笔下文学

恒星星系宇宙及其起源（第2页）

1934年，配恩与拾基·伽珀斯金（SergeiI．Gapos，1898—1984）结婚。他是新近加入哈佛学院天文台的研究变星的专家，他们两人合作写过许多论文。20世纪50年代，配恩还写了三部有关星体演化的重要书籍：《成长中的恒星》（1952年）、《天文学导论》（1953年）和《银河系新星》（1957年）。1956年，她成为哈佛大学教授，是哈佛大学历史上第一位女教授，她还是所在系的第一位主任，当了12年。她的压轴之作是1979年出版的《恒星与星团》。

和大多数专注于自己工作的人一样，科学家有时也会因为忌妒同事取得突破性进展而烦恼。为了避免这种忌妒之情，配恩常常喜欢说，她建议科学家应该扪心自问，他关心的是知识的进步还是自己事业的进步。显然，配恩更倾向于关心知识的进步。

新方法，新发现

1931年，来自俄克拉荷马州的无线电工程师央斯基（KarlJansky，1905—1950）运用改进过的天线，以确定无线电话联络的干涉源，由此创建了天文学中一门崭新的分支，叫做射电天文学。他在1932年发表了第一篇论文，1933年确定他发现的天体射电辐射来自银河系。

然而，这个领域并没有立时流行。射电天文学最早是从1946年由澳大利亚的欧文（E．G．Bowen）领导的太阳研究开始的。1947年，射电天文学家追踪第一个射电天体，发现它与肉眼观察到的蟹状星云位置吻合。今天天空的射电定位可以用来制作图像，帮助我们“看见”遥远星系和恒星的温度等级和热量分布。

射电望远镜往往用盘状天线收集射电波。然而也有可能，建造射电波天线时不建造盘状天线，这正是央斯基贯彻的思想。英国有一组成功的天文学家，在休伊什（AnthonyHewish，1924—）领导下，就是这样做的。平常射电天文学所用天线是用金属或导线网做成凹面反射区。最有趣的一个是世界上最大的固定盘式射电天线，安装在波多黎各的阿雷西博。这台望远镜建于1963年，天线盘直径1000英尺，占地25英亩。天线盘由40000个单个的反射面板组成，附在钢缆网络上。大量面板把来自太空的入射射电波聚焦于悬挂在天线盘上方的检测平台。近年来，射电天文学家提高了设备的分辨率，办法是建造一排天线，例如新墨西哥州索科洛的巨型阵列（VLA），它是世界上最大的射电望远镜阵列，由27个望远镜天线盘组成，在平地上排列成大Y字形。

射电天文学在第二次世界大战之前并没有真正流行，但是当它流行以后，天文学家开始对这种探索天空的新方法激动万分，射电波可以穿透尘埃云，而尘埃云会吸收太空中的太阳光，从而使光学天文学不易展开。射电波对银河系中心的研究特别有帮助，因为用普通的办法完全看不到它们。

桑达奇和马尔顿·施密特（Maarte，1929—）发现类星体与休伊什和约瑟琳·贝尔（JoeelynBell，1943—）发现脉冲星用的手段都是射电天文学。

类星体

20世纪50年代发现了一些致密射电源，但是当时的射电望远镜还不能精确给天体定位，所以很难把这些天体与用光学望远镜得到的可视图像相比较。其中有一个叫做3C273的致密源在1962年正好被月亮遮住，这才得以确定它的位置。桑达奇用帕洛马山顶的200英寸海尔望远镜拍摄到的照片在那个位置显示出一个暗沉的星状天体。

但是这颗星具有不寻常的光谱，它含有不能辨认的吸收谱线。这颗以及后来出现的其他类似的星体就叫做类星射电源，或简称类星体。

1963年，施密特发现，3C2273光谱中的吸收谱线仍然是普通的谱线，只不过向光谱的红端有大规模位移。在以后的年代里，天文学家发现了大量类星体，它们具有特别大的红移量。

恒星的光谱不仅能够揭示它的化学成分，而且从多普勒位移或红移，人们可以推算出它相对于地球的退行速度。许多银河系外的星系在它们的电磁波谱中都有趋向红端的位移，天文学家认为这些是多普勒位移，说明这些系统正以一定的速度远离我们而去，这是对宇宙膨胀的一种肯定。宇宙膨胀引起的红移被称为宇宙红移。如果类星体的红移也是宇宙的，那么它们一定处于非常遥远的地方——可能远在十亿光年之外——这就使它们成为望远镜能够观察到的最远的天体。再有，既然距离如此之远还能观察到，表明它们的能量一定非常巨大。正如哈勃指出的那样，天体离开我们的速度正比于距离。这一结果导致了如下的思想：宇宙产生于一次巨大的爆炸，而星系是向各个方向飞散的残片。这也意味着，观测到的类星体离我们非常非常远。

类星体的发现给天文学家带来了巨大的困惑。这一发现的后果或者是怀疑红移这一天文学准绳的可靠性，或者是同意在什么地方还有我们无法解释的过程。有些已经认出的类星体可能处于十亿光年以外的地方，也许它们是中心极其活跃的星系，但是离我们太远，所以它们看起来似乎是非常暗淡的单个恒星。

然而，并不是所有天文学家都相信，类星体显示了宇宙红移。例如有一位美国天文学家阿普（HaltonArp，1927—），他发现了一系列由一个类星体和一个星系组成的系统，它们似乎在物理上是相互联系的，但在它们的光谱中显示出非常不同的红移。于是他论证说，除了宇宙的膨胀以外，一定还有某种未知的机制在影响这些红移。大多数天文学家相信，类星体具有宇宙红移，而阿普发现的系统只具有表面上的相关性，它们实际上离开地球的距离远不是这样。

数据中的暗号

1967年7月，休伊什和他的学生在英国卡文迪什实验室附近的场地上排列了一长列的天线，做成更强大的射电望远镜，用来观测射电星光的闪烁。研究生约瑟琳·贝尔的工作是检查每天的星表，寻找有趣的数据。8月份，她注意到在天空中有一个小点在奇怪地闪光，在这一位置从来也没有出现过类似现象。休伊什认为可能是接收器的噪声。他们笑着把这一信号称为来自另一个世界的“小绿人”发出的信号，然后继续收集数据。后来不仅这一信号继续出现，而且贝尔小姐又发现了三个类似的脉冲射电源。他们开始意识到，这些数据反映了一个真实的现象：有一类天体，是以前从来没有检测到的。他们开始运用已知的物理定律寻求解释。

休伊什、贝尔和他们的同事就这样发现了所谓的脉冲星（因为它们在发出脉冲），科学家们认识到，他们检测到了中子星。所谓中子星，指的是这样一类星，其密度达到难以置信的程度，如同像太阳那样大的质量硬挤在一座山里面一样。尽管有人曾经认为中子星可能存在，以前却从来没有人检测到。

倾听生命之音

射电天文学也是一小群专注的科学家所用的关键性工具，他们探讨的问题是：我们孤独吗?有一些人——被称为外空生物学家——正在寻找各种暗示，看看我们人类是不是宇宙中唯一的智慧生命形式。他们中间包括著名的美国天文学家萨根（，1934—1996），他和德鲁阳（AnnDruyan，1949—）合写过一本小说，书名叫《接触））（tact）。这本书的主角是一位妇女，她把整个一生都投入到系统和科学地探究来自地外文明的可验证的符号或信息上——不是指飞碟（UFO）。小说具有想象成分——毕竟它是小说——但是萨根知道科学家是怎样对待这个问题的，当问题涉及地外智慧的搜寻（SETI）时，他把科学放在正确的位置上。考虑到“地外人”来到的可能性微乎其微（即使从太阳系之外最近的恒星到我们地球旅行，也需要经过许多代），许多科学家以为，我们也许有一天能够接收到从宇宙中某处另一个太阳系的类地行星发出的信号。但是当它到达时只有我们正在倾听，才能认出它来。

然而，搜寻太阳系之外的文明所发出的信号，其难度堪与试图在宇宙的干草堆里寻找一根针，或者在尼亚加拉大瀑布的吼声中尽力听出蟋蟀的声音相提并论——我们始终想知道，我们要找的针或者想要听到的声音究竟有没有，也许我们到头来什么也没有发现，顶多只是发现不平静的自然界在随意、持续地扰动而已。但是有些问题似乎是永恒的，深深地扎根在人们的意识里。“我们是不是孤独的?”就是这样一类的问题。20世纪80年代和90年代技术的发展已经成熟到可以进行此类实验。在世界范围内，科学家开始审视通过组织严密的搜寻所获得的来自太空的各种信号。天体物理学家和SETI科学家奥利弗（BernardM．Oliver，1919—1995）1986年在一次采访中说过：“如果我们是正确的，那么，经过好几十亿年，应该有大量的智慧文明像群岛一样在这个星系里成长，如果他们在其整个历史中都处于孤立状态，这对我来说是不可想象的。”

&I方法第一次重大突破发生于1959年。这时有两位科学家莫里孙（PhilipMorrison，1915—2005）和柯孔尼（Giuseppei，1914—）提出，射电天文学可以用于与其他世界通信。为什么是射电天文学呢?奥利弗解释说：“从经济和效率来看，信息载体应该符合以下标准：（1）其他条件相同的情况下，能量……应该最低；（2）速度应该尽可能大；（3）粒子应该容易产生、发射和捕获；（4）粒子应该不会被星际介质显著吸收或偏转。”这些标准射电波都容易满足，因为它快速、有效而且相对便宜。所以，仅仅从逻辑上判断，智慧文明（如果存在的话）应该选择射电谱穿过浩瀚的星际太空来传送长途信号。

第一项针对地外智力进行的射电望远镜探索是名叫欧兹马的计划，是1960年由SETI先驱德雷克（FrankDrake，1930—）在美国西弗吉尼亚州绿洲的国家射电望远镜天文台（NRAO）进行的。德雷克选择了两颗邻近的类似太阳的恒星，鲸鱼座τ星和波江座ε星，用了整整150小时“倾听”。结果什么也没有发现，但是他开了一个头。

欧兹马计划之后，在美国、苏联、澳大利亚和欧洲发射了30个以上的SETI实验装置，都没有取得结果。尽管组织了许多小时的综合倾听时间，但它们覆盖的仅仅是全部可能性的一小部分。光谱的各种方向和分段以及信号调制的各种类型还有几乎无穷无尽的组合有待探索。

到了20世纪八九十年代，新技术和现代计算机的巨大数据处理能力使这些研究发生了革命性的变化。多通道分析器现在可以同时精确地显示数以百万计的射电频道。有一个计划，是1985年9月由名叫行星学会的非盈利组织建立的，创造了一台新的840万频道分析器。I计划于1993年失去了国会的拨款，只是在私人的资助下才得以维持，它利用超大规模集成（VLSI）电路，收集多达1000万个单独的频道。来自望远镜的实时数据由这台仪器进行分析，寻找有意义的数据，然后传送到信号分析器，再转到强大的计算机里。

如果没有这一自动筛选过程，来自射电望远镜的信息量将庞大得无法处理。在运用更先进的技术之前，一次5天观测期可以产生300盘以上的数据磁带。用一台计算机分析这些磁带上的数据，需要花两年半的时间。天文学家塔尔特（JillTarter，1944—）在有了这一经历后，画了一幅漫画，在由计算机打印输出叠成的磁带山下伸出一双脚，旁边写道：“活人被埋了!”她后来解释道：“如果是不实时的，你没法做这件事情。”也就是说，如果获得数据时，你不能实时处理，你将会发现：“你不能储存它，又不能靠人的智力处理它。你现在有了一种比以前精细得多的仪器，只要告诉它规则，它就会按照你的规则忠心耿耿地执行。”这项工作要求设备能够清除巨量不相关的杂音，仅仅保留可能有兴趣的信号。新技术做的正是这样的事情。

但是有了分析数据的设备还只是挑战的一部分。你面对的是浩瀚的宇宙，你向哪里观测呢?你要搜寻的对象是什么?SETI的研究者平常用的是两种方法之一：用灵敏的仪器追踪几个有希望的恒星，或者用不太灵敏的仪器以更宽的频带对整个天空进行宽带扫描。这是一个看不到头的任务，一个人可能一辈子都得不到肯定的结果。这也可能是一项带着一长串“如果”的作业。首先，假如地外文明真的存在，它有没有可能按照同样的推理，选择同样的频率，向我们这一方向播送信号?也许更重要的是，他们有没有这样代价昂贵的接近我们的企图?或者地外科学家在说服某个星系国会提供经费给这类大胆但很可能是无用的冒险事业时，会不会遇到麻烦?再有，考虑到宇宙已经存在了亿万年，当我们达到具有搜寻其他文明信号的能力时，这个时刻也许与信号到达的时刻并不吻合。从相距4光年的地方发来的信号只要4年就可以到达，然而今天从100光年以外的文明发来的信号还要再过100年才能到达。

但是，不管回答是10年、20年、50年或者甚至100年，大多数研究者都同意，我们不只是通过不确定的答案来知道情况，而是从我们搜寻的方法来知道情况。

搜寻就这样继续着。智慧是不是孤立的现象，而地球是不是它唯一的代盲人?我们是自然界短命的怪物，还是更大的宇宙社会的一部分?像我们这样的文明，是否能够长期存在，以至有能力到达其他世界，还是人类注定要灭亡，孤独地和不被注意地，在大自然的操纵下走向末日?有没有其他类似我们自己的代言人，宇宙黑暗中的其他搜寻者，正在寻找光和友谊?正在寻找希望?只有时间，以及全世界的SETI计划才会作出回答。

太阳系外的行星

1995年以前，科学家正确地假设，一定还有其他的太阳系，但是没有一个人看到过任何证据，能证明其他恒星有像地球一样的，与太阳系其他行星一起围绕着太阳旋转的行星。后来，运用多普勒光谱学，发现在一颗叫做飞马座51的恒星周围有一颗地外行星在旋转。这是一项令人激动的突破。从那时起，直到2003年9月，太阳系外的行星数目上升到了110个，它们的位置全是用同样的方法确定的。到目前为止，它们都是一些非常大的行星，比气体巨星木星还要大得多——不过这些也是最容易发现的。还有许多行星也许存在却至今未能检测到。

在我们太阳系之外快速地发现了如此之多的行星，是一个令人激动的迹象，暗示在宇宙中某些地方确有可能存在导致生命起源的环境。这是一个尚未揭开的大奥秘。

早期阶段