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除了自己的无知， －苏格拉底 |
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本文发表于 2020 年 12 月 17 日的《南方周末》， 发表稿不含注释， 标题被编辑改为了 “太空中的 ‘漂流瓶’， 最终会被外星人发现吗？”。 本文的完整版发表于《读库 2102》 (新星出版社出版)。 |
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喜欢本人文字的读者 太空中的 “漂流瓶”
以下系本人 YouTube 频道同名视频之文字脚本
本文有视频版，请到 “站长视频” 页面寻找同名视频 首先说明一下， 这段视频的脚本撰于 2020 年， 因此其中但凡提到诸如 “目前” 或 “迄今” 之类的时间概念， 都是相对于 2020 年而言的。 小时候有好些年， 我着迷于所谓 “外星人”， 读了当时找得到的所有相关的书， 其中有一本是卡尔·萨根的《外星球文明的探索》 (The Cosmic Connection)。 在那本书里， 我第一次见到了两个 “先驱者” (Pioneer) 探测器所携带的致 “外星人” 的信息。 带着那些信息飞向深空的探测器， 如同太空中的 “漂流瓶”， 让我遐想。 如今， 距离 “先驱者” 探测器的发射已近半个世纪， 距离 NASA (美国国家航空航天局) 斥资制造那两个探测器则正好半个世纪。 这半个世纪以来， 若以冥王星轨道这一早年的太阳系边界来衡量， 先后已有五个探测器飞出了太阳系。 值此纪念年份， 我们来聊聊那几个太空中的 “漂流瓶”。 不过首先， 我们要对 “飞出太阳系” 这一概念作个界定。 如今的读者都知道， 冥王星已在 2006 年被 “贬” 为了矮行星， 太阳系边界也早已跟冥王星轨道 “脱钩”。 事实上， 太阳系边界并没有泾渭分明的定义， 更不像国境线那样立着界碑。 如果考虑到太阳系是在太阳的引力控制下形成的， 则太阳系边界的自然定义应该是太阳引力控制范围的边界， 离太阳约两光年。 但那样的话， 人类迄今发射的任何探测器起码要上万年时间才能 “飞出太阳系”， 无疑是令人沮丧的。 因此， 人们往往用一个更 “鼓舞人心” 的概念——日球层顶 (heliopause)——来定义太阳系边界。 日球层顶是太阳风因星际介质的阻碍而停滞的地方， 离太阳约 180 亿公里[注一]。 概念既已界定， 便可聊聊 “漂流瓶” 了。 那些 “漂流瓶” 中最早的两个是 1972 年 3 月 2 日升空的 “先驱者 10 号” (Pioneer 10) 和 1973 年 4 月 6 日升空的 “先驱者 11 号” (Pioneer 11)。 这两个探测器的核心任务都是探测木星， 但 “先驱者 11 号” 中途增加了探测土星的使命。 这两个探测器还都利用所谓的 “引力助推” (gravitational assist) 效应， 从探测目标——前者为木星， 后者为木星和土星——的引力场中借了力， 成为人类航天史上最早达到太阳系逃逸速度的航天器， 从此踏上了 “飞出太阳系” 的 “不归路”。 由于事先知道这两个探测器将会 “飞出太阳系”， 科学家们让它们各自带了一块 “先驱者镀金铝板” (Pioneer plaque)， 上面刻着致 “外星人” 的信息 (见下图)。 著名天文学家卡尔·萨根 (Carl Sagan) 等人于 “先驱者 10 号” 升空前不久， 在《科学》 (Science) 杂志上撰文对那些信息作过详细介绍， 我小时候所读的那本《外星球文明的探索》则是萨根在 “先驱者” 探测器发射后不久出版的。 那时候， 科学不如现在发达， 科学新闻对公众的吸引力却似乎大过现在。 有一位科学作家在读了萨根的文章后， 称那是唯一让他激动落泪的论文。 我这一代的很多读者对 “先驱者镀金铝板” 大约也多少有些印象， 但年轻读者恐已不然， 故值得略作介绍。
先驱者镀金铝板 (Pioneer plaque) 简单地说， 刻在 “先驱者镀金铝板” 上的信息既包含了直观部分——比如右侧的人类男女裸体， 及下方的由地球 (第三颗行星) 出发， 在木星 (第五颗行星) 附近绕行的探测器运动轨迹[注二]； 也包含了抽象部分——比如左上角的波长 21 厘米的氢原子谱线示意图； 左侧中部的太阳系附近 14 颗脉冲星的周期和距离示意图 (其中周期为二进制数， 以前述氢原子谱线的周期为单位， 距离则正比于线段长度)。 从这些抽象信息中， 科学家们期待 “外星人” 能推测出太阳系的位置。 “先驱者镀金铝板” 上的这些信息曾引起过媒体和公众的热烈讨论。 当然， 也不乏贬斥——尤其是， 很多社会势力借着批评 “蹭热度”。 比如女权主义者对男女形象间的细节差异提出了诘难； 卫道士们视裸体为有伤风化； 宗教信徒则不满于上帝没有得到体现， 建议将两个人换成一双祈祷的手…… 以至于萨根幽默地表示， 这些信息尚未被 “外星人” 接获， 却已被地球人彻底研究过了。 截至目前 (2020 年)， “先驱者 10 号” 和 “先驱者 11 号” 与太阳的距离分别约为 190 亿公里和 157 亿公里， 且仍在以每秒约 11 公里的速度远离。 按我们前面界定的太阳系边界， 前者已 “飞出太阳系”， 后者也已游弋到了边界附近， 再过几年也将 “飞出太阳系”。 “先驱者” 探测器发射数年后， 另一对探测器——“旅行者 1 号” (Voyager 1) 和 “旅行者 2 号” (Voyager 2)——分别于 1977 年的 9 月 5 日和 8 月 20 日升空 (我没写错， “旅行者 1 号” 的发射日期比 “旅行者 2 号” 略晚)。 这两个探测器的核心任务都是探测木星和土星， 但 “旅行者 2 号” 中途增加了探测天王星和海王星的使命。 跟 “先驱者” 探测器一样， 这两个 “旅行者” 探测器也从它们的探测目标——前者为木星和土星， 后者为木星、 土星、 天王星和海王星——的引力场中借了力， 达到太阳系逃逸速度， 从而也踏上了 “飞出太阳系” 的 “不归路”。 同样跟 “先驱者” 探测器一样， 这两个 “旅行者” 探测器也携带了致 “外星人” 的信息。 只不过 “先驱者” 探测器携带的是 “视觉” 信息， “旅行者” 探测器所携带的信息则偏于 “听觉”， 是一张 “旅行者金唱片” (Voyager Golden Records)。 在这张 “金唱片” 里， 包含了来自地球上 55 种语言的问候， 及被称为 “地球之声” (sounds of Earth) 的各种自然界的声音 (风声、 雷声、 动物的声音等等)， 还有总长约 90 分钟的各种音乐。 除此之外， “金唱片” 还包含了 115 幅图片 (用的是模拟信号格式， 而非 “jpg”、 “gif”、 “png” 那样的数字格式)。 萨根与同事在 “旅行者” 探测器发射后不久也出版了一本书， 名叫《地球私语》 (Murmurs of Earth)， 对 “旅行者金唱片” 作了详细介绍。
旅行者金唱片 (Voyager Golden Records) 不过对我们这些地球人来说， 比致 “外星人” 的信息更珍贵的， 也许是 “旅行者 1 号” 给地球人的一份独特礼物。 1990 年 2 月 14 日， 按照萨根的提议， 当时距地球约 60 亿公里的 “旅行者 1 号” 向着内太阳系方向拍了相片。 经过 5 个多小时的光速传播， 相片传到了地球。 在这相片上， 地球呈现为一个小得不能再小的暗淡蓝点。 1994 年， 萨根以《暗淡蓝点》 (Pale Blue Dot) 为书名出版了一本书。 在书里， 他写了一段极其优美的话： 再看看那个点， 那是此地， 那是家园， 那是我们。 在它上面， 每一个你爱的人， 每一个你认识的人， 每一个你听说过的人， 每一个曾经存在过的人， 度过了他们的人生。 我们所有的快乐和不幸， 数以千计自命不凡的宗教、 意识形态和经济信条， 每一位猎手和觅食者， 每一位英雄和懦夫， 每一个文明的创造者和毁灭者， 每一个国王和农夫， 每一对热恋的年轻情侣， 每一位母亲和父亲， 朝气蓬勃的孩子， 发明家和探索者， 每一位道德教师， 每一位堕落政客， 每一位 “超级巨星”， 每一位 “最高领袖”， 我们这个物种历史上的每一位圣人与罪人， 都生活在那里——在一颗悬浮于太阳光束里的微尘上。 26 年过去了， 这段话依然意蕴悠远， 对动荡的 2020 年， 则尤其珍贵。 截至目前 (2020 年)， “旅行者 1 号” 和 “旅行者 2 号” 与太阳的距离分别约为 227 亿公里和 188 亿公里， 不仅均已 “飞出太阳系”， 且前者已远远超越 “先驱者” 探测器所达到的距离， 后者也即将超越——因为这两个探测器目前的飞行速度分别约为每秒 17 公里和 15 公里， 都比 “先驱者” 探测器更快。 在这四个 “元老” 级探测器之外， 2006 年 1 月 19 日， NASA 发射的 “新视界” (New Horizon) 探测器也加入了 “飞出太阳系” 的行列——虽然它目前还远在太阳系边界以内。 “新视界” 探测器的核心任务是探测当时唯一未被探测过的太阳系行星： 冥王星。 只不过， 它启程 7 个月零 5 天之后， 冥王星被戏剧性地 “贬” 为了矮行星。 “新视界” 是迄今唯一一个发射时就达到太阳系逃逸速度——也称为 “第三宇宙速度” (third cosmic velocity)——的探测器， 在飞行途中， 又进一步从木星引力场中借了力。 2015 年 7 月 14 日， “新视界” 探测器从距冥王星表面仅 12,500 公里处掠过， 拍下了非常清晰的相片。 之后， 又于 2019 年 1 月 1 日从相距仅 3,500 公里处掠过了编号为 486958 的柯伊伯带天体 (Kuiper belt object)——该天体当时距地球约 65 亿公里， 是人类航天器迄今掠过的最遥远天体。 截至目前 (2020 年)， “新视界” 探测器与太阳的距离约为 73 亿公里， 飞行速度约为每秒 14 公里， 预计将在二三十年后 “飞出太阳系”。 不过， 尽管事先知道 “新视界” 探测器也会 “飞出太阳系”， 科学家们却并未让它也像 “先驱者” 和 “旅行者” 探测器那样， 携带致 “外星人” 的信息。 除对 “外星人” 的兴趣已大为降低外， 或许也是对那样的信息被 “外星人” 解读的可能性越来越不乐观了。 事实上， 像 “先驱者镀金铝板” 上的氢原子谱线及脉冲星示意图那样的信息被 “外星人” 正确解读的可能性实在太渺茫了。 至于 “旅行者金唱片”， 除非有合适的 “电唱机”， 否则哪怕对地球人也是天书。 有一个例子或许能说明解读此类信息的难度： 美国天文学家法兰克·德雷克 (Frank Drake) 曾设计过一串由 551 个二进制数组成的简单信息。 他设想， “外星人” 会意识到 551 有唯一的素数分解： 551 = 19 × 29， 因而会尝试将之排成 19 × 29 形式。 一旦那样做了， 那串二进制数里的 “1” 便会构成图像。 跟 “先驱者镀金铝板” 上的抽象信息或 “旅行者金唱片” 相比， 德雷克的设计在科学层面上可算是再简单不过了， 但德雷克让一些志趣相近的同事去破译， 却基本无人成功。 地球人——而且是志趣相近的同事——尚且如此， 更遑论跟地球人有可能天差地别的 “外星人” 了[注三]。 其实真要传递信息的话， 那几个探测器本身才是最清晰的信息， 不仅可以从它们的制作中推出人类科技水准的很多方面， 而且从它们的运动轨迹反推太阳系的位置， 也恐怕要远比利用 “先驱者镀金铝板” 上的抽象信息更有可能。 在人类迄今发射的所有航天器中， 以上五个便是已经或将要 “飞出太阳系” 的完整阵容——可以说是小得可怜。 其他数以千计的航天器全都没有达到太阳系逃逸速度， 从而无法挣脱太阳的强大引力。 不过， 跟地球上的海洋相比， 宇宙实在浩瀚得太多， 哪怕其中有许多 “外星人”， 甚至哪怕在太阳系附近的恒星周围就有 “外星人”， 这些 “漂流瓶” 被发现的概率也是微乎其微的。 这些 “漂流瓶” 将会漂向何方？ 科学家们 2019 年的一项新近研究给出了这样的结果： “先驱者 10 号” 将在约 9 万年之后与一颗编号为 HIP 117795 的恒星接近到约 0.75 光年的距离[注四]； “旅行者 1 号” 将在约 30 万年之后与一颗编号为 TYC 3135-52-1 的恒星接近到约 0.96 光年的距离； “先驱者 11 号” 将在约 93 万年之后与一颗编号为 TYC 992-192-1 的恒星接近到约 0.8 光年的距离[注五]； “旅行者 2 号” 则在未来 500 万年内都无法与任何恒星接近到少于 1 光年的距离[注六]。 至于 “新视界” 探测器， 由于还远在太阳系边界以内， 仍有可能近距离遭遇柯伊伯带天体， 并受到引力扰动， 故还无法对未来轨迹作出可靠计算。 这些结果是从涵盖未来 500 万年的计算中挑出的最近距离的 “掠过” (这恐怕是对 “掠过” 一词最夸张的用法)。 由于那最近距离起码也有 0.75 光年， 哪怕那些恒星周围真有 “外星人”， 隔着那样的距离发现一个线度只有几米的 “漂流瓶” 也是基本不可能的——更何况那些 “掠过” 中最早的一次也将在 9 万年之后， 对人类实在太遥远了。 因此， 这些太空中的 “漂流瓶” 最有可能的命运是在孤寂的恒星际空间永远漂流下去。 但即便如此， 它们依然是人类探索精神的美丽象征。 如果哪天人类因自身原因不幸灭绝了， 在近乎真空的环境里漂流着的它们更将成为人类文明最永久的墓碑。
2020 年 11 月 19 日完稿 相关链接 站长近期发表的作品
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