问生物学家，而不是天文学家。不过天文学家也能帮一点忙，他了解，除了少数例外，整个宇宙中化学元素的分布大体上是相同的。银河系中离我们最遥远的恒星，甚至别的系中的恒星，它们的化学组成和太阳一样。没有由硫组成的恒星，也没有由汞组成的云团。压倒多数的情况下宇宙物质的最主要成分是氢，再其次才是其他的化学元素。我们可以向生物学家保证，即使是在一个遥远的，但气候适宜的行星上，他也能找到构成一切有机分子所需的各种物质，射电天文学家在气体云中发现了名目繁多的各种有机分子，其中有乙醇和甲酸，有气氰化氢和甲醚。当然，从这类简单有机化合物向那些构成生命基础的复杂分子演变，是一条漫长的道路。让我们假想，凡是可能孕育生命的场所生物实际上都已出现，那么银河系中可能有着100万个居住生物的行星，这些生物也许各自都已演变了40亿年，只不过它们理应处在各自不尽相同的进化阶段罢了。

科学家为什么应该普及科学

作者：卡尔·萨根

卡尔·萨根（1934——），美国天文学家。1977年起担任康奈尔大学天文和空间科学教授。他在生命科学和天文学研究方面卓有成就，对地球生命起源、行星大气、球外生命等领域进行过权威性研究。他还是一个优秀的科普作家，创作的科普作品有《伊甸园的飞龙》、《布罗卡的脑》等。

为什么物理学家或其他领域的科学家竟然花大量时间和精力向公众普及科学知识呢？这里所说的不仅是为《科学美国人》写文章（它是提供给科学爱好者和其他领域的科学家阅读的），也不仅是教本科生入门课程，而是真正尽力通过报纸、电视、杂志和对一般公众的讲演，来传播科学知识和科学方法。

科学研究的资助主要来自公共基金。由此容易得出片面的看法：科学家要向纳税人解释自己所做的工作。若仅以此来看，便会吃惊地发现更多的科学家并不从事科学普及工作。从大的方面来说，存在着大量的重大社会问题，从温室效应和臭氧层空洞到核竞赛和艾滋病，解决这些问题关键在科学。科学的结果导致其中一些问题的产生和恶化。同时很显然，没有深入的科学研究，不可能有解决这些问题的方法。我们的真正危险在于构造了一个基本上依赖于科学和技术的社会，却几乎没有人懂科学和技术。这就是问题的"症结"。（例如，在国会535名议员中，大科学家出身的人屈指可数。）但这里我想要讨论的是普及科学的其他原因，这种科学普及工作是科学家职业日程的重要部分。

科学不仅是知识的本体，更主要的，它是一种思维方法。这种思维以严格的怀疑观与对新思想的开放性的结合为其特征。在我们生活的各个领域——社会、经济、政治、宗教等，都绝对地需要科学。科学也是一种智能探险，它更易于被青年接受。科学对青年特别具有感召力的原因是：未来是属于青年的，他们懂得科学与他们未来生活的世界有某种联系。

另外，每种文化都有一个创世的神话。它通常是很好的，有时也很不完美。它是一种试图解释我们根源的尝试：每个民族是怎么来的，人类、景物、地球、太阳、恒星、行星是怎么来的，及最主要的问题——如果宇宙存在开端的话，它是如何开始的。你会发现世界上各种传说、神话、迷信、宗教——我们人类的许多伟大的文学作品——都试图解决这些深奥的问题。对于这些问题中的每一个，科学都已给出某种近似的答案。如此，科学回报了人类古老的紧迫的需求。电视连续剧《宇宙》在世界范围内产生了反响，我们发现如此众多的公众对宇宙演化的描述产生共鸣。它影响人们几乎达到了宗教的程度。

由于以上所述的原因，我认为，任何一个社会，如果希望在下个世纪生存得好，且其基本价值不受影响的话，那么都应该关心国民的思维、理解水平，并为未来作好规划。我坚持认为，科学是达到上述目的的基本手段——它不仅是专业人员所讨论的科学，而更是整个人类社会所理解和接受的科学。如果科学家不来完成科学普及的工作，谁来完成？

（詹启明译）

应有格物致知精神

作者：丁肇中

丁肇中（1936——），美国物理学家。生于密执安州安阿伯。1962年获哲学博士学位。1969年后任马萨诸塞理工学院教授。主要从事高能物理学研究。1974年领导的研究小组在实验中发现新粒子（粒子），并导致了一系列与之相关的新粒子的发现，使粒子物理学进入了一个新的发展阶段。因此于1976年与里克特同获诺贝尔物理学奖。

在中国传统教育里，最重要的书是"囚书"。"四书"之一的《大学》里这样说：一个人教育的出发点是"格物"和"致知"。就是说，从探察物体而得到知识。用这个名词描写现代学术发展是再适当也没有了。现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。

但是传统的中国教育并不重视真正的格物和致知。这可能是因为传统教育的目的并不是寻求新知识，而是适应一个固定的社会制度。《大学》本身就说，格物致知的目的，是使人能达到诚意、正心、修身、齐家、治国和田地，从而追求儒家的最高理想——平天下。因为这样，格物致知的真正意义被埋没了。

大家都知道明朝的大理论家王阳明，他的思想可以代表传统儒家对实验的态度。有一天王阳明要依照《大学》的指示，先从"格物"做起。他决定要"格"院子里的竹子。于是他搬了一条凳子坐在院子里，面对着竹子硬想了七天，结果因为头痛而宣告失败。这位先生明明是把探察外界误认为探讨自己。

王阳明的观点，在当时的社会环境里是可以理解的。因为儒家传统的看法认为天下有不变的真理，而真理是"圣人"从内心领悟的。圣人知道真理以后，就传给一般人。所以经书上的道理是可"推之于四海，传之于万世"的。这种观点，经验告诉我们，是不能适用于现在的世界的。

我是研究科学的人，所以先让我谈谈实验精神在科学上的重要性。

科学进展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。

实验的过程不是消极的观察，而是积极的、有计划的探测。比如，我们要知道竹子的性质，就要特别栽种竹树，以研究它生长的过程，要把叶子切下来拿到显微镜下去观察，绝不是袖手旁观就可以得到知识的。

实验的过程不是毫无选择的测量，它需要有小心具体的计划。特别重要的，是要有一个适当的目标，以作为整个探索过程的向导。至于这目标怎样选定，就要靠实验者的判断力和灵感。一个成功的实验需要的是眼光、勇气和毅力。

由此我们可以了解，为什么基本知识上的突破是不常有的事情。我们也可以了解，为什么历史上学术的进展只靠很少数的人关键性的发现。

在这方面，我有个人的经验为证。我是受传统教育长大的。到美国大学念物理的时候，起先以为只要很"用功"，什么都遵照老师的指导，就可以一帆风顺了，但是事实并不是这样。一开始做研究便马上发现不能光靠教师，需要自己做主张、出主意。当时因为事先没有准备，不知吃了多少苦。最使我彷徨恐慌的，是当时的惟一办法——以埋头读书应付一切，对于实际的需要毫无帮助。

我觉得真正的格物致知精神，不但是在研究学术中不可缺少，而且在应付今天的世界环境中也是不可少的。在今天一般的教育里，我们需要培养实验的精神。就是说，不管研究科学，研究人文学，或者在个人行动上，我们都要保留一个怀疑求真的态度，要靠实践来发现事物的真相。现在世界和社会的环境变化得很快。世界上不同文化的交流也越来越密切。我们不能盲目地接受过去认为的真理，也不能等待"学术权威"的指示。我们要自己有判断力。在环境激变的今天，我们应该重新体会到几千年前经书里说的格物致知真正的意义。这意义有两个方面：第一，寻求真理的唯一途径是对事物客观的探索；第二，探索的过程不是消极的袖手旁观，而是有想象力的有计划的探索。希望我们这一代对于格物和致知有新的认识和思考，使得实验精神真正地变成中国文化的一部分。