地外文明探秘-第21部分
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成的不稳定性。但也有例外。如果变化发生得相当早，该行星系
统就会有足够的时间进入稳定状态而让生命站稳脚跟。毕竟，有
几种理论认为我们太阳系在形成之初也曾是激烈动荡的场所。很
有可能我们目前发现的恒星系统中至少有一个在几十亿年以前就
已经进人规则的行星模式，行星在轨道上平稳地运行，而且位于
“正确”的距离上。正如我们所知，这就使生命有足够的时间进
化，恰似在我们地球上一样。
从另一方面来看，这样一个系统很可能要求至少有一颗气体
巨行星在远离其恒星的轨道上，扮演牧羊犬的角色，保护内层行
星上的生命有机会站稳脚跟。
另外还有两个因素要考虑。其一是迄今所分析的恒星样本很
小。利用晃动技术和其他技术，天文学家已收集到资料的不过区
区几百颗恒星而已，而据估计，仅在我们银河系中就有4000亿颗
恒星。正如我在第四章中已详尽讨论的那样，在行星系统之形成
与可接触的智慧生命的进化之间有许多步骤要考虑。不过，我们
可以满怀信心地审视它们，并且自豪地说第一个先决条件——存
在其他行星系统已经满足。在业已发现并经证实的行星系统中，
有一个据信可能与我们太阳系不无相似之处的系统。盖特伍德教
授的研究成果可能不久就可以使这个数目翻番。12个系统中就有
一个乃是相当令人鼓舞的结果。
第二个要考虑的因素是，目前在行星学研究中取得突破所使
用的技术只能探测到像木星那样的大型气体行星。这项技术在未
来几年里将会逐渐改进，我们不久就将能探测环绕遥远恒星转动
的较小石质行星。当我们能够做到这一点时，天文学家将不得不
建造描绘他们所发现的行星系统的动力学模型。几乎可以肯定，
将来会有许多惊人的发现，它们将改变我们对行星系统应该如何
的想法。
正如前几章讨论的天文学和生物学方面的最新进展那样，对
太阳系外的这些发现可以作乐观的解释，也可以作悲观的解释。
热衷于地外生命的人指出：研究业已证明有许多环绕别的恒星转
动的行星，即使迄今的研究工作相对而言还很少，我们也已经获
得了令人鼓舞的成果——可能至少有一个太阳型的系统存在。持
怀疑态度的人则强调要形成其动力学恰好宜于支持生命的行星系
统所面临的巨大障碍，以及与我们太阳系相仿的行星系统似乎十
分罕见，按照最悲观的预测，我们的太阳系似乎是唯一能够允许
智慧生命进化的那类系统。
然而，与热衷者和怀疑论者面临的许多其他问题不同，寻找
太阳系外的行星很可能是我们大有作为的一个研究领域。这种追
寻还刚刚开始，人类终于采取了尝试性的步骤，利用强有力的望
远镜和探测器到我们太阳系以外去探索。正如该领域的一位权威
人士巴特勒所说：“在今后几年里，我预期会发现拥有许多行星
的系统，发现一颗大小仅为地球10倍的行星。严格地说，我们还
刚开始起步，我们将会发现许多不曾预料到的东西。”＇3＇
___________
①恒星分类采用哈佛分类系统。根据恒星的表面温度分别以
字母O、B、A、F、G、K和M表示。O型垦最热，它的表面温度约
30000K；A型星表面温度约为 10 000K；像我们太阳这样的 G型
星，表面温度在6000 K左右；M型星最冷，表面温度大约是3000K。
数字1、2、3等用以进一步细分，由此可以看出飞马座51（G3型
星）与我们的太阳（G2型星）的化学成分十分相似。
②冥王星的特性仍然是个谜，据认为它是一颗覆盖着冰的行
星，平均密度接近水。它的轨道是个很扁的椭圆（当然，尚不能
与新近发现的太阳系外的行星相比）。某些时候，冥王星的轨道
把它带到海王星的轨道以内。
第八章 我们会抵达恒星吗？
“太空茫茫，横无际涯。你简直无法想象它多么
辽阔，巨大，浩瀚。你会认为成为化学家要走过一段
漫长的道路，与太空相比，这太微不足道了。”
——道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）
《搭车人银河系指南》
宇宙茫茫，浩瀚无垠。事实上，我们绝大多数人根本无法去
想象宇宙究竟有多大。许多人混淆了行星际距离、恒星之间的距
离，他们无法想象星系之间难以想象的间距。
评论员们经常把我们太阳系称做“外层空间”。这种说法实
际上是荒谬的。顾名思义，我们的太阳系是当地的一个行星家族。
它所有的行星都在不同的距离上环绕太阳转动。水星最靠近太阳，
平均距离为4500万千米，冥王星离太阳最远，距离太阳大约d亿
千米。①地球，还有水星、金星和火星被称做内层行星，而木星、
土星、天王星、海王星和冥王星称为外层行星。
现在，说起上亿千米令人咋舌。这种距离对我们今日而言确
实相当惊人。其实，我们太阳系的大小与星际旅行的距离相比实
在是微不足道。让我们作个比拟。设想一个气泡，比方说，直径
3~ 4厘米。再想象这个气泡是一群微小生物的家，它们就生长死
亡在这个气泡里。现在假想这个气泡随溪水流人河流再汇人大海，
最后落在太平洋当中。这就好比我们太阳系的大小（气泡）在我
们这个星系——银河系（整个太平洋）里的情况。现在再来想象
那些小得难以置信的生物（它们的整个太阳系就在气泡里面），
正试图抵达大洋里某个地方的另一个气泡，比方说，距离它5千
米以外。这就相当于我们旅行到距离最近的恒星那儿去，它距离
我们地球大约4光年。
这个类比旨在说明恒星之间的距离要比行星之间的距离大得
多。星系之间，进而是星系家族（或者星系团）之间的间隔，乃
至整个宇宙的规模，按比例而言更是巨大无比。
星际旅行（我们极有希望有朝一日能够掌握这种技术）的主
要问题在于距离、时间和能源。由于恒星之间的距离大得难以想
象，星际旅行所需的时间相应地就很长久，任何可望克服这一限
制的系统都需要对我们而言大得切实际的巨额能量。
问题始于爱因斯坦的狭义相对论。它发表于1905年，当时爱
因斯坦正在位于伯尔尼的瑞士专利局工作。狭义相对论引用了两
个早已公认的科学原理，得出了另外一个原理。这个原理被许多
科学家和不是科学家的人认为是整个科学世界里最不可思议的创
见。
这些原理的第一条来自牛顿的研究成果。牛顿在17世纪80年
代证明，对任何相对于另一观测者作匀速运动的观测者来说，物
理定律相同。因此，如果一辆汽车里的司机和乘客在另一辆车旁
行驶（或者相对行驶），两辆车都以均匀的速度前行，那么两辆
车里的司机和乘客所见的宇宙运动变化的方式便彼此相同。这看
似浅显，却包含了重要的结果。
图14 天文学中的“大小顺序”：从我们所在的太阳系到尚
未观测到的宇宙极限。
第二个事实是在比较近的时间得出的：光在真空中的速度始
终保持不变。这个速度用符号“c”来表示，等于每小时10亿千
米有余。更为重要的是，它与观测者的速度无关。
根据常识，如果飞船A以0．75c的速度朝一个方向运动，飞
船B从对面方向飞来，速度也是0．75c，那么它们的相对速度应
为1．5c。但实际上却不是这样。根据爱因斯坦的公式，两艘飞
船上的人会看见对面的飞船，但速度不是光速的1。 5倍而是略小
于1c（确切地说应为0．96c）。
这一令人吃惊的结果是：如果c是常数，那么时间和空间必
须是相对的。换言之，如果飞船A和飞船B上的乘客看见光以恒速
从对面传来，不管他们自己的飞船速度快慢如何，他们必须用不
同的方法来测量时间——因此，当他们飞行速度加快时，时间减
缓了。此外，由于距离、时间和速度全是互相关联的，所以如果
时间减慢，那么距离的特性对飞行速度不同的观测者来说不可能
相同。换言之，在此情况下，如果我们改变时间，那么按照逻辑
推理，测量结果也必然会改变。旅行速度越快，距离就变得越短
——1米的长度将根据观测者的速度而变化。观测者运动的速度
越快，距离就越短。最后，观测者运动的速度越快，他的质量就
变得越大。
所有这些的最终结果是：如果观测者能够以光速旅行，他们
就会经历三件事——时间变慢到停滞，他们缩小到没有了，而他
们的质量却变得无穷大！
这决不是疯狂的理论或者没有丝毫根据的伪妄之说。爱因斯
坦的狭义相对论自1905年以来，已经被成千上万次实验所证实。
你也许会问，为什么以前没有人想到这个呢？为什么牛顿没有认
识到爱因斯坦推论出来的原理呢？也许，更重要的是，当我们在
高速路上行进时，爷爷怎么没有突然变得像大象那么重，当人们
站在路旁或以不同的速度运动时，大家的手表怎么始终显示同样
的时间呢？
这些问题的答案在于它们与速度的大小有关。我们之所以在
日常生活中没有注意到这种现象，是因为运动的速度还不够快。
如果牛顿想到以接近光速的速度旅行的话，他也许在17世纪就推
论出相对论了。但是，当时连光速的大小也不知道，所以我认为
牛顿是可以原谅的。
最近在一艘飞船上进行的一项实验说明了狭义相对论的结果，
显示当速度较慢时这种效应多么微小。即使以每秒钟5英里（约8
千米）这样不算很慢的速度在轨道上旅行，飞船上钟摆的节律也
仅比地球上的钟慢不到千万分之一秒。
我们目前能够达到最接近光速的速度，不是用像宇宙飞船这
样庞大的物体得到的，而是用单个基本粒子获得的。在日内瓦附
近的欧洲核子研究中心和芝加哥的费米实验室的巨大粒子加速器
里，将亚原子粒子加速到接近光速，结果发现它们的质量增加恰
如爱因斯坦的计算推测的那么大。
所以，爱因斯坦的这条定律，即没有任何物体能以光速旅行
乃是无可辩驳的法则——它是我们宇宙中的活生生的事实。因此，
我们有朝一日有望飞越星际距离的方法，要么是以与爱因斯坦的
理论不相冲突的速度旅行，要么发明某种绕过相对论而又不破坏
其法则的巧妙旅行方法——人类在过去已证明自己擅长于此。
首先，我们考虑一下我们有朝一日能够以亚光速在恒星之间
旅行。
在一个世纪的大部分时间里，这种可能性一直是科幻小说的
主题之一。最近几十年来，越来越多的科学家在考虑这种可能性。
对于大多数航天工程师和空间科
