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征程:人类探索太空的脚步永远不会停下

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我们从哪里来,到哪里去?几千年来人类一直在寻找答案。

考古发现,在人类早期历史中,我们的祖先就对人类的起源充满好奇。为了满足这一好奇,人们无数次仰望星空,用有限的想象力编织出许许多多的神话故事,聊以慰藉心中对无限宇宙的怅惘。

人类观测天象的历史由来已久。由于没有精密仪器,古代天文学家用兽皮、龟甲、石刻等方式记录观测结果,无法准确地将看到的景象保存下来。直到1839 年,法国画家路易·雅克·曼德·达盖尔(Louis Jacques Mand Daguerre)发明了“达盖尔照相术”,英国数学家和天文学家约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔(John Friedrich Wilhelm Herschel)创造了“摄影”一词来形容成像过程,随后“摄影”这个词语才逐渐普及开来。

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宇宙自大爆炸开始,经过138 亿年的演化,形成了震撼人心的瑰丽景象,并对人类产生了深远影响。天上的行星、恒星、星座和星系等,激发了人类在艺术、文学和抽象理论等方面的想象力。但是,在数千年的人类社会发展历史中,人们对宇宙的认知长期停留在非常原始的水平。直到几百年前,我们才明白为什么太空中会有各种不同形状的星系;直到最近几十年,我们才开始探测火星;直到最近十几年,我们才了解土星光环的真实面貌。人类对宇宙的认知越来越深入,这是一代代卓越的科学家、工程师和技术人员为了满足人类探索和发现的渴望,经过不懈努力取得的成果。

很多人都曾经有过这样一个梦想:如果我们能够飞上天空该多好!如果我们能够飞上天空,就能俯瞰地球上的江河湖海、高山峡谷、丛林沙漠,就能飞出地球——这粒宇宙中的“尘埃”,就能遨游到广袤宇宙的深处。但由于受科学技术水平的限制,人们对太空的近距离探索直到20 世纪40 年代美苏军备竞赛时期才开始。当时,美国与苏联展开了激烈的太空竞赛,两国军事实力远远超过世界上其他国家,并且都研制出了洲际导弹。随着洲际导弹技术日趋成熟,苏联于1957 年发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克1 号”,美国也不甘示弱,于1958 年发射了美国第一颗人造卫星“探险者1 号”。从此,人类开启了太空时代。

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时至21 世纪的今天,科技飞速发展,人类的脚步已经踏入太空,足迹已经印在月球上。人类不需要像漫画中的超级英雄那样拥有超能力,也能够飞上太空。但是人类活动到达的空间范围相对于整个宇宙来说,仍然渺小至极。人类生活的地球,仅仅只是宇宙中的一粒尘埃,甚至整个太阳系在宇宙中也只是沧海一粟。茫茫宇宙,浩瀚无垠,到底这个宇宙还隐藏着什么?银河系外又是怎样的世界?

想象一下这样的世界:

以上这些外星景象都是真实存在的。那个致密的、引力超强的天体是一颗恒星爆炸后坍缩的核心,称为中子星;那个制造流动漏斗的强大引力来自一个超大质量的黑洞,我们相信它就位于银河系中心;那个二氧化碳熔炉便是金星,它是离地球最近的行星,同时其亮度仅次于月亮,是“夜空中最亮的星”,但它却不是一个歌中所唱的那般美好的世界;那个双星系统是天琴β,可以在仲夏夜的头顶处看到。

这些奇妙的景象在茫茫宇宙中大量存在,而且还有更多不可思议的景象在等待人类去探索。但是,探索太空是一件非常耗费人力、物力和财力的事情,并且看上去似乎与人类的衣食住行没有直接关系。因此,许多人对耗资巨大的太空探索项目持反对意见。

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1970 年,赞比亚修女玛丽·尤肯达(Mary Jucunda)给美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)的科学部门副主管恩斯特·施图林格(Ernst Stuhlinger)博士写了一封信,质疑他正在进行的载人火星任务方面的研究。在信中,尤肯达提出了一个她无法理解的疑问——地球上还有很多孩子正在忍受饥饿煎熬,您为何建议投入数十亿美元实施这样一项太空探索计划?

施图林格很快给尤肯达回信,并解答了她的疑问,随信还寄了一张地球照片,这张具有标志性的地球照片由航天员威廉·安德斯(William Anders)于1968 年在月球轨道拍摄。后来,NASA 以“为何要探索太空”为标题,全文公开了这封回信。施图林格在回信中指出:

太空探索计划每年孕育出大约1000 项技术革新,这些技术革新大幅度提高了人类的生活质量,帮助我们研制出性能更卓越的厨房设备、农场设备、缝纫机、无线电设备、船舶、飞机、天气预报和风暴预警系统、通信设备、医疗设备及其他日常生活用品。

太空探索虽然不能直接帮助人类解决饥荒问题,但这项探索计划孕育出的很多新技术和新方法所能给人类带来的益处将远远超过所付出的成本。

太空探索是孕育新技术和促进基础科学研究的催化剂,所能起到的作用是其他任何活动无法比拟的。从某种程度上说,战争也对人类社会科技进步有着深远影响,但战争同时带来伤痛、死亡和毁灭。如果国与国之间不再进行研制轰炸机、火箭等武器的军备竞赛,不再有战争爆发,而是在太空探索领域展开竞争,人类便可免遭很多苦难。

太空探索的终极目标是建设更美好的人类家园,探索过程中获得的所有科学知识及所研发的所有新技术都将用于改善人类的生活质量。太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子,它还能给我们带来全新的技术、全新的挑战和进取精神,以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。我相信,人类从宇宙中学到的,充分印证了阿尔贝特·施韦泽的那句名言:“我忧心忡忡地看待未来,但仍满怀美好的希望。”

在2017 年第五届腾讯WE(Way to Evolve——为未来而来,发挥群体智能,协作创新)大会上,著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)阐述了地球和人类在宇宙中扮演的角色。霍金认为,世界人口的快速增长使地球岌岌可危,避免世界末日的最好方法就是移民到太空,探索人类在其他星球上生活的可能。人类作为独立的物种,已经存在了大约200 万年。我们的文明始于约1 万年前,其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个100 万年,就必须大胆前行,涉足前人未及之处!

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当我们站在夜晚群星点缀的苍穹之下,总是可以感受到宇宙的魅力,同时也恐惧地意识到地球只不过是飘浮在宇宙中的一粒尘埃。无尽的宇宙带给了人类无限的遐想,人类关于自身位置的思考使这粒尘埃变得不那么平凡。

人类走向外太空的脚步永远不会停下。

本文摘编自《征程:人类探索太空的故事》(叶培建等著. 北京:科学出版社,2021.4)一书“引子”,标题为编者所加。文中图片来源:pixabay。

(科学与未来:院士科普丛书)

ISBN 978-7-03-068200-0

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