“旅行者号”已成为历史,它的任务已经几乎结束了。当其备用钚电池耗尽,无法再提供足够的能量时,它的生命也就终结了。传感器可能会继续记录,“旅行者号”也会继续航行,但将数据传送回地球需要能量。所以从实际用途来讲,那时的“旅行者号”,对于世界乃至整个宇宙来说,已然死去。但是对它的仰慕者和其他许多人来说,它仍然活着,且发挥着价值,理由有二。
其一,它不仅改变了我们对太阳系的认知,而且改变了我们对自己及地球家园的认知。它完成了对行星系统的调查,并在此过程中将地球置于其中。有了“旅行者号”后,人类可以开始了解地球与其他行星的共同之处,并更加清楚地球为何与众不同。“旅行者号”是苏联和美国对邻近星球的系列任务之一,随着时间流逝,我们开始将地球所在的区域喻为“金发姑娘区”:既不太热也不太冷,恰到好处。太阳系行星中,仅地球上的水,能以蒸汽、冰及液体形式存在;地球有一颗炽热、充满活力的心脏,有一个不断更新的表面,有一层可以反射或捕获有害辐射的磁层屏障,还有大气层。火星和金星有大气,但没有液态水。木星有磁层,但磁场强度太大,会对来访的航天器造成辐射危害。火星也有磁层,但其内部“发电机”在10亿年前就关闭了,它实际上是个惰性行星。如今我们忘记了在“旅行者号”之前我们未知的事物,甚至都记不清以前有哪些是不知道的,哪些是我们自以为了解但其实是错误的认知。因此,“旅行者号”将会永存,它在重塑人类对宇宙的印象方面发挥了作用。
其二,一个显而易见的直接原因,使它成为人类可以想象到的最接近永生的事物:它是为数不多的不仅能在太空时代,还能在人类世(人类时代)存活的人造体之一。我们所有的能源都源自太阳,我们的家园、我们的历史及我们自身都受到太阳对尘埃和化学物质的掌控的影响,然而“旅行者号”却逃离了为自身存在创造条件的恒星引力场,并远离了地球和太阳可能造成伤害的范围。它正在向其他恒星坠落,但常常容易错过:“旅行者号”可能以每小时62000千米的速度行进,但是银河系中的每颗恒星也都在移动,任何交会点都是不确定的。“旅行者号”不会撞上任何东西,因为宇宙不仅辽阔,而且十分空旷。
根据最新数据,可观测宇宙(可观测宇宙以外,距离过远,尚有恒星之光还未进入人类视野)是一个拥有2万亿个星系的大家族,每个星系都可能由1000亿颗恒星组成,每颗恒星都是一个热核聚变反应堆,辐射散布至整个宇宙。每个星系同时也聚集着巨大的质量,人类无法轻易地看到:冰冷稀疏的气体和尘埃星云,恒星逐渐变冷变暗直至死亡。由于恒星十分巨大,因此其原子结构坍塌的密度也非常大,一茶匙被极度压缩的星体的质量可能等于“泰坦尼克号”的质量。除此之外,还有黑洞永远吞噬着其周围的事物,围绕着恒星运转的有彗星、小行星、行星,以及恒星融合和爆炸的副产品:巨量的水、偶然形成的有机化学物质如醇和氰化物等。最后剩下的就是尘埃:宇宙中的沙尘,不确定是否会凝聚成小行星和行星。但这种不可思议的巨大质量跟宇宙的广袤相比,根本不值一提。将宇宙中所有可见物质汇集在一起,其原子总数仍然只是产生了一个手持计算器(20世纪70年代那种小学生手持计算器,其显示极限为10 99 )就能得出的数字。将所有这些难以想象的物质均匀地散布在这片广袤的虚空中,它们就隐去了行迹,几乎不可察觉。
宇宙学家有各种计算方法。每立方米一个原子的计量法就很富余,还有人建议每四立方米一个质子(比原子小得多)。因此,虽然“旅行者号”必须找到安全通过奥尔特云(彗星栖息之处)的路径,并且躲过与飘移在恒星之间的完全随机、未知的非星物体的相撞,但实际上碰撞的可能性为零。“旅行者号”正驶向某个地方,没有什么能阻止它。但人类却可能无处可去,他们可能会因为一些愚蠢或无意义的行为,或仅仅是因为慢慢破坏赖以生存的环境——这片环境使他们从一小群以锐利石头为工具、拥有好奇心的灵长类动物开始,逐渐发展为拥有洲际热核武器和极度的私欲贪婪之心、到21世纪末将会有90亿甚至更多人口的群体——而在21世纪内灭绝。
即使人类没有自我毁灭,他们也注定会灭亡。人类是一个进化中的物种,古生物学的经验表明,没有一个物种可以无限期地存活。在智人成为化石并被自己制造的物品所禁锢之前,可能经历了200万年(至多1100万年)。总有一天,人类的建设也将全线崩溃。人类的存在之所以成为可能,只是因为我们被一颗燃烧氢并产生氦的恒星滋养着。这颗恒星就像银河系中90%的恒星一样。天文学家对这些被称为主序星的天体了如指掌,清楚它们的生命周期,而我们所赖以生存的恒星的寿命是100亿年,目前至少已经过了一半。
这意味着,在不到50亿年的时间里,所有海洋都会蒸发;而在这50亿年之中,太阳——所有生物的生命赋予者,其自身将膨胀成巨大的火球,成为红巨星的状态,烧毁水星、金星、地球甚至火星。太阳系内部将成为死区,即使是最古老的化石也不会在这场焚烧中幸免于难。万物最终将被分解成为构成它们的原子和分子,并继续作为原材料存在,最终可能被吸引到另一颗新生恒星的轨道上,成为一些新的进化周期和新的智能文明的起点。不过这些我们都无从知晓。
但是,即便经历了以上种种,“旅行者号”仍然可以继续前进,冷漠寡言、无动于衷,即使其实体已经彻底死亡,那些证据依旧闪闪发光。“旅行者号”讲述了人类的历史、地球、太阳系和宇宙的故事。它那不再发声的结构——碟子附在杯上,多台探测器在机械臂上别扭地排放着——依然意义非凡。就像人们可以用一百件物品讲述世界历史,人们也可以用一件物品——“旅行者号”——讲一百个故事。它不仅仅是属于科学的人造品,它本身就是一件艺术品。它代表着惊叹、兴奋和美学。这一百个故事中有些可以单拎出来,一次一个地讲,比如航天器的概念、历史、制造、发射、航向和有效载荷等细节。不过,“旅行者号”还肩负着一项未来的使命——唤起自己对过去的记忆(尽管那些能够充分理解这些记忆的人现在还活着)。
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“旅行者号”上那张著名的12英寸 镀金慢转唱片中存储的声音之一是铁匠铺内部的声音,其中一张图片是一名画家的大陆漂移草图。这两者都体现了人类发射太空探测器的深刻意义。
现在大多数人没见过铁匠铺。20世纪60年代中期,在肯特郡的乡下,那时我的孩子还很小,我们路过村里的铁匠铺,便驻足欣赏那巨大沉重的风箱,感受铁匠铺的热浪,看着铁匠用一把钳子将炽热的金属放在铁砧上,再锤打成形。接着我们听到奇怪的咝咝声,看到铁匠又用钳子把发红的马蹄铁压在毫无怨言但有时不耐烦的马向上翘起的蹄子上——散发出一股刺鼻的烧焦气味——并用锤子敲打。不过说实话,这种情况很少发生。那个铁匠是当时方圆几英里内唯一的铁匠了,他大部分的收入来源都是靠打造庭院家具、门环和炉边硬件。有消息说,周六早上他会钉马蹄铁,从未见过的人就会去围观。新石器时代的人肯定也有自己的文明:工业、农业、贸易、宗教和身份政治。他们一定也有歌曲,但我们对其曲调或歌词一无所知,因为没有文字记载,古老的歌曲也就渐渐消失了。新石器时代的故事是人们根据过去的石头重新组合而成的,但并没有得到完美的解释。
新石器时代的人必须首先在新月沃土上手工耕种:以石斧开荒,以鹿角铲犁地,再以燧石片状镰刀收割。铁匠锻打好犁,牛群就开始工作。当富有想象力的人类发现一种从地下获取铜的方法,再从富含铜的矿物中熔炼出更多铜,然后将铜与锡混合制成青铜时,社会就发生了深刻的变化。铜和锡并不是伴生金属。前者更有可能在海底玄武岩和沉积物中被发现,这些岩石和沉积物被堆积在一个地质结构中,例如地中海东部岛屿塞浦路斯(Cyprus),铜(Copper)以此地得名;后者最常见于花岗岩露头附近,这些从极深处升起的大块深成岩熔体往上推高山脉或其他地形,如英国的康沃尔。
青铜时代的到来就是有关居民流动的故事了:青铜时代的史诗向铁匠致敬,颂赞剑、盔甲和珍贵菜肴。但同样的故事也告诉我们,当时的欧洲和黎凡特 代表繁华的自由贸易区,居民自由流动,尤其是生产高净值产品的熟练工人。如果没有测试构成所需合金的金属比例,原则上不能交付青铜剑或犁(青铜这种合金的需求量最高),因此铁匠满脑子就是反复试验,换句话说,就是科研开发。如果没有矿场、冶炼厂、燃料来源、矿石交易,就不可能有铁匠铺,因此要想产出定制青铜剑和定制盔甲,就意味着铁匠必须成为专家,并能用铁匠铺的收入支付住房和家庭开支。铁匠铺标志着某种稳定的政府制度的到来,标志着具备牧区和耕地资源的集体粮食安全的到来,标志着以步行、马、战车和以铜钉(它不会像纯铁那样容易被腐蚀)固定的木制船等交通工具为基础的城际贸易的到来。
铁器时代的到来标志着技术的极大进步,但这种进步是在已有技术基础上完成的。铁、钢可以制成更好的剑、更结实的犁。锤子敲打铁砧的声音里,藏着一段漫长而美妙的故事:从箭头到洲际弹道导弹、从指南针到校准线圈、从青铜剑到尖端科学,这是属于技术本身的故事。
上文所说的肯特郡的铁匠曾是社区中最重要的人物之一,但是到了1965年,他就成了教区娱乐节目中的一个临时演员。然而,当一部分人在构想、设计、制造、发射“旅行者号”时,在世界许多地方,甚至在欧洲部分地区,人们仍然骑马代步,用马耕种,雇人送奶送酒。有时,这些东西更多的是为了表演,而不是经济上的需要,但也有偶尔忧郁的送奶工、夸口的酿酒师和衣衫褴褛的废铁回收者奔波于每条街道上,他们就像生活在过去那个仍在使用“马力”(如今这个词基本只作为测量单位使用了)的世界一样。
将“旅行者号”送入太空的计划始于一个名叫康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的梦想家。他还是中学教师时,于1897年5月10日推导出了火箭推进方程,并记录了下来,在1903年出版了具有历史意义的《利用喷气工具研究宇宙空间》。现代世界此时已经到来。同样在1897年,J.J.汤姆孙确定了一种名为电子的亚原子粒子,德国拜耳制药公司开发了一种名为阿司匹林的药物;汽车先驱兰塞姆·E.奥尔兹在密歇根州兰辛市成立了一家汽车公司;托马斯·爱迪生申请了电影放映机雏形的专利。到1903年年底,奥维尔·莱特和威尔伯·莱特在北卡罗来纳州的基蒂霍克成功腾空驾驶了一架重于空气的机器。20世纪可以说是准时到达的。但是,在那个年代,即使是在经济发达和技术先进的国家,大部分工作仍然靠“马力”来完成,每个社区都会有铁匠铺。我们是过去的产物:在某种程度上,我们一直都是过去的我们,明天的世界在所有昨天的衬托下成形。智者预言未来光景,而大多数平民无法预见它的到来。在太空时代初期,1957年“斯普特尼克1号”发射,1961年4月尤里·加加林绕地飞行,月球任务竞相启动,而19世纪的生活模式却还在继续。
工厂和办公室需要员工处理生产和销售的每一个细节,这些员工在票贩子或售票员那里买票,然后乘公共汽车从家中出发,或者在火车站排队买票,然后登上由驾驶员、警卫、信号员和服务员一起运营的火车。为了维持准时的劳动力队伍,还有另一群更具有时间观念的工作者,比如面包师、挤奶工、修理工、记者和印刷商等,他们利用汽车,提供茶、吐司、日报等组成的英式早餐。船厂与造船员、码头与港务长、海员和管理员,同样是一个小社会。世界贸易由人工、起重机或井架装载,由码头工人存放在货舱中,再由货轮运送。大多数人乘坐邮轮穿越海洋是因为这样很便宜:那些选择飞越大西洋的少数人仍然希望从伦敦出发,当飞机加油时在爱尔兰的香农用餐,在到达纽约之前再停在纽芬兰的甘德加次油。部分火车还在靠蒸汽提供动力,但铁路交通越来越多地由柴油甚至电力驱动。这个世界已经充满了汽车,一部分是因为汽车行业仍然雇用流水作业的技工,并支付足够的薪水让许多人可以购买汽车;另一部分是因为简易的经济学原理:一匹马很有价值,因为它可以做十个人的工作,但它需要四人份的食物。一辆拖拉机可以做一百个人的工作,它不需要任何食物,不过它消耗了从地底喷出的东西。人类要做的就是把这个东西放入油罐车中,再运往炼油厂。但人们仍能偶尔听到铁匠打铁的声音,即使这声音已经很少能让人驻足聆听了。
从政治上讲,这也是一个奇怪的稳定世界——分裂但稳定。1972年,当NASA批准了“旅行者号”对外飞行任务时,西班牙和葡萄牙是独裁国家,希腊正被一群军官占领,德国被分为两个独立的敌对国家,法国和意大利则因政见斗争而社会撕裂,齐奥尔科夫斯基的祖国已改朝换代。当时的冷战其实也算可以接受的,因为最明显的替代方案是双方通过为侵略而研制的洲际弹道导弹进行热核战争而相互毁灭。
太空时代源于1957年,同时出现的还有所有人既抗拒又有所预料的武装冲突计划,以及冷战对峙中明显又危险的稳定。亚洲和非洲大部分地区都被视为“发展中”地区。多数石油生产国在太空时代来临之时,还没有发现仅地理资源即可赋予他们的力量,但当到了1972年美国宇航员登上月球时,石油输出国组织(OPEC)已学会了如何利用这种地下力量,并使发达国家陷入石油危机。原油助长了一切,包括政治力量。但人类仍然以马力来衡量能量。“旅行者号”上的唱片里包含了铁锤敲打在铁砧上的声音,这具有愉悦的象征意义,这种声音足以媲美瓦格纳《莱茵的黄金》 [1] 的前奏,它将“旅行者号”任务的机械构造和系统提升到技术创新、探索和智力冒险的悠久传统中。
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“旅行者1号”上的大陆漂移图一目了然:它向我们展示了地球处于15亿岁时的古代大陆(泛古陆)的推测形状以及45亿岁时的陆地形状(就是现在地球的样子)。或许,100万年后,当外星人发现时,那时的陆地形状与目前的陆地形状类似。不过,这张大陆漂移图也是关于人类对自身所处星球的发现的声明。选择“大陆漂移”这个名称意在讲述故事。大陆漂移是地质学家在20世纪初使用的术语,他们认为大陆是在地球上漂浮或拖曳着自己移动。这个词本身就体现了当时人类对地球表面了解甚少。
不过在当时,科学家们已经开始用弹道导弹发射技术来观察和监测地球,下一步是用相同的技术访问其他星球。但是在第一次任务之前,市面上的书籍和期刊很少提及其他行星。天文学家利用两个世纪的系统观测和测量来撰写教科书和参考书,这些书确定了每颗行星的赤道半径和质量、与太阳的距离,以及火星、木星等星球的重力加速度,还有这些数据跟地球的相关对比。书中还介绍了恒星周期的情况,即每颗行星完成绕太阳一周所花费的时间,地球是一年;还有每颗行星在各自的行星轴上旋转所花费的时间,地球是一天。天文学家们还胸有成竹地列出了他们所看到的卫星:水星和金星没有卫星,地球有1颗,火星有2颗,木星有12颗,土星有10颗,天王星有5颗,海王星有2颗,冥王星有1颗。现在我们知道这些卫星的计数是不确切的。目前我们不太满意的是,我们对其他行星的了解非常少,对地球本身还存在诸多不确定和困惑。1957年,在太空时代初期,地理学家和地质学家无法就地壳的形态做出任何统一的解释:比如火山喷发和地震的模式,在阿尔卑斯山或喜马拉雅山等高海拔地区存在的海洋沉积物现象,以及有些山脉似乎越来越高,而其他景观却逐渐下陷等奇特现象。
人类也不能确定地球是太阳系唯一的生命之家。如今以科幻小说而闻名的亚瑟·C.克拉克曾是战后航天事业的倡导者之一,然而直到1957年,航天似乎都是一个不可能实现的梦。亚瑟·克拉克在太空史上占有一席之地,他于1945年在《无线世界》杂志上发表了关于地球同步通信卫星的第一个公开提案。他的《太空探索》于1951年首次出版,是对火箭和太空飞行的科普指南,他推测:如果金星上存在生命,尽管可能是完全相异的外星生命形式,跟我们原始时代的生物形式无关,但应该是比地球上更先进的生命形式;如果存在智能生物,它们会有完全不同的科学发展史,因为金星云层非常厚实且永久,这些生物永远都无法直视太空。(当时,无线电天文学家仍需发展技术以回答一些基本问题,如金星上的温度——足以熔化铅的温度,以及金星一天的长度——247个地球日。)相反,火星的表面一直是可见的:清晰明了,甚至不止一位天文学家声称可以探测到火星表面的沟壑。到1951年,天文学家都或多或少地聚焦火星,这是一个无水、寒冷、荒凉的地方。但是克拉克在1951年说,火星上尽管“动物生命的迹象渺茫”,但可能存在能从土壤中获取氧气的植物。直到20世纪70年代,“海盗号”探测器在火星上着陆时,太空科学家已经为火星上可能存在的某些生命做好了准备。如今他们依然会做准备,但已经不抱太大希望了。
如果说在1951年我们对其他行星了解不多,那么我们对地球不甚了解也就不足为奇了。当时对山顶的形状、变化及海洋化石的解释有些草率。陆地被来自地下深处的力量塑形再变形,起起伏伏,接着被风雨侵蚀,被长时间淹没后,古代海洋中的沉积物再次聚集上升。地质证据证明了气候和海平面的剧烈变化,也证明了海洋不同角度的岩层看似难以解释的相似之处。但是,地质学家尚未弄清楚这些事情的发生原因和发生顺序。
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在一本同样于1951年出版、文笔优美、影响深远的书中,英国被追溯到古生代末期,“嵌入亚特兰蒂斯大陆”。这本书就是雅克塔·霍克斯最畅销的历史著作《土地》,书中写道:“到了白垩纪时期,曾经被称为特提斯的狭长海域,现在延伸到亚特兰蒂斯的大部分地区,逐渐形成大西洋。”“英国仍然属于北美洲,属于亚特兰蒂斯,但在格陵兰岛与欧洲之间的海洋狭口逐渐封闭,这些岛屿未来都会属于欧洲大陆。”为了帮助读者理解国家的形成是一个地质作用过程,她在书中想象了一台很久以前安装在月球上的电影摄像机,现在它以惊人的速度在放映自己的记录。“在放到最后一卷录像带时,我们可以看到苏格兰的下巴、威尔士那张有鼻子的脸、优雅的康沃尔脚趾、肯特的短腿和诺福克的秃头在海浪中浮现。”大陆起伏不定,但它们没有四处移动。从地质学上讲,最低的地层是最古老的,而且由于各大洲都位于洋壳上,所以海洋一定是最古老的——可以说是造物的基岩。
1968年,当彼得·里奇·考尔德写下《人与宇宙》这本世界史时,地质学家已经进入了另一个世界——在国际地球物理年之后的十年中,人类先发射了卫星,又发射了载着一只狗的卫星,接着是两只狗,后面是一个人,再后来就是苏联和美国试图飞掠月球、火星和金星,世界格局由此发生了变化。人类第一次能够从远处俯视地球,之后不到一年,人类就将电影摄像机带上了月球,一切突然变得清晰起来,虽然仍然不容易理解,但画面生动了起来——地球移动了。它自我塑造再重塑,它的皮肤一部分粗糙,一部分冒痘,它的外壳是由一系列相互撞击和堆叠的板块组成的,这些异常缓慢但强大无比的力量创造了我们今天看到的风景,但几百万年后这种风景又会消失。1977年封存在“旅行者号”内的这幅大陆漂移图,面积微小,由手工制作,是上百个这样讲述发现和启蒙故事的图表之一。科学史起源于人类的好奇心——试图了解自己所处的星球及其在太空中的位置。
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最古老的科学工具是几何学,或者叫地球测量学。在公元前3世纪,亚历山大城的埃拉托色尼得出结论:地球肯定是一个球体。因为据他观察,在亚历山大城迎来夏至时,太阳在物体上投射出可测量角度的阴影,但在尼罗河上游偏南的塞伊尼,就在北回归线上,没有阴影,因为太阳在头顶上。这说明地球肯定是弯曲的。他要做的就是计算两个城市之间的距离,使用欧几里得方程计算周长,并推测出地球的尺寸。关于结果与真实数据的接近程度存在争议,其实这取决于他在测量视距时所使用的古希腊标准计量单位的版本。埃拉托色尼还算出了地球自转轴的角度,即四季的地球倾斜角度。他不是第一个推断地球和其他行星绕着太阳旋转的人,这一荣誉通常被认为应归功于萨摩斯岛的阿里斯塔克。
“旅行者号”上的大陆漂移图包含了人类对地球逐渐了解的漫长历史,从牛顿、哥白尼一直追溯到萨摩斯岛的阿里斯塔克。叙拉古的阿基米德——被公认为第一个将数学应用于物理问题的人——的一篇文章中提到了阿里斯塔克。但这不仅仅是一句题外话,还提醒了我们“旅行者号”在1977年发射的原因与阿里斯塔克的联系。“旅行者号”的航行只有在轨道上的行星运动出现巧合时才能成功,这种情况每176年才发生一次:1982年3月10日,太阳系中的所有行星将排列在太阳的同一侧,并且排列形态最接近直线。
当时的一本畅销书(作者是科学家,后来后悔写了这本书)甚至推测,来自太阳系的所有行星在一个方向的综合引力拖曳可能会引发各种不良的地球现象,包括在加利福尼亚州圣安德烈亚斯断层发生大地震。其实并没有发生这样的恐怖事件,至少没有一个可以肯定地归因于其他行星的同列聚集。但是对NASA中的一个由梦想家组成的小团体来说,这个行星阵列提供了两百年一遇的机会:在适当的时机发射的航天器可以利用每个行星的引力效应依次飞向所有其他行星。要是错过了每隔176年一次的顺风车,对其他行星的探索将不得不是零敲碎打的,费用也要高很多倍。
行星阵的巧合是偶然的,如果这种情况发生在十年前,“旅行者号”任务可能就无法完成,因为十年前的太空探索技术还处于“试试看”的阶段。在20世纪60年代,苏联和美国的工程师和科学家向火星和金星派出了飞行任务,但是最初的成功率并不高,有些航天器从未到达过那里,其他的航天器就算到过那里也未能传送回数据。直到1973年,“先驱者10号”飞越木星;1974年,“水手10号”首次进行引力辅助飞行,并从金星获得了足够的能量来改变其轨道从而驶向水星。“旅行者1号”和“旅行者2号”(最初定为“先驱者11号”和“先驱者12号”)能够诞生,是因为工程师知道如何去做,天文学家知道何时去做。
所有这些有远见卓识的人和有非凡成就的人所要做的就是说服官方太空机构,敦促美国政府出资来支持这场宏伟的外星球旅行。他们不得不这么做的时候,美国政府正忙于应对由发展中国家的石油生产国引发的能源危机,跟越南、柬埔寨和老挝打仗,导致各种政治动荡和人类悲剧,马丁·路德·金被暗杀,非裔美国人开展民权运动,接着记者无情地围攻美国总统,最终尼克松辞职,杰拉尔德·福特接任总统。“旅行者号”飞行任务似乎是一次以后不会再有的机遇,但当时也没人能保证会落实,也许最不可思议的就是这一任务真的完成了。
[1] 《莱茵的黄金》( Das Rheingold )是德国作曲家瓦格纳创作的四联神话歌剧《尼伯龙根的指环》的第一部分。