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关于萨根先生,他的妻子安妮·德鲁彦曾感慨万千地回忆起
这样一则往事:在华盛顿联合车站,萨根先生完全没有想到,一
位搬运工人居然也认得他,当萨根要付小费时,这位搬运工人对
萨根先生恳切地说:“不必了,萨根先生,您把宇宙给了我,现
在让我为您做些什么吧。”的确,卡尔·萨根终其一生为公众认
识科学、驱赶迷信与伪科学带给这个世界的黑暗而努力。同时,
他也一直致力于寻找地外生命。在题目中笔者用萨根先生影响颇
为广泛的两部作品的名字《接触》(Contact)和《宇宙》(Cosmos)
(根据前者改编的电影和与后者相辅相成的电视剧已在世界上广
为流传)来描述萨根先生,应当是恰如其分的。
令人惋惜的是,在五年前的那个冬日——1996年12月20日,
这位有史以来最伟大的行星科学家与科普作家,在大洋彼岸因骨
髓癌溘然长逝。萨根,这位独一无二的“科学的传教士”走了。
“他是一位优秀的探求者,是他那个领域的领头羊,他讲述的题
目是宇宙,而课堂则是整个世界。”笔者一直在为萨根先生逝世
后才读到他的作品、了解他而深深遗憾,一直为他毕生怀有的探
索宇宙的好奇心与对科学普及的热情所深深激动。
在萨根先生逝世五年后的今天,看着伪科学与迷信仍然出没
于这个世界,笔者觉得有必要在此缅怀萨根的一生和他的主要贡
献,并重提他的科学精神。希望有更多人能够了解他的思想、他
的品格和他献身科学的一生。
卡尔·萨根1934年11月9日出生于美国纽约布鲁克林市的一
个工人家庭,其父是一位裁缝。他母亲的溺爱培养了他最初的自
信。少年时代,他喜欢天文学,同时也是一个科幻小说迷。天文
学书籍与科幻小说,无疑对于他选择日后的从事的职业与研究产
生了深远的影响。直到数十年后,他在他的那部著名的《宇宙》
中,谈到在参与“海盗”号的火星探测活动中,第一次看到从火
星表面发回的照片时,仍然深情的回忆起年少时读过的讲述火星
上“巴苏王国”的科幻小说。
萨根1955年毕业于芝加哥大学,获得物理学学士学位;1956
年获得物理学硕士,在1960年获得天文学与天体物理学博士。在
60年代早期,他执教于哈佛大学。自1971年起一直到他逝世,他
在康耐尔大学担任天文学与太空科学的硕士与博士导师。即使是
在他病重期间,他仍然继续指导他的学生。
萨根先生在短短的62年生命中,研究成果十分丰硕。他在
NASA(美国航空航天局)的“海盗”、“旅行者”、“伽利略”
等行星探索计划中起到重要作用,荣获了NASA的特别科学成就
奖,并且两次被授予杰出公共服务奖和阿波罗成就奖。可以说,
萨根先生在二十世纪七、八十年代取得重大成功的一系列行星探
测中起到十分重要的作用,为此,国际天文*合会小行星中心
将第2709号小行星命名为“萨根”。
萨根先生不仅仅在行星探测计划中起到了重要的作用,而且
在行星科学的发展中发挥了不可替代的作用。萨根先生是美国天
文协会行星科学分会、美国地球物理学会联合会行星研究会以及
美国科学促进会行星学会的*,他的研究重点是金星的温室效
应和火星的季节变化。他在学位论文中创立了金星大气的温室模
型,对金星表面的高温做出了合理的解释。
萨根先生不但是一位从事专业研究的天文学家,更是一位出
色的科普专家与科学教育家,他不仅仅注重于专业的天文学研究,
更重视让大众了解科学,了解宇宙,了解天文学家们所从事的工
作。萨根先生早年在芝加哥大学对文化经典的学习和人文课程的
滋养为他提供了广博的知识,使他在从事科普创作时游刃有余,
能够用优美的语言将诸多深奥的科学道理娓娓道来,他对科学的
精辟见解使他成为“唯一能够使用简单扼要的语言说明科学是什
么的科学家”。他一生著述颇多,除了他在杂志上发表的许多文
章之外,他还写了30本科普书籍。其中《伊甸园的飞龙》一书于
1978年荣获美国普利策奖。1980年,他推出了由他亲自参与编导
与表演的13集电视系列片《宇宙》,该片向观众讲述了宇宙的过
去与现在,以及人类对宇宙探索的历史与取得成果,在世界上引
起了极其强烈的反响。这部电视片被翻译为10多种语言,在60多
个国家放映,观众达5亿!此片配套的科普书籍《宇宙》成为美
国《纽约时报》连续70周的发行量最大的畅销书,也是历史上英
语出版的科普书籍中发行量最大的。1998年,该书由周秋麟翻译,
吉林人民出版社出版,使中国读者能够一览该书风采。不过可惜
的是,这部电视系列片虽然早在80年代,李元先生就已译制完毕,
而至今10余年过去,不知何原因*电视台一直未播出,实为一
件憾事。(编者注:*电视台第10套节目将于12月21日零点10
分(即20日午夜)播出《宇宙》,共13集,两周播完。)
除了《宇宙》之外,萨根先生的《布鲁卡的脑》、《暗淡蓝
点——展望人类的太空家园》、《宇宙中的智能生命》、《接触》、
《魔鬼出没的世界——科学:照亮黑暗的蜡烛》等书均被翻译成
多国语言,为世界所熟悉。
萨根先生致力于科普工作并非为所有人所理解。他一度因从
事科普宣传遭到一些同行的轻视与贬低,他们嘲笑他的工作与在
屏幕上侃侃而谈的形象,甚至认为对公众进行科普宣传降低科学
家的自身价值。但是萨根先生仍然我行我素,对这些见解不予理
睬。萨根曾坦言,他之所以极力向公众传达科学,主要因为科学
可能成为发展中国家摆脱贫穷落后的 金光大道;科学可以是我们
对我们赖以生存的全球环境保持警觉;科学可以使我们懂得关于
物种、生命、星球和宇宙的起源、本性和命运;科学是反对神秘
主义、反对迷信的堡垒。
萨根先生在科学、文学与公共事业方面取得的最大成就,也
许就是他已经成了美国人民心目中的代表现代科学的偶像;以及
在世界上,对于许多人来讲,卡尔·萨根就是太空科学和太空探
索的化身。他为科普所做的卓有成效的工作,使其赢得了美国青
少年的尊重与喜爱,他的知名度在美国超过了明星与*领导人。
1991年在美国青少年中进行“十大聪明人”的评选,萨根名列榜
首,当年被美国人视为英雄,在海湾战争立下赫赫战功的斯瓦兹
克夫名列第二,而美国前总统里根名列第四,时任总统的布什名
列第六。
为了表彰萨根先生在将科学应用于公共福利的贡献,萨根先
生还被其他国家和部门授予多项奖励,如美国太空航行委员会的
约翰·肯尼迪太空航行奖、探索者俱乐部的第七十五届年会奖、
苏联航空联合会康斯坦丁·柴可夫斯基奖、美国天文协会马素斯
基奖以及美国国家科学院颁发的公共福利奖和美国国家科学院最
高奖等等。
萨根先生的研究一直集中于那些可能性不高,但是对人类具
有巨大潜在影响的问题上。比如核战争导致的灾难性后果。早在
1982~1983年,他就和五位科学家一起撰文指出:根据他们的计
算结果,如果爆发全球性的核战争爆发,势必造成全球性的气温
下降,全球气温会远远低于地质时代的冰河时期。由此产生的后
果,将是全球农业的彻底崩溃——这无论对于世界文明或哪一个
国家,都是极其可怕的。从后来历史发展可以看出,核冬天的确
使得冷战双方,尤其是苏联认识到核战争是徒劳无益的,从而大
大降低了核战争爆发的可能性。
在萨根先生十几岁时,他曾说过“耶稣*是外星生命”这
样令人吃惊的的话。对于卡尔·萨根而言,他毕生坚信存在地外
生命甚至是地外文明。他一生中有相当一部分精力和时间用于研
究寻找地外生命的方法,并且写了多篇文章讨论地外生命可能的
存在形式,他被学术界公认为宇宙生物学的奠基者。在1973年发
射的先驱者10号探测器上,应萨根先生的要求,放置了现在已广
为人们所知的那块指示地球与人类基本信息的金属标志牌,以希
望当外星人截获这个探测器之时能够了解地球与人类的基本情况。
对于地外生命存在的可能性,萨根在他与安·德鲁彦合著、
被翻译为多国文字的著名科幻小说《接触》(1997年被改编为电
影,由女影星朱迪·福斯特主演,国内引进后将片名翻译为《接
触未来》)中,借女主角阿洛依博士——那位致力于通过射电望
远镜倾听,以找出地外文明发来的消息的科学家(这显然是卡尔·
萨根以自己和其他积极倡导和参与SETI的科学家,如德雷克为原
型)之口,讲到:“宇宙是如此之大——比我们任何人所能想象
的都要大,如果其中只有我们一个文明,那太浪费空间了”,这
段话表明了当前地外文明研究的哲学背景。萨根先生正是这样想
的,他为寻找可能存在的地外文明不懈努力。现实生活中,在同
《接触》中一样,通过用射电望远镜倾听太空的无线电信号来寻
找地外文明的SETI计划的初期,在NASA停止资助之后,萨根曾
各处奔走宣传,以获得足够的经费,使得该项目能够得以继续进
行。虽然现实生活中的SETI迄今为止还没有收到可以确认为地外
文明发出的信号,但是萨根和其他SETI的科学家们毕竟使得人类
迈出了可能与地外文明接触的第一步,如果有一天,真的发现了
地外文明,萨根先生在取得这一人类历史中最大发现之中自然功
不可没。
“科学太重要了,但是不能仅仅靠科学家来操劳。” 萨根面
对世界范围内伪科学以及各种神功邪教、神医之类的迷信大行其
道甚为担心,他告诫道:科学激发了人们探求神秘的好奇心,但
伪科学也有同样的作用。很少的和落后的科普所放弃的发展空间,
很快就会被伪科学和迷信所占领。如何能避免邪说泛滥?如何能
让科学深入人心,伪科学与迷信没有市场?在萨根先生看来,就
是要向人民大众普及科学文化知识,让科学成为大众都感兴趣和
普遍关心的话题。
在很少有科学家实际投身于对介乎科学边缘的或伪科学的信
念进行检验或向之挑战时,萨根先生勇敢地站了出来,与伪科学、
迷信与盲从抗争。作为美国超自然现象说法科学探求委员会的成
员,萨根先生一直关注着社会中流毒甚广的伪科学典型,努力探
求伪科学产生的根源,揭露伪科学的本质。在他去世前半年,萨
根先生出版了他一生之中最后一部著作《魔鬼出没的世界——科
学:照亮黑暗的蜡烛》(该书已由李大光翻译,吉林人民出版社
1999年出版),在该书中,萨根总结了自己多年所思所想,全面
的反映了科学与伪科学的斗争。全书充满了理性的思维和科学精
神,通过透彻的分析和发人深思的启示,详细的阐述了科学与非
科学、伪科学的区别。萨根以广博的知识、犀利的思想对伪科学
的实质进行入木三分的揭露。对伪科学与伪科学后面所隐藏的反
科学的意识进行了深刻的批判。该书当年便创下最佳畅销书第一
名的记录。
萨根曾直率地指出:任何一个社会,如果希望在下个世纪
(21世纪)中生活的更好,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,并为未来做好规划。的确,在
现代社会中,公众需要不仅仅是科学知识,更需要的是一种科学
的精神。这种科学精神就是萨根先生不断提到的好奇心、探究真
理的精神、怀疑精神、参与决策的意识和能力,以及实证意识。
萨根先生从不讳言自己对于科学,对于宇宙探索终生怀有的
热情,“该书讲述了我与科学终生不渝的爱情故事”,他在自己
的书中多次这样讲到。如今,我们已永远无法知晓,有多少人因
为萨根的作品影响,为他的热情感动而投身于科学,也永远无法
知道有多少普通民众因为同样的原因对科学事业报以同情,但我
们深知,人类文明的进步需要更多像萨根这样的科学家。
萨根,接触宇宙的人,他从未放弃过他那种孩子般的对宇宙
的好奇心,他以自己的热情为人们理解科学而努力终生,使无数
的人们对科学发生兴趣。全世界的人们一定会牢牢记住他的名字,
长久的深深怀念他!
参考资料:http://www.oursci.org/magazine/sagan/01s0102.htm
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1986年1月28日,美国“挑战者”号航天飞机在第10次发射升空后,因助推火箭发生事故凌空爆炸,舱内7名宇航员(包括一名女教师)全部遇难。造成直接经济损失12亿美元,航天飞机停飞近3年,成为人类航天史上最严重的一次载人航天事故,使全世界对征服太空的艰巨性有了一个明确的认识。
遇难宇航员为斯科比、史密斯、麦克奈尔、杰维斯、鬼冢(夏威夷出生,日裔)、朱迪恩·雷斯尼克(女)、麦考利芙(女教师)。
美国东部时间当日上午11时39分12秒,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航空中心10英里上空,在“轰”的一声巨响之后,“挑战者”号航天飞机凌空爆炸。美国全部航天飞机飞行因而暂停了3年,“星球大战”计划也遭受严重挫折。
美国挑战者号航天飞机失事
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大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小。
理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙;要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙。
问题似乎变得很简单,但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×10-30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2×10-31克/厘米3,远远低于上述临界密度。
然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些。
恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成。1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大。
1017~1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。
10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。
闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400~500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩。
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密,收缩也越来越快。
在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000开,电子就从原子中游离出来;温度达到几百万度时,所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快,宇宙进入“大暴缩”阶段,一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域,回复到大爆炸发生时的状态
参考资料:http://www.jslysx.net/web/goodweb/astro/
参考资料:http://www.jslysx.net/web/goodweb/astro/
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美国东部时间当日上午11时39分12秒,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航空中心10英里上空,在“轰”的一声巨响之后,“挑战者”号航天飞机凌空爆炸。美国全部航天飞机飞行因而暂停了3年,“星球大战”计划也遭受严重挫折。
美国挑战者号航天飞机失事