每个人都喜欢追本溯源。大家都有过这样的疑问:人从哪里来?过去的生命是什么样的?人类又是如何融入宏大的宇宙格局的?无论是营火会上口耳相传的神话故事,还是宗教哲学文献里的细节描绘,每一代人都试图用自己的方式给出答案。近几个世纪以来,科学手段的出现给这些古老的问题赋予了新的思考方向,让我们首次看到了真相到来的曙光。
太阳系由太阳和围绕它运行的众多行星、卫星、彗星和小行星组成。了解它的起源、演化和本质,对于揭示人类的起源有着极其重要的作用。太阳系的多个要素,包括太阳的寿命与稳定性,还有水、碳、氮和生命赖以维持的其他重要物质的存在,以及地球的大小和运行轨道,为生命的繁衍生息提供了适宜的气候,且这种气候得以维持数十亿年不变,所以,这些要素都对维持当今的生命发挥着举足轻重的作用。事实上,其他行星或许也在生命起源的过程中起到了一定作用,它们为早期的地球提供了生命必需的原始物质,并防止危险物体撞击地球。近年来,天文学家发现在太阳系以外的宇宙里还存在着数百个行星系,这可以说是迄今为止最伟大的发现之一。但是,太空中是否普遍存在真正的类地行星,以及我们赖以安身立命的这个世界是否源于太阳系形成过程中一系列独一无二的事件,仍然有待考证。
探寻太阳系的过去和太阳系在生命形成中有何作用是写作本书的两大目的。本书旨在向读者介绍古往今来的科学家对太阳系起源的解读,以及太阳系历史上发生过的一系列重大事件。同时,本书还探讨了科学家是如何透过惊人的细节来观察太阳系的,他们如何逐步还原出它的形成过程和形成时间,以及在这一研究过程中用到了哪些工具。
为了考证太阳系的起源,我们追溯到宇宙诞生之初,那时,今日宇宙的许多成分都已形成。我们还通过关于恒星的蛛丝马迹还原了太阳系最初的图景。本书介绍了太阳星云(这种围绕着初生太阳的气体和尘埃云,是太阳系内各行星的原始物质),探讨了太阳系中各行星和其他成员的起源,并深刻阐释了它们如此迥异的原因。
科学发展日新月异,尤其是在过去20年间,各种新发现与突破层出不穷。诚然,我们的知识还存在着缺口,今日流行的科学理念有朝一日也可能面临淘汰。然而,科学仍旧是我们前进路上的指明灯。一切新发现无一不是踩在前人的肩膀上取得的,它们是对前人成果的锦上添花,而非推翻重来。即便有惊天动地的变革发生,它也离不开前人打下的基础。当前,科学探索的步子越迈越大,到了我们审时度势的时候了。在未来,或许本书中的某些细节会有所变化,但我们仍有充足的理由相信,即使时过境迁,本书的许多重要观念都将颠扑不破。
本书主要面向已对科学具有初步了解的普通读者,但读者无须掌握太阳系及其起源方面的专业知识。编写过程中,我们已尽可能绕开行话和专业术语,一些较为生僻的词语和概念也在书末的术语汇总中做了解释,以方便读者查询。此外,我们谨记这样一个道理,像这种书每增加一个方程式,都会吓跑更多的读者。
本书的调研和撰写离不开很多人的鼎力相助与配合。在此,特别感谢科内尔·亚历山大(Conel Alexander)、埃里克·阿斯普豪格(Erik Asphaug)、林赛·钱伯斯(Lindsey Chambers)、迈克·埃德蒙兹(Mike Edmunds)、戴维·朱伊特(David Jewitt)、斯特拉·卡夫卡(Stella Kafka)、李·麦克唐纳(Lee Macdonald)、西蒙·米顿(Simon Mitton)、德里克·沃德-汤普森(Derek Ward-Thompson)以及伊万·威廉斯(Iwan Williams)为本书做出的宝贵贡献,也衷心感谢普林斯顿大学出版社的英格丽德·格涅利奇(Ingrid Gnerlich)在本书出版过程中所给予的全力支持与耐心鼓舞。