我的专业是地理学,爱屋及乌,也喜欢阅读天文学和宇宙学的书籍。地理学的研究对象是地球表层,大气圈属于地球表层的范畴,被人们俗称“天空”。我们乘飞机可以达到万米高空,但还被地球母亲用引力牢牢抓住。
但是,到达“天空”之外的“太空”,就挣扎出地球母亲的环抱。只有身着宇航服的航天员才能在无重力的太空中走一走,回望地球这颗蓝色的星球,还可以远望数不清的大大小小的天体。天文学家用数学公式计算出它们的运行轨道,并且区别出这些星星大家族的等级关系,这就形成一门天文学。
天文学研究多大的空间呢?现在还很难回答这个问题。这个深邃无边的宇宙中有着无计其数的天体系统,在宇宙的“深空”里,除了可见的天体以外,还有更多不可见的暗物质和暗能量。宇宙是怎样诞生的?从哪里来?到哪里去?我们所知的宇宙是唯一的吗?这又形成了一门充满疑问的宇宙学。
从天空、太空再到深空;从地理学、天文学再到宇宙学,把我们步步引入探究自然界本质的根本问题。这也是我喜欢读读天文学和宇宙学书籍的原因。
一、 为什么会读三本天文学的书
我有三本天文学的译著:一本是《身体中的宇宙》,由美国国家科学院院士、地质学家和古生物学家尼尔·舒宾所著;另一本是《烹饪宇宙》,由英国曼彻斯特大学教授布莱恩·考克斯与两位BBC电视节目主持人合著。这两本译著都是严晨风。最近,我又收到他的第三本译著《寻找第二个地球》,是由英国天体物理学家伊丽莎白•塔斯克所著。这三本书,光看书名就觉得妙趣横生,正如《烹饪宇宙》所写的“带你换一种轻松、幽默的方式认识宇宙”。在这篇读后感中,我对这三本书合并写一些读后感。
读这三本书还有一个原因,是因为译者严晨风与我有师生之谊。他是在2007年毕业于上海师范大学地理系,担任过一家公司的驻外翻译,曾去中东国家工作过一段时间。回国之后,又考入中国地质大学攻读行星地质学的硕士学位,2015年毕业后在浦东某校任高中地理教师。2018年他被录取为上海市地理学科德育实训基地的学员,而我与川沙中学王珏校长是该基地的主持人(导师),为期三年,这样就有了一段师生情谊。当收到他赠送译著时,我感到很震惊:一是他的英文水平非常了得,能翻译欧美学者的科学原著不是一般译者能担当的;二是这样大的工作量都是他在教学之外挑灯夜战完成的,如果没有对天文学强烈的兴趣是难以为继的。热爱天文学、探究宇宙奥秘,已经融入他的生命。
2021年他调入华东师大二附中,除了担任地理课的教学以外,还指导一个天文社团,有一批学生“粉丝”围绕着他。他在学校开设的天文讲座,每次听讲的学生总是爆满,结束后还有许多同学围着他提出这样或那样的问题。
二、人体中的宇宙和厨房里的宇宙
这三本科普读物的作者都是欧美国家著名的天文学家,但是他们都用通俗的比喻的手法讲述神奇的星空世界。
《身体中的宇宙》的作者尼尔•舒宾是芝加哥大学教授、地质学家和古生物学家。他以广阔的视野把不同领域的科学概念联通起来。他认为,从人体的化学组成来看,与宇宙的元素组成有一脉相承的特征,所以作者在书中说道:“人类本身就是宇宙的一部分”、“我们知道自己是由恒星物质组成”,这是多么令人震惊的结论!
作为地球上有智慧的人类,怎么与太空中的星星具有同类的物质组成?你可以在此书中看到他从宇宙大爆炸、从地球的历史、从岩石的构成、从微生物的演化到大陆飘移、气候变化的视角论证了他的观点……他还记录了自己多次的地质考察之旅,也对比了星际间的物质组成,最后得出了“人体中存在宇宙”的结论。其实,这与中国古代“天人合一”的理念不谋而合:人类就是宇宙的一部分。
而《烹饪宇宙》这本书是英国科学家布莱恩邀请了两位BBC的主持人组成了写作团队,使得这本书的体例很奇特,采用了三人的对话(读起来有点费劲,因为要不断切换角色)。这两位BBC主持人曾经主持过许多科普节目,很受公众欢迎。有了这样的三人团队,书中的对话就非常幽默风趣,比如非常严肃的“引力波”“虫洞”“平行宇宙”等等科学概念在俏皮话中轻松地出现。把宇宙比喻成可以烹饪的一锅“汤”,似乎把深奥的宇宙视为家家户户的厨房一样寻常。其实,这是一个很好的比喻,想象中的天文学家就像厨师一样,用勺子掘动一锅“汤”,能把其中各种食材和调味品辩认得一清二楚。
三、宇宙中有第二个地球吗?
宇宙存在了138亿年了,而地球的历史约46亿年,地球上最原始的生命出现在5.4亿年前的寒武纪。在我国云南省的澄江有一个古生物博物馆,还划定了一大片保护区,成为联合国教科文组织命名的世界自然遗产。这里出土了不计其数的三叶虫化石,是地球上首次“生命大爆发”的有力证据。以后的几亿年时间里,地球面临过多次“生物大灭绝”的厄运,但是生物在地球环境中顽强生存与进化,直到几万年前出现了早期人类,这是宇宙的演化过程中的一个极小概率事件。那么,广袤宇宙中,难道只有那颗微不足道的地球才有智慧生命吗?
《寻找第二个地球》的那本书揭示了许多人特别是青少年都曾经思考过的未解之谜。有一些科幻大片,描述了外星人与地球人的相遇、甚至发生星球大战的场景。还有一些探险家把地球上一些奇特的景观视为外星人留下的遗迹,例如在南太平洋的复活节岛上的巨石人像,一直被想象成是“外星人”留下的礼物。
科学家们始终未放弃寻找地外生命。我国在贵州平塘建成了世界最大的直径为500米的射电望远镜,表明中国天文学家也进入了这一研究的前沿。只是至今为止,科学家既没有获得宇宙中存在地外生命的确凿证据,也没有获得不存在地外生命的证据。这就意味着,这项科学探究将持续下去。
《寻找第二个地球》的副标题是“系外星球和行星工厂”,表明作者寻找第二个地球的目标已经锁定在太阳系外。近百年来,科学家先是在太阳系里寻找人类的知音。1977年美国发射了“旅行者一号”飞船,它搭载了一张金唱片,能不间断地用地球上55种语言向可能存在的“外星人”问好和播放各地的音乐,还发送115幅地球上的各类图像。这艘飞船在47年漫漫长途的飞行中,终于在2014年9月抵达太阳系的边缘。此时的“旅行者一号”将与地球“永别”,它传回的最后一张地球的照片,已经很难看清地球那一个蓝点。有天文爱好者为“旅行者一号”编写了一段很令人感动的“告别词”,因为2025年它的电池将耗尽,尽管科学家将收不到它的任何信息,但是它会带着地球人类的使命,在宇宙深空中永不忘返地前进。
实际上,科学家们还面临着太阳系的边缘到底在哪里的问题。还有不少天文学家认为,太阳系的范围比想象得要广大得多。只是这颗不知疲倦的飞船,还需要飞行4万年左右,才能到达最近的一个恒星系统。
在太阳系的范围内,科学家在太空中发现了一些游离状态的有机分子,在行星陨石中也发现有原始细菌的化石,还有在火星上有着清晰的流水地貌遗迹,也在木星的几个卫星上发现冰层以下有水体,但是都没发现高级生物。于是,《寻找第二个地球》这本书将目光放眼于太阳系外的天体。
寻找太阳系外的行星是极其困难的。据作者介绍,天文学家已经确认的系外行星只有二千多颗!但是只有极少数处于恒星星系中的“宜居带”,它们被列为探究地外生命的对象。在这些遥远的行星中,只有大小质量与地球相当、而且具有固体外壳的、又有大气和海洋的行星,才有可能存在与地球相似的生命。尽管,在宇宙中寻找类地生命的条件如此苛刻,期望的结果极其渺茫,但是这些科学家的研究决心丝毫没有动摇,他们会继续研究下去。
我们期待发现宇宙中存在地外生命的那一刻的到来。
四、怎样读好这类科普书
这些天文学科普读物,虽然内容很有趣,但是读懂它也是不容易的。读书大抵有精读和泛读两种。精读适宜阅读与自己专业相关的经典著作,字字句句地品味,细嚼慢咽地体会。泛读则求阅读面宽广、以求扩大视野,不必苛求精通。但是,无论精读还是泛读,重要的是能否激发起自己内心的共鸣。这种共鸣就会产生读书的体会。我觉得读一本书能有两三点体会,就很不错了。
我读这三本书有三点体会。
首先,科学需要普及,而普及科学除了要通晓科学以外,还要有表达的技巧。这三本书讲述的是非常专业和深奥的前沿科学,但是他们都用浅显的比喻进行讲述,使得读者趣味盎然。从某种意义上说,中小学教师也是科学的普及工作者,同样需要通俗易懂的语言和多样化的传媒手段,例如视频能显现高山大川的真实场景,软件能展示天体运动的三维空间。但是,教师的语言因为有情感而产生不可替代的魅力,即使人工智能恐怕也难以效仿具有人类思想感情的个性化的表达能力,所以要提高教师的语言能力。
其次,这三本书不仅普及了科学知识,也都强调了科学家的人文思想。布莱恩说道:“科学一旦脱离人文就会贬值,而如果离开了科学,我们的生活体验也会大打折扣”“科学可以说是今天文化中最主要的一股势力,克隆、基因改造、核能、互联网、现代医药……科学正在改变我们生活的这个世界。当你拒绝科学,你实际上不仅拒绝了未来,你也无法理解当下。要想真正参与社会,每个人必须具备最基本的科学知识以及符合科学原则的思维方式。”他点明了我们今天学习科学的最终目标。这三本书内含的科学精神和人文素养是弥足珍贵的。
第三,阅读这三本书,感受到科学家是以证据说话、是唯物辩证地分析问题、是实事求是地表达科学成果的。在这三本书中,作者在很多问题上明确地写着“现在不知道”。例如《烹饪宇宙》的书里用特大号的字体写道“如果问题是大爆炸之前是什么情况,答案是:我们不知道”!现代物理学研究已经获证,宇宙中除了可见物质仅占4%,其余的73%是暗能量、23%是暗物质。暗物质和暗能量同样令人不可思议,只能说科学的进步在于发现的问题越来越多,宇宙永远像“谜团”吸引着科学家去孜孜不倦地去探索,科学家对宇宙的认知永远在行进之中。大师级的科学家能坦诚地说“我不知道”,同样赢得公众的尊重,正是因为“不知道”,就推动了科学研究进展。
这三本书的话题既有趣又深奥。读不懂的书,倒可以经常翻翻,会产生一种无边无际的想象,去思考我们望得见得星空,去遐想那些看不见的宇宙深空,去了解一些研究天文和宇宙的那些令人诧异的科学成果。2021年12月,美、加和欧洲的航天局联合发射成功了韦伯太空望远镜,它替代了早已退役的哈勃太空望远镜。它拍摄到一颗系外行星的图像,但处在“非宜居带”,是气态行星。韦伯还在距离地球41光年的深空发现了一颗大小几乎和地球相似的系外行星。还发现一颗系外行星的大气层中有甲烷和二氧化碳。研究地外生命是韦伯的使命之一,让我们期待着令人惊讶的结果。