另一个地球改变了什么

2014年7月24日，美国航空航天局宣布“开普勒太空望远镜”发现一颗距离地球1400光年的类地行星“开普勒452b”，它与地球的相似指数达到了0.98。1400光年对于当前的航天技术来说是遥不可及的，那么为何人类仍花大价钱试图去寻找这些只能看不能摸的目标？

科学发现改变三观

开普勒太空望远镜这个名字是纪念伟大的天文学家约翰内斯·开普勒，他在17世纪初发现了行星运动三定律，从而证明并发展了哥白尼的“日心说”，确定了我们的地球仅仅是太阳系里的一颗普通的行星。几十年后，牛顿以行星运动三定律为基础，提出了万有引力定律，解释决定宇宙运行的基本规律。开普勒的影响不仅仅是在科学领域，也极大地改变了人类思考世界的方式。

在“日心说”被证明以前，在地心说系统里，人们一般认为地球（以及人类）有极其特殊的地位，甚至认为地球和日月五星就构成了整个宇宙，至于恒星，那不过是包裹在“宇宙”外围的一层球壳。这类想法后来被称之为“单世界”理论。实际上这个想法又与自古以来人类信奉的宗教和神话观念有关。在神话时代，这个世界是由神灵创造的（所以并不大），而且特意为人类而创造的。可以说所有的古代宗教和神话，在解释世界为何如此的回答中，都是以人类为中心，以大地为中心，不管多么厉害的神灵或妖魔鬼怪，都是围绕着人类的生活为中心。当然，这些时代的科学水平还很低下，不足以抵消这些神话，而神话本身也给人类提供了对“安全感”的需求。

科学革命时代以来，随着知识的增长和积累，随着人们逐渐掌握了关于世界运行的科学规律，科学就像一支照亮黑暗的蜡烛，使人类逐渐摆脱了过去对神灵和魔鬼的恐惧，迷信退隐，理性显现。哥白尼的“日心说”的提出，尤其是开普勒等天文学家的发展，使人们发现了地球在太阳系里的真实地位。17世纪已经有哲学家提出，我们太阳系在这个世界并不是唯一的，每颗恒星都是一个类似太阳系的世界，这就是“多世界理论”。也就是说，早在人类有能力去寻找系外行星之前，早就孕育了不断向外求索的动力。

1950年代开始的太空时代，带来的不仅仅是科学技术的飞跃和全新的宇宙观，也给美国带来了巨大的社会和经济利益。美国通过阿波罗载人登月工程和太空探索的巨大成就，树立了美国不可战胜的科技强国形象，而且通过美国航空航天局与社会企业的协作，推动了一大批科技创新，并且获得了丰厚的经济回报。

从“我”出发，理解宇宙

迄今为止，地球仍然是我们所认识到的唯一存在生命的星球，是我们在茫茫太空中生存繁衍的唯一基地。当我们寻找宇宙中可能供生命存在的系外行星时，也是以人类自身生存为标准的。

包括开普勒太空望远镜在内，搜寻系外行星的探索中，最令人感兴趣的还是处在“宜居带”内的类地行星。所谓宜居带，就按照我们地球的样板，离其所属恒星不太近也不太远，温度适中，允许液态水存在，从而适宜生命（与地球碳基生命类似）存在的区域。就太阳系来说，宜居带的范围基本上是从金星轨道到火星轨道。

当然对于恒星也有要求，它应该是一颗像我们太阳这样单独存在的恒星，质量也应该与太阳相差不太多。因为这样的恒星演化时间足够长（寿命以十亿、百亿年计），有足够的时间允许行星形成，更能满足生命从无到有，从简单到复杂的演化过程。类地行星更不用说，海洋是生命的摇篮，陆地是生命壮大并得以自由发展的舞台；具有类似特征的木卫二、土卫六也成为当前航天探索的热点对象。当然也有科幻作家，包括像霍金等科学家设想在气态行星中可能也存在某种形式的生命，但在没有生物学证据之前，这些还只是幻想。

1980年，行星天文学家卡尔·萨根在参与“伽利略号”项目时，实施了一次“从外太空系统观测地球”的实验。“伽利略号”是前往木星的探测器，为了借助引力弹弓效应加速，它会再次飞过地球。当时它离地面只有约1000千米，萨根等天文学家发出指令，调用了“伽利略号”上的仪器瞄准了地球。通过获取的光谱等资料分析，他们能够推断出大气、水、云、海洋、冰川，以及生命迹象。

当然太阳系外行星的距离比这个只有区区1000千米的距离要远得多，以目前的观测技术，还拿不到像“观测地球”这样详细的资料。比如“开普勒太空望远镜”观测到的还只是行星经过母星之前造成的光变，无法获取行星光谱。下一代搜寻系外行星的望远镜，如美国航空航天局和欧洲航天局分别计划在2020年前后发射的“类地行星搜索者”和“达尔文探测器”，将能够尝试分析类地行星的大气光谱，观察是否存在氧气、水汽等能够支撑生命的物质。也许发现“外星生命”的日子已经不远了呢。

为万世而未雨绸缪

“生于忧患，死于安乐”，忧患意识是人类从弱小到强大，文明得以壮大的关键因素。人类起源于200万年之前的非洲草原，从采集、游牧进入定居生活才不过1万年时间。无论从史前时代与野兽搏斗，还是部落、国家之间的残酷竞争，使人类天生富有忧患意识。但从另一方面来说，人类的文明史并不长，有详细的历史记录的时间就更短了，也就是说，我们对于长时间的历史演变是缺乏经验的，在古人的想象中，也只有通晓天地造化的奇人才能够“前知一千，后知五百”，我们既往的经验都是基于几十年，至多几百上千年的历史。天文、地理、生物等科学研究告诉我们，人类、地球和宇宙都存在特征尺度为几十万年到上亿年的巨大变化。为了人类的集体福祉，必须有人提前考虑万世之利。

19世纪以来，天文学家对小行星、彗星的研究更表明，地球所处的环境不是绝对安全的。6500万年前统治地球的恐龙可能是由于一颗直径10千米的小行星撞击地球而绝灭，而这样的小行星在地球轨道附近所在多有。

在遥远的未来，作为地球光和热来源的太阳也会成为地球的威胁。近年来太阳物理学研究发现，在数十亿年间，太阳将变得比现在大10%，地球上的海洋将被炙热的太阳蒸发干，生命无法生存。当然我们利用某些手段推动地球向外迁移到新的“宜居带”位置，但这只是暂缓之计（且不论其成功率如何），当太阳最终死亡时，地球也仍将落入黑暗之中。

近年来哈勃太空望远镜已经发现在一些白矮星（这也是太阳的最终命运）周围发现了可能是类地行星的残骸，这让天文学家联想到了我们地球的未来。从现在起大约55亿年内，太阳将在烧尽它核内的氢燃料，开始燃烧外层的氢。在转变成红巨星的过程中，太阳内核将收缩，外层迅速膨胀。60亿年后，膨胀的红巨星太阳体积将扩大到现在的256倍，将吞噬地球轨道，把地球烧焦甚至使之灰飞烟灭。无论如何，地球生命（届时如果还有的话）将难逃劫难。

不过这项研究带来的好消息是，我们还有大约10亿年时间来为地球这次最终的世界末日做准备。拯救地球居民的一种方法是，离开地球前往其他恒星系。不过正如开普勒452b离我们足足有1400光年远，可以想见未来即使发现“宜居地球”，它的距离也是我们到达那里的巨大障碍，这就需要全新的航天科技才能带我们到达那里。幸好这一点科学家们也已经想到了。

2012年，美国航空航天局的科学家哈罗德·怀特宣布开始进行“曲率驱动”超光速飞行的实验。曲率驱动这个词由于经典的科幻电影《星际迷航》而变得流行，但长期以来只是科学家提出的一种数学模型，难以找到实现它的方法。哈罗德·怀特的想法是，先利用一束强激光来触发时空在微观尺度上的扭曲，实现极微小的时空扰动，为进一步的真正的“曲率驱动”实验铺路，他们已经在约翰逊空间飞行中心建立了一套被称作“怀特-朱迪曲率场干涉仪”的装置。这样的设想如果最终可以获得成功，那么未来的宇宙飞船理论上便可以实现在扭曲时空里以10倍光速飞行，而不会打破宇宙对“光速最大”极限的限制。

这些想法虽然看起来匪夷所思、遥不可及，但实际上，近几百年来，科学技术正呈现跳跃式变化的特征，新的科学技术既是在既往的科学技术基础之上产生的，又有许多难以置信的突发性创新。这些创新往往是连最顶尖的科学家也难以事先预料的。美国航空航天局推出的关于曲率驱动的研究，无独有偶，中国航天集团的工程师们也找到了科幻小说《三体》的作者刘慈欣，讨论未来可能的航天技术。在前沿科学技术领域，科学研究和科学幻想之间的界限正在越来越模糊。也许再过几代人，我们真的就会实现《星际迷航》那样的剧情，我们的某一代子孙将成为宇宙人类。（撰稿｜孙正凡）

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