課程內(nèi)容
《宇宙的邊疆》
我索取榮譽的對象不應(yīng)該是太空，而應(yīng)該是我的靈魂。假如我擁有一切，我就無所用心。好大喜功則為宇宙汪洋所吞沒，開動腦筋則領(lǐng)悟世界。
——布菜斯·始斯卡《感想錄》
已知的事物是有限的，未知的事物是無窮的；我站立在茫茫無邊神秘莫測的汪洋中的一個小島上。繼續(xù)開拓是我們每一代人的職責(zé)。
——T·H·赫胥黎
宇宙現(xiàn)在是這樣，過去是這樣，將來也永遠(yuǎn)是這樣。只要一想起宇宙，我們就難以平靜——我們心情激動，感嘆不己，如同回憶起許久以前的一次懸崖失足那樣令人暈眩顫栗。我們知道我們在探索最深奧的秘密。
宇宙的大小和年齡不是一般人所能理解的，我們的小小行星只不過是無限永恒的時空中的一個有限世界。從宏觀來看，大多數(shù)人類所關(guān)心的問題都可以說是無關(guān)緊要的，甚至是微不足道的。但是，我們?nèi)祟惓瘹馀畈?、勇敢好學(xué)、前途無量。幾千年來，我們對宇宙及我們在宇宙中所處的地位作出了最驚人的和出乎意料的發(fā)現(xiàn)。人類對宇宙的探索，回想起來是很令人興奮的。這些探索活動提醒我們：好奇是人類的習(xí)性，理解是一種樂趣，知識是生存的先決條件。因為我們在這個宇宙中只不過是晨空中飛揚的一粒塵埃，所以，我們認(rèn)為，人類的未來取決于我們對這個宇宙的了解程度。
我們探索宇宙的時候，既要勇于懷疑，又要富于想象。想象經(jīng)常能夠把我們帶領(lǐng)到嶄新的境界，沒有想象，我們就到處碰壁。懷疑可以使我們擺脫幻想，還可以檢驗我們的推測。宇宙神奧非凡，它有典雅的事實，錯綜的關(guān)系，微妙的機(jī)制。
地球的表面就是宇宙汪洋之濱。我們現(xiàn)有的知識大部分是從地球上獲得的。近來，我們已經(jīng)開始向大海涉足，當(dāng)然，海水才剛剛沒及我們的腳趾，充其量也只不過濺濕我們的踝節(jié)。海水是迷人的。大海在向我們召喚。我們的本能告訴我們，我們是在這個大海里誕生的。我們還鄉(xiāng)心切。雖然我們的夙望可能會冒犯“天神”，但是我相信我們并不是在做無謂的空想。
因為宇宙遼闊無垠，所以那些我們所熟悉的適用于地球的量度單位——米、英里等等已經(jīng)沒有意義。我們用光速來量度距離。一束光每秒鐘傳播18.6萬英里，約30萬公里，也就是7倍于地球的周長。一束光從太陽傳播到地球用8分鐘的時間，因此我們可以說，太陽離我們8光分。一束光在一年之內(nèi)約穿過10萬億公里（相當(dāng)于6萬億英里）的空間，這個長度單位——光在一年里所通過的距離——稱為一光年。光年不是度量時間的單位，而是度量距離的極大單位。
地球是宇宙中的一個地方，但決不是唯一的地方，也不是一個典型的地方。任何行星、恒星或星系都不可能是典型的，因為宇宙中的大部分是空的。唯一典型的地方在廣袤、寒冷的宇宙真空之中，在星際空間永恒的黑夜里。那是一個奇特而荒蕪的地方。相比之下，行星、恒星和星系就顯得特別稀罕而珍貴。假如我們被隨意擱置在宇宙之中，我們附著或旁落在一個行星上的機(jī)會只有1033分之一（1033，在1之后接33個0）。在日常生活當(dāng)中，這樣的機(jī)會是“令人羨慕的”?？梢娞祗w是多么寶貴。
從一個星系際的優(yōu)越地位上，我們可以看到無數(shù)模糊纖細(xì)的光須象海水的泡沫一樣遍布在空間的浪濤上，這些光須就是星系。其中有些是孤獨的徘徊者，大部分則群集在一起，擠作一團(tuán)，在大宇宙的黑夜里不停地飄蕩。展現(xiàn)在我們面前的就是我們所見到的極其宏偉壯觀的宇宙。我們隸屬于這些星云，我們所見到的星云離地球80億光年，處在已知宇宙的中心。
星系是由氣體、塵埃和恒星群（上千億個恒星）組成的，每個恒星對某人來說都可能是一個太陽。在星系里有恒星、行星，也可能有生物、智能生命和宇宙間的文明。但是從遠(yuǎn)處著眼，星系更多地讓人想起一堆動人的發(fā)現(xiàn)物——貝殼，或許是珊瑚——大自然在宇宙的汪洋里創(chuàng)造的永恒的產(chǎn)物。
宇宙間有若干千億（1011）個星系。每個星系平均由1000億個恒星組成。在所有星系里，行星的數(shù)量跟恒星的總數(shù)大概一樣多，即1011×1011=1022。在這樣龐大的數(shù)量里，難道只有一個普通的恒星——太陽——是被有人居住的行星伴隨著嗎？為什么我們這些隱藏在宇宙中某個被遺忘角落里的人類就這樣幸運呢？我認(rèn)為，宇宙里很可能到處都充滿著生命，只是我們?nèi)祟惿形窗l(fā)現(xiàn)而已。我們的探索才剛剛開始。80億光年以外嵌著銀河系的星系團(tuán)催迫著我們?nèi)ヌ剿鳌Ｌ剿魈柡偷厍蚓透挥谜f了。我們確信，有人居住的這個行星只不過是一丁點兒的巖石和金屬，它靠著反射太陽光而發(fā)出微光。在這樣的大距離里，它已經(jīng)消失得無影無蹤。
但是，這個時候，我們的旅程只到達(dá)地球上的天文學(xué)所通稱的“本星系群”。本星系群寬達(dá)數(shù)百萬光年，大約由20個子星系組成，是一個稀疏、模糊而又實實在在的星系團(tuán)。其中的一個星系是M31，從地球上看，這個星系位于仙女星座。跟其他旋渦星系一樣，它是一個由恒星、氣體和塵埃組成的巨大火輪。M31有兩個衛(wèi)星，它通過引力——跟使我呆在坐椅上相同的物理學(xué)定律——將矮橢圓星系束縛在一起。整個宇畝中的自然法則都是一樣的。我們現(xiàn)在離地球200萬光年。
M31以外是另一個非常相似的星系，也就是我們自已的星系。它的旋渦臂緩慢地轉(zhuǎn)動著——每2.5億年旋轉(zhuǎn)一周?，F(xiàn)在，我們離地球4萬光年，我們正處于密集的銀河中心。但是，假如我們希望找到地球的話，就必須將方向扭轉(zhuǎn)到銀河系的邊遠(yuǎn)地帶，扭轉(zhuǎn)到接近遙遠(yuǎn)的旋渦臂邊緣的模糊的地方。
我們印象最深刻的是，恒星即使在兩個旋臂之間，也像流水一樣漂浮在我們的四周——氣勢磅礴的自身發(fā)光的星球，有些雖然象肥皂泡一樣脆弱，卻又大得可以容得下1萬個太陽或1萬億個地球；有些小如一座城池，但密度卻比鉛大100萬億倍。有些恒星跟太陽一樣是孤獨的；多數(shù)恒星有伴侶，通常是成雙成對，互相環(huán)繞。但是那些星團(tuán)不斷地從三星系逐漸轉(zhuǎn)化成由數(shù)十個恒星組成的松散的星團(tuán)，再轉(zhuǎn)化成由百萬個恒星組成的璀璨奪目的大球狀星團(tuán)。有些雙星緊靠在一起，星體物質(zhì)在他們之間川流不息，多數(shù)雙星都象木星與太陽一樣分離開來。有些恒星——超新星——的亮度跟它們所在的整個星系的亮度一樣；有些恒星——黑洞——在幾公里以外就看不見了。有些恒星的光彩長年不減；有些恒星閃爍不定，或以勻稱的節(jié)奏閃爍著。有些恒星穩(wěn)重端莊地轉(zhuǎn)動著，有些恒星狂熱地旋轉(zhuǎn)著，弄得自己面貌全非，成了扁圓形。多數(shù)恒星主要是以可見光成紅外光放出光芒；其他恒星也是X光或射電波的光源。發(fā)藍(lán)光的恒星是年青的星，會發(fā)熱；發(fā)黃光的恒星是常見的星，它們已經(jīng)到了中年；發(fā)紅光的恒星常常是垂亡的老年星；而發(fā)白光或黑光的恒星則已奄奄一息。銀河里大約有4千億個各種各樣的恒星，它們的運轉(zhuǎn)既復(fù)雜又巧妙。對于所有這些恒星，地球上的居民到目前為止比較了解的卻只有一個。
每個星系都是太空中的一個島嶼，它們與其鄰居隔光年之距遙遙相望，我可以想象，在無數(shù)星球上的生物對宇宙的模糊認(rèn)識是如何產(chǎn)生的：他們在開始的時候都以為，除了他們自己小小的行星以及他們周圍的那些區(qū)區(qū)可數(shù)的恒星以外，再也沒有其他的星星了。我們是在與世隔絕的情況下成長起來的，我們對宇宙的正確認(rèn)識是逐漸形成的。
有些恒星可能被數(shù)百萬個沒有生物的由巖石構(gòu)成的小星球所包圍，這些小星球是在它們演化的某個初級階段凍結(jié)而成的行星系。大概許多恒星郡有跟我們類似的行星系：在外圍具有由大氣環(huán)所包圍的行星和冰凍衛(wèi)星，而在接近中心處則有溫?zé)岬?、天藍(lán)色的、覆蓋著云的小星球。在一些行星上可能已經(jīng)有高級動物，他們也許正在從事某種巨大的工程建設(shè)來改造他們的行星世界，他們是我們宇宙中的兄弟姐妹。他們跟我們的差別很大嗎？他們的形狀、生物化學(xué)、神經(jīng)生態(tài)、歷史、政治、科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、音樂、宗教、哲學(xué)等方面的情況如何？也許有一天我們會知道的。
我們現(xiàn)在已經(jīng)回到了我們的后院——離地球1光年的地方。包圍著我們的太陽的是一群巨大的雪球，這些雪球由冰塊、巖石和有機(jī)分子組成：它們就是彗核。每當(dāng)恒星經(jīng)過的時候都對它們產(chǎn)生一定的引力作用，最后迫使它們當(dāng)中的一個雪球傾倒到內(nèi)太陽系。由于太陽熱的作用，冰塊被蒸發(fā)，于是就出現(xiàn)了美麗的彗尾。
我們現(xiàn)在來到我們星系的行星上。這些星球相當(dāng)之大，它們都是太陽的俘獲物。由于重力作用，它們被迫作近似圓周運動。它們的熱量主要來自太陽。冥王星覆蓋著甲烷冰，它唯一的伙伴是它的巨大衛(wèi)星卡戎。冥王星是被太陽照亮的，因為太陽離它很遠(yuǎn)，從漆黑的天空中看上去，太陽只不過是一個明亮的光點。巨大的氣體星球海王星、天王星、土星——太陽系的寶石——和木星部分別有一個冰凍衛(wèi)星作伴相隨（這些行星近年均被發(fā)現(xiàn)有更多的衛(wèi)星甚至衛(wèi)星群相伴隨?！幹?。在氣體行星及其冰凍衛(wèi)星的內(nèi)側(cè)就是充滿巖石的溫暖的內(nèi)太陽系。例如，在那里有紅色行星——火星。在火星上有高聳的火山、巨大的裂谷、席卷火星的大沙暴，并且，完全可能還有一些初級形態(tài)的生物。所有太陽系的行星都繞著太陽運轉(zhuǎn)。太陽是離我們最近的一個恒星，它是一個令人恐怖的氫氣和氦氣的熱核反應(yīng)爐，它的強光照耀著整個太陽系。
經(jīng)過一番漫游之后，我們終于回到了我們這個弱小的淺藍(lán)色星球。宇宙汪洋茫無際涯，范圍之大，難以想象，而這個星球僅是其中之一，完全淹沒于宇宙汪洋之中，它的存在可能僅僅對我們有意義。地球是我們的家，我們的母親。人類是在這里誕生和成長的，是在這里成熟起來的。正是在這個星球上，我們激發(fā)了探索宇畝的熱情。也正是在這里，我們正在痛苦和不安之中掌握我們自己的命運。
人類有幸來到地球這個行星上。這里有充滿氮氣的藍(lán)天，有碧波蕩漾的海洋，有涼爽的森林，還有柔軟的草地。這無疑是一個生機(jī)勃勃的星球。從整個宇宙來看，它不但景色迷人，天下稀有，而且到目前為止，在我們的行程所經(jīng)歷過的所有時空當(dāng)中，只有這個行星上的人類開始對宇宙進(jìn)行探索。必定有許多這樣的星球散布在整個宇宙空間里，但是，我們對它們的探索從這里開始。我們有人類百萬年來用巨大的代價積累起來的豐富知識。我們這個世界人才濟(jì)濟(jì)，人們勤學(xué)好問。我們的時代以知識為榮。我們是很幸運的。人類是宇宙的產(chǎn)物，現(xiàn)在暫時居住在叫做“地球”的星球上。人類返回家園的長途旅行已經(jīng)開始。
此內(nèi)容正在抓緊時間編輯中，請耐心等待
