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恩宠之星——认知宇宙才能认知生命（揭开你对生命来源的众多疑问） 我们要不断地追寻永不停止We will not cease from exploration而这一切探索最终会带我们回到起点And the end of our exploring will be toarrive at where we started.使我们更深入了解它And know the place for the first time. 艾略特T.S. Eliot 恩宠之星——时间有些长，但坚持看完会解开你对生命来源的众多疑问时长1小时，建议在WIFI下观看
1977年的夏天，一项历史性的太空探索计划拉开了序幕。两艘太空船“航行者1号”和“2号”冲出地球的引力开始向太阳系的边缘进发。它们的目标是太阳系边缘的四大行星：木星、土星、天王星和海王星。两艘航天器进入了神秘的世界，探测达13年之久，收集资料并将惊人的图像传回地球。在数千幅行星和月亮的图像中，最令人难忘的是1990年2月14日照的那一幅。那时“航行者1号”已经接近太阳系的边缘，当它回头面对太阳的时候，它用广角和长焦距镜头捕捉到了史无前例的景观：包括有我们的太阳和在其轨道上的六颗行星。其中一颗行星正好被一束阳光笼罩着，看来像一个极小的白点——那就是地球。这是从40亿英里外拍到的景象！当全世界的人都在凝视这小小光点的时候，有关它本身的意义、目的和重要性等自古以来就没有解开的问题就变得很切身了，就像过去漫长岁月中一样人类有再一次思索我们这一颗小星在浩瀚的宇宙中到底扮演着一个什么样的角色呢。 恩宠之星专题研究宇宙中地球存在之目的THESEARCH FOR PURPOSE IN THE UNIVERSE 地球在宇宙中有什么重要性呢？这个谜向历代的哲士、科学家已经挑战了两千多年。人类早期的感知受希腊学者亚里斯多德和托勒密的影响很深。他们说地球稳定的在天空中不动，而日月星辰则环绕地球转动。这个以地球为中心的思想作为西方宇宙学的基础长达十八个世纪之久。直到1543年，波兰天文学家哥白尼掀起了一场革命。哥白尼在他的《天体运转》一书中声称，地球并非固定不动，而是和其它行星一样围着太阳转动。从此，打开了正确认识太阳系的架构和运作的思路。 “就转动的理念似乎违反了最基本的原则，而哥白尼却有过人的智力，居然可以想象出他自己也认为荒谬的事。他敢于想象，看来不可能的是地球会转动，一旦考虑地球在转动，天体运动的数字计算开始合理了。原来这是打开宇宙最大奥秘的钥匙。”Dennis Danielson 邓尼斯·丹尼尔臣 Editor 编辑 The Book of The Cosmos 哥白尼奠定了现代天文学的基石。出乎意料，在哥白尼发现我们的地球并非太阳系中心之后的400年，这项可以证实的事实却演变成今天所谓的“哥白尼原则”理念（COPERNICAN PRINCIPLE），他表示地球在宇宙中并没有任何特殊的地位。（5’01”） “哥白尼只提出了一个理论，一个解释各大行星在天空中的转动现象，只此而已。这个理论并不能说明地球有特殊的地位也，不能说我们人身处其中有什么重要的意义，更不能确定宇宙的某一部分是否与其它的部分是一样的。无论如何，对哥白尼学说这样的重新解释在二十世纪竟然受到广泛的拥戴，并且称为“平庸原则”(PRINCIPLEOF MEDIOCRITY)。也就是说我们所在的地点和它的地位平平无奇，并无独特之处。因此，我们不能假设我们有任何的特权，也不能说宇宙是为我们或是像我们这样的生命而造的。”
Jay Richards 杰·理查斯 Philosopher 哲学家
Discovery Institute 发现研究院 哥白尼原则和地球并无重要性的意念在1970至80年间被已去世的天文学家塞更推广，在他的畅销书《蔚蓝色的小点》中，塞更写到：“由于阳光的反射，地球好像处于一道强光之中，看来这小小的世界好像有什么重要性。(Because of the reflection of sunlight, theEarth seems to be sitting in a beam of light, as if there were some specialsignificance to this small world...)
但那只是几何和光学上的耦合现象，仔细看看这小点，就是这儿，这就是我们的家，我们就在这儿。我们猜想自以为重要，自以为在宇宙中有什么特权，都受到这个小蓝点的挑战。 “......我们的行星只不过是整个巨大黑暗的宇宙中一个孤独的小点而已。...Ourplanet is a lonely speck in the great enveloping cosmic dark. ”Carl Sagan塞更 哥白尼原则受到广泛接纳的原因之一可以追寻到这座可以俯视洛杉矶山顶的楼房上的新发现。从1921到1926年间，天文学家哈勃使用这台望远镜找到了科学史上最重大的发现。透过这扇威尔逊天文台的窗户，哈勃显示了宇宙真正的浩大。 “哈勃在这里工作的时代，很多天文学家都相信银河系，我们信任的边缘就是宇宙的边缘，外面什么都没啦。”罗伯特·捷斯楚Robert Jastrow
前任总监Former Director 威尔逊天文台 Mt. WilsonObservatory 哈勃改变了这种宇宙观。他用当时最大的望远镜拍下了太空中一些模糊的物体。过去多年来都以为这是临近的气体或灰尘组成的云雾，但哈勃却判断出这些小光点都是不同的星云。有很多跟我们的银河系一样大，甚至更大的多。 “他的发现其实意味着宇宙中其实有亿亿万万个星云，每一团星云又有亿亿万万个恒星和行星。就是说，宇宙中星的数量和种类远远超过一般人或天文学家所想象的。实际上，他大大开拓了宇宙的疆界。”
哈勃显示，我们的银河系包括太阳在内共有超过一千亿颗恒星，但整个银河系在宇宙中只不过是极小的一个点而已。 “哈勃发现许多星云之后我们才看见，银河系并没有什么特殊之处，只不过是亿万个星云中普普通通的一个而已。这是哥白尼原则终极的延伸。”
哈勃的发现至今已经有80年了，而他还在意味深长地提醒着一个基本问题：如今的科学知识是否能证明哥白尼的“平庸原则”呢？就是说，地球与它维持的生命在宇宙中并没有任何重要性，它的存在也没有任何目的? “宇宙中有无数的地球，也可能有无数种生命。”(The universe is populated by innumerableEarths and, perhaps, innumerable forms of life.)
哥白尼原则的另一个延伸就是相信可住人的行星与复杂的生命在我们的银河系和整个宇宙中多而又多。可能在所有科学研究中，受这种思想影响最深的大概是塞更。 “塞更是代表。搜索外星的智慧，我们要搜寻的智慧当然是要与我们相等或者比我们更聪明的智慧。不过，我们的尝试并不需要我们亲自到他们那里去或者等待他们来找我们。可以说，我们尝试寻找的是仍然留在他们家中的外星人，基本上就是偷听他们向我们发出的讯息。所以我们用大型的望远镜瞄准其它的星系，尽力寻找宇宙伴侣存在的迹象。” Seth Shostak
史夫·索士达Senior Astronomer 资深天文学家SETI Institute 搜索外星智能研究院 从1960年开始塞更的研究工作者利用全世界各地的无线电望远镜监听从银河系各个角落传出的电波。虽然还没有发现任何智慧生命的征状，这些研究引起了很多对外星文化是否存在的猜测。 “各种猜测意见分歧很大。塞更认为可能有数百万个与我们相似的文明。我可以想象，在银河系中，与我们相似的智慧文明的数量，我认为可能达到几千个甚至几十万个之多。但是，如果问我为什么你认为在外太空会有他们呢，追根寻底就是因为宇宙的内涵非常丰富、非常浩大，我们可以探测到的星系已经有一百万亿亿之多。所以除非我们的太阳系、我们的行星—地球有什么特殊之处或者有什么神奇之处，那么在这里能发生的事在宇宙漫长的历史中必定可以发生很多次了。” 有很多可居住行星和外星生命的假设，除了产生塞更之外，还启发了一门新科学，就是天文生物学。它要寻找过去和现在生命所留下的生物证据。从1995年起，寻找生命的范围已经超出我们的太阳系，天文生物学家已经确定有超过一百个行星围绕着附近的恒星在轨道上转动着。它们都是气体的巨星，很像木星。虽然只有很少科学家相信这种外星世界能维持最简单的生命，但这些发现也算是最重要的一步，可以回答一些基本的问题并左右了21世纪天文学发展的方向。到底在宇宙中能让人居住的星球有很多呢还是很少？ “我是天文生物学家，我的工作主要是研究太阳系以外的行星阵营，激发我的动力，就是想看看生命存在必要的条件是什么,然后到宇宙其他地方去寻找具有同样条件的地方。而答案很可能是也可能不是，不过这两种答案都很有趣。”冈撒雷斯Guillermo Gonzalez天体生物学家 Astrobiologist 爱荷华州大学 Iowa State University 冈撒雷斯是美国太空总署天文生物学计划中的一位研究员。他对这方面的兴趣来源于很早就想知道地球以外是否存在生命。 “我生长在六十年代，与我同辈的人大多数对“阿波罗”号登陆月球的印象很深刻。我就是受它的启发对天文学产生了兴趣。我很早就开始深信外星必有会有其他的文明，这银河必定充满了生命，所以我非常支持寻找外星智慧。但我的信念并没有确实科学根据，只不过是我的想象而已。因为银河那么大，所以当时我并没有从另一个方面着想。就是说，这问题有两方面：一方面，恒星的数量很大，可以说机会很多；另一方面，条件也很苛刻，必须符合很多条件才可能在一个行星系统中产生一个可住人的行星。”冈撒雷斯Guillermo Gonzalez 对冈撒雷斯和其它天文学家来说，这些条件成了大量研究的焦点。 “我们已经有几十种不同的方法显示在地球上任何一个实验室找到的物理和化学定律在太阳系的任何一个角落都能适用，并且在整个银河系或银河以外，在我们能看到的最远的星云中都能适用。”查尔斯·比治文 Charles Beichman “不错，所有的物理定律都适用于整个宇宙，这些定律不只是局限在某一个角落适用。”Bijan Nemati 比赞·里马田Physicist 物理学家JET PropulsionLaboratory 火箭推进实验室 这些物理和化学定律的宇宙性使很多研究学者相信，在地球上能够支持复杂生命的条件就是在宇宙各处寻找可让人居住行星的必须条件。绝大多数有关这些必须条件的讨论都从一个先决条件——液体的水开始。 “现在所有到外星探索生命的工作都是从有水的陆地性行星开始的。”Bijan Nemati 比赞·里马田 现在人们广泛认识了水的化学特性，恰好支持以碳元素为基础的生命能在水的这些特性中生存，包括溶解并传送生命所需要的化学养料，和水吸收太阳热能的能力。这是调节地球表面温度的最关键条件。液体的水是很难找到的东西，它的存在牵连到另个条件，是复杂生命不可或缺的，那就是行星与它的恒星之间的距离。 “这个就像经营房地产的人常说的最重要的是地点，地点，地点，一个可居人的行星必须生存在所谓的黄金地带，它不能够太热也不能太冷，必须恰到好处，，谁的温度也必须恰到好处。”凯文·加拉查 Kevin Grazier研究科学家 InvestigationScientist美国太空总署土星探索任务 NASA Cassini-Huygensto Saturn “液体的水帮助我们确定了可住人的界限，如果太热水就蒸发了，就不会有液体的水；如果太冷像今天的火星一样，水就结成冰了。” 在我们的太阳系，可住人区域是非常狭窄的，只有在远离金星轨道以外到火星以内的环带。如果地球与太阳的距离只要再接近5%，它的命运就会变得像金星一样，不可收拾的温室效应使地球表面温度达到华氏900度。相反的，如果地球离太阳再远20%，就会像火星一样，在大气层周围形成二氧化碳的云雾，使它表面进入冰雪和严冬，会消灭一切生命。 “有液体的水是必要的条件之一，但还不是全部的条件。例如，木星的卫星木二卫的冰层下可能有液体的水存在，但是，那地方不大可能有复杂的生命存在。由此可见，与哥白尼原则的意思恰恰相反，生命的处方不仅仅是加点水而已。” 如果真有一个处方能说明让人居住的行星必须条件的话，那么除了液态的水之外还有什么必须条件呢？必须条件的单子越来越长了：
在这个银河的可居住区域内(WithinGalactic Habitable Zone)
环绕主星系G2型光谱的矮星(Orbitingmain sequence G2 dwarf star)
被巨大的气体行星保护着(Protectedby gas giant planets)
处于环绕着太阳的可住区域(Withincircumstellar habitable zone)
相近的环形运行轨道(Nearlycircular orbit)
有丰富氧气的大气层(Oxygen-richatmosphere)
合适的质量(Correctmass)
被一个大的月球环绕着(Orbitedby large moon)
磁场(Magneticfield)
板块的构造(Platetectonics)
液态水及陆地的比例(Ratioof liquid water and continents)
可居住的行星(Terrestrialplanet)
合适的旋转速度(Moderaterate of rotation)
可居住的行星TERRESRIAL PLANET “我们是生活在一张纸一样薄的地壳上面，如果地球的外壳稍微厚一点，那么板块循环就不能进行。” 地壳的厚度从4英里到30英里不等。它是由十多个板块组成的，而这些板块在不停的移动。这种动态的地质却有着各种调节的作用，如地球内部的温度、回收碳将生命必须的元素混合等等，还有改变大陆的形状。在地球内部的深处，液态体的流动产生了一个磁场，这是复杂生命必须的保障之一。如果我们的地球稍微小一点，它的磁场就会太弱。太阳的等离子风就会渐渐剥去地球的大气层，使地球慢慢变得像火星一样的死寂、荒凉。 氧气/氮气的大气OXYGEN / NITROGEN ATMOSPHERE
我们需要一个有氧的大气，而且在地球上，氧气和氮气的比例又正是复杂生命所必须的条件。正如从太空所见，地球大气层散发出的光辉像一条蓝色的丝带一样。大气只有地球直径的1%，它是由氮气（78%）、氧气（21%）和二氧化碳气 (≤1%) 组成的。总而言之，我们的大气层确保了温和的气候，阻挡了太阳的辐射，并且是配合得恰到好处的气体，又是液体水和复杂生命所必须的。 大月球LARGEMOON“与地球相比，我们的月亮很大。目前科学家相信，如果没有月亮，我们也不能够存在了。” 月球的大小是地球的1/4，它强大的引力稳住了地球转轴的角度，经常保持在23度半。这样确保了适中的四季变化，成为太阳系中唯一有温和的气候，能维持复杂的生命繁衍。 恒星的类型TYPE OFSTAR“如果我们在外太空找到特别复杂甚至是有智慧的生命，那必定是在跟我们一样的恒星附近。” 我们循着轨道围绕的太阳属于主星系G2型光谱的矮星，正好是我们所需的。如果太阳像银河系其它90%的星一样小一点，可住人的区域相对也会小一点，地球必须更接近太阳才能保持在生存圈中。这样，重力加强了，会锁住我们的地球。自转和公转变得同步。地球的一面永远向着太阳，不断受太阳光焰的煎熬，背着太阳阴暗的一面永远被冰雪封盖。复杂的生命很难忍受如此极端的温度变化。 “地球能有复杂的生命是因为很多条件都恰到好处。专家指出的生命必要条件不断地在增加，目前最常见的清单中一般有二十条之多。” “我发现我们必须住在星云中最恰当的地点；我们必须处于环绕太阳的一个可住区内；必须在拥有巨大的行星系统中，它们可以阻挡扫把星过量的撞击；必须环绕着一个不太冷也不太热的太阳；我们地球又必须有一个月亮可以稳定地球的旋转轴；这地球又必须有陆地；必须有适当厚度的大陆板块，让板块不停地运动；地球内部必须产生足够的热量，让内部的铁质循环产生一个磁场；地球又必须有足够氧气的大气层，可以让复杂的生物存活；还要有足够的水和足够的陆地，可以产生大气多样性的生物。这些生物密切的互动才可以维持像我们这样复杂的生命。所有这些条件都必须同时、同地在一个星系中组合才能有一个可住人的、像地球的行星，然后才能有复杂的、有科技的生命。” 为了估算同时具备这么多不同条件所需要的几率，有些科学家很保守地选定了1/10的数量，作为高等生物存活所需要的每一个条件。 “如果每一个条件都要同时出现的话，那要将个别的几率相乘，这个使最后的数值变得很小，你有10%的这个，10%的那个，相乘就成了极小的一个数值。数值大概是10的-15次方，是10亿亿分之一，而这个数位要与一千亿个星球的数目相比，一千亿个是一个很大的数目，但10亿亿分之一却是一个很小的数目。从数位看，这些几率说明这些事是不可能发生的，或者说是在银河中很不可能发生的事。这就是证据领我们走的方向。” “在各星云中，不错，是有很多可能的资源，但另一方面，你需要的条件太多，所有条件都要凑得正好才能产生一个可住人的行星，像地球一样。这一切引导我得到的结论是，我们在这星云中是绝无仅有的。” 虽然支持这种看法的科学证据与日俱增，我们的星球在这个星系中是少而又少的，那么它有什么重要性呢？最近，天文学家白郎理在畅销书《罕有的地球：为什么复杂的生命在宇宙中并不常见》中说：“很多人感觉到大自然很想要造一个像地球一样的行星，那么自然生命能在上面进化，并且很自然地会进化出像我们这样的生命。但是，一个星球如果能让复杂的生命，像我们，和动植物生存的话，它的条件，包括环境条件，是很稀有的。因此我写的这一本《稀有的地球》是要指出，地球事实上是个相当特殊的地方。” 白朗理指出，虽然简单的生命像微生物可能在宇宙中很多行星上繁殖，但能够维护复杂生命的星球是极度难求的。 “对整个宇宙来说，生命是非常苛刻的。如果你将其它已知的地方与地球相比，没有任何地方的条件是能与地球相比的。我们的生活环境是非常特殊的，它能提供我们一切需要的空气、食物、稳定的环境。所以，地球像个巨大的活体，其中的系统彼此特殊的互动，让动物存活。真正的问题是：为什么会这样呢？这只是幸运造成的吗？如果你观察千万颗行星，只有少数中的少数会像地球的，因此，我们是很稀有的。我们真的是在宇宙大抽奖中胜出了。我们是住在一个幸运的星球上，我们住的真的是很舒适。” 如果你想用机遇来解释像地球这样一个行星，你必须从整个宇宙的角度来看。虽然要将所有维持复杂生命所必须的条件同时集中在星云中的一个点上，它的几率小的惊人。但是你要记住，我们的银河系只是在可观察到的宇宙中一千亿颗星之一。当然了，从逻辑上说我认为我们必须自问，如果这些条件的聚合并非简单的宇宙大抽奖或是非常幸运的意外事件，而是某一个潜在的、有目的或者设计的结果。如果地球的存在是有目的的。我们有什么方法去鉴定呢？” 1995年10月24日，一个意料之外的自然现象，提供了独特的寻找答案的机会。 “那是从1995年我做的一项实验开始。我到印度去观察日全食，这是我第一次也是唯一一次看到日全食，的确非常壮观，它能引发出各种情感。天文学家对这种现象很熟悉了，能分秒不差预测在地球上任何一个地点的情况。但和当地土著一样，面对这不可思议的现象，同样感到惊讶，这次给我留下了极其深刻的印象。” 冈撒雷斯和千万人一起凝视着这难忘的稀有天文奇观长达51秒钟。冈撒雷斯后来回忆他在印度北部天空所见的神秘而美丽的景象，还有它的主要成因。 “日全食的首要条件是需要一个发光体，就是太阳。一个能遮蔽它的物体，是我们附近的月球。然后还要有一个观察站，就在地球的表面。当太空中太阳、月球和地球排成一条线，月球在外观上的大小必须与太阳几乎一般大，他们正好都是半度左右，太阳其实比月球大400倍，但距离我们正好有400倍之遥。人类知道这巧合有很多世纪了，但他们只是耸耸肩说那只不过是巧合而已。” 当冈撒雷斯观察太阳、月球和地球这样罕有的排列时，他认为天体这样的排列与地球上有复杂生命有重大关系。例如，月球的万有引力能稳定地球的倾斜度、调节气候，并且协助调解寒流与暖流的循环。我们的地球与太阳的距离又恰到好处，让大气中的水汽和大量的氧气同时存在。 “我们的地球与太阳之间的距离必须恰到好处，而且必须有一个够大的月球，因此产生日全食的条件与容许地球生命存在的条件正好是非常相似的。” 1999年，冈撒雷斯在《天文与地球》物理学报上报道了地球上有日食的现象与我们能够存在的关联。他的理念引发了哲学家的兴趣。 “我的研究焦点在宇宙学上，特别是几率的理论应用于物理定律的精调上，我有很强烈的感觉，这样的证据是指向宇宙间有某些更大的目的。当我读到冈撒雷斯的作品时，我跟他有同感。日全食只是冰山的一角而已，它是全新证据的先例，能让我们判断这宇宙只是一间意外的无情过程呢还是有目的的或是有计划的。” 1999年的夏天，冈撒雷斯与理查斯联手开设了一项合作研究计划，他们从科学界外鲜为人知的另一些日食开始，研究它们的特征。这些惊人的现象不但引人注目，还开启了一个视窗，让人研究整个宇宙的物理和化学现象。 “不错，你可以把日食看为自然界一个大实验，这设定让我们观察太阳的某一个小部分，这是研究太阳光在它的大气层中如何产生的关键之一。” “地球环绕太阳、月球环绕地球运行，而它们相对的大小，再加上地球、月球和太阳的距离都恰到好处才能产生日全食。这的确是一件奇妙的事。因此，我们可以测量太阳大气外层的成分。” 当日全食地球正好完全遮盖了了太阳，挡了它刺目的光辉，让天文学家能清楚地观察大气层，否则不可能做到。当日全食那一刻，太阳大气的最内一层就是色球层中带粉红色的光弧显露出来，同时一个似彩虹的光带也出现片刻，只要用三棱镜就可以观察到。1870年的日全食让我们认识了太阳色球层的架构，并发现了其中的氦，它是全宇宙中第二多的元素。 “这个色谱大概是所有色谱中对一颗恒星能提供最多信息的一个。在19世纪的两次历史性日食中，天文学家研究出太阳光谱是怎样产生的，那是因为日全食提高了非常特殊的条件，有利于研究。” 这些特殊的条件非但缺一不可还要恰到好处。如果我们的月球稍微大一点，它会遮住色球层的一部分，因而减弱了色谱的光；如果月球稍微小一点，它会让过多的太阳光阻挠了对太阳大气的观察，并摧毁了色谱。 “因此，月球与太阳的大小必须完全配合才不致遮挡色球层，19世纪日食所提供的动食日后协助天文学家研究出远处的恒星是如何产生光谱的。其实，这就是星球太空物理的起源。从此我们可以理解其它恒星的操作原理了，因为远处的恒星只不过是另一颗星而已。” 日食与科学发现的关系到1919年的春天又一次显明了。5月29日由英国天文学家爱丁顿领导的队伍在日全食的黑暗中拍到了太阳和金牛星座附近星球的照片。分析照片的结果显示，太阳的引力弯折了从远处射到地球的星光，弯折的角度正如爱因斯坦预测的一样。爱因斯坦的相对论在日全食的情况下被证实了。我们对宇宙的理解也因此革新了。那一次实验只有在日全食的情况下才能进行，只有这时才能观察到那颗星，这是科学史上重要的一页！在整个太阳系中观察日食最佳的地点就是地球上表面。我计算过所有的行星和它们拥有的一共65颗主要卫星，就是月球日食必须的条件。我发现一个奇妙的耦合，最观察日食的地方正是有人居住的地方。” 在日食的微光中，冈撒雷斯与理查斯认辨出一项迷人的关系：原来复杂的生命与科学发现所需要的条件是吻合的。这只是自然界孤立的巧合吗？还是整个宇宙中一个基本原则和目的的一条线索呢？ “这是我们面对的一个关键问题。如果那些使行星可以让人居住的条件又正是使那颗星成为科学发现的最佳地方，就是说宇宙中那些稀有的能使生存与观察者相容的地方，就是说那是最佳的观察站呢！” 理查斯和刚撒雷斯用了三年的时间详细地测试他们的想法跟各种科学领域中找到的证据对比，他们在2004年出版的书《特权的行星》中公开了他们的假设：那使我们能生存的非常精密的特殊条件的组合总的来说也正是作科学观察的最佳条件。“在我们的书里，我们详细列举了10多个例证，把生命和科学发现连接在一起。这些不是牵强离奇的例子，每个例证与科学都是息息相关的。有些离我们的距离比较遥远，如心灵的特性，另一些却比较切身。” 虽然一个日全食是冈撒雷斯和理查斯创立他们假设的映现，他们的观察如果没有另一个比较熟悉的例证就不可能发展下去，那就是生命的存在与科学发现的必须条件—地球的大气。 “当你看到阿波罗号或其它太空船拍的地球照片一定会感到惊讶：那薄薄的一层大气居然能维持各种生命的存在，因为你需要一些元素的组合才能维持像我们这样的生物圈。这不是任何大气都能做到的。” 在过去的四十年中，太空船飞越了太阳系深入探测，使我们对地球大气的认识大大提升了。这些探测计划确定，在太阳系中有七十多颗行星和卫星，而地球是七个有大气层遮盖的行星之一。然而，这七个行星中只有地球的大气层可以维持复杂的生命，也只有地球大气层是透明的。 “大气层以氧和氮为主，加上少量的二氧化碳，和极微量的其它碳化合物和元素，造成一个透明的大气。如果我们大气中碳元素太多，就会产生烟雾，有机的烟雾，像这个大卫星__?__的大气一样。” 土星的大卫星被一层浓浓的气体包围着，这气层与包围着海王星、天王星、土星、木星，和包围金星的大火炉的温室气体都很相似。但这些外星世界中没有一个能认识太空中的星宿，其实连太阳都看不清楚。 “所以，如果你突然被送到土星的巨人卫星、金星或其它气体行星上的话，能不能看到宇宙没什么意义？因为你必定死亡。这就是我们想说的重点。如果这想法是对的，如果人居住的条件和科学发现在同一地点出现，那得必须有像地球一样的条件，一个能维持复杂的像人类一样的生命，才能让我们探索周围宇宙做科学发现。” 这些大气层的优点正受到不断的考验。当地球在太空中运行的时候，不断受到宇宙各处来的辐射线的袭击，这些辐射来源有太阳和其它的天体，包括超新星和远处的星云等等。它射到我们地球时可以有不同的波长，可称为伽马线、X光线、紫外线、可见光、红内线、微波和无线电波等，加起来就是整个电磁波的光谱。几乎所有的波段人眼都看不见，对有机的生命没有帮助，甚至有致命的伤害。但在整个光谱中，却有一小段是动植物和人类所必须的。 “也就是说，电磁波中有很窄的一段，它对生命的过程，如光合作用，是有用的。这不是说，生命可以进化到能够利用伽马线、X光或者怎么样。只是在整个的光谱中只有很窄的一段对生命有益处，而这段光谱又正是带给我们有关周围宇宙各种架构资料最多的一段光谱。” 这些波段就是让植物制造食物、让天文学家可以观察宇宙的波段。在自然界全部电子波普中，占了不到亿万分之一的亿万分之一。幸好，我们的太阳不断发出这种波段的光，而且它又是最容易透射我们的大气层到达地球表面的光。 “复杂生命所必需的大气层，像我们现有的大气层，又正是能让我们观察遥远宇宙的大气层，简直是不可思议的耦合。这情况令人惊讶，你不能用机遇巧合来做解释。为什么在最适合人居住的地方又正是最适合做科学研究的地方呢？宇宙为什么会是这样的呢？” 1997年，冈撒雷斯开始研究地球在银河系中的特殊地位。后来他终于找到更多的证据显示生命与科学发现之间的特殊关系。 “我们所在的位置在太阳系中最适合人类居住的，于整个银河系来说也是最适合的一处。我们住在一处螺旋形的星云中，就是说这是很扁的星云，中心部分鼓起，它还有螺旋状的分支。我们住在中心到外边距离中间的地方。” 冈撒雷斯与天文生物学家彼得和白朗理密切合作，将我们的地球与银河中其它不能让人居住区域的条件作了对比。 “这个银河中其实危机四伏，而最危险的地方大概是银河的中心部分。” “因为，银河中心区域的星球密度非常大。而在我们银河的正中心还有很多超新星和其它能危害生命的东西。” “还有一个巨大的黑洞在我们的银河正中心。如果有一颗恒星在附近飞过，它将被重力撕得粉碎，然后在附件形成一个附加环，并且会发射出大量的辐射能，包括离子辐射和电磁波的辐射，如伽马射线、X射线等。” 虽然星云中央部分有黑洞，爆炸的星球和巨大的辐射使复杂的生命不可能存活，但是银河最边缘地区也充满了其它对生命的挑战。 “在边缘，情况比较微妙。我们住在一个以铁、镁、锌和氧为主的行星上。当我们到了星云边缘的时候，这些较重的元素会越来越稀少。” “那就没有足够的重元素来造成地球这样大的行星，也就不可能支持生命了。所以在危险的星云中心与边缘之间，正好有一个恰到好处的区域。” 冈撒雷斯、白朗理和彼得称这个区域也就是银河系中复杂生命可以生存的地带为星云中的可居住区。自从2001年他们的理论首次发表以来，渐渐得到天文生物学家的接纳。 “我们还需要做更多的研究，决定这可居住区到底有多宽。但我认为大多人都同意。不错，星云中的确有很多地区太危险，也有很多地区太缺乏铁和其它的重元素，以至不可能有生命存在。” 虽然这些困难可以排除银河系的中心部分和边缘为可居住区，但冈撒雷斯在可居住区内发现仍有相当大一部分区域不适于复杂的生命存在。 “在银河系的可居住区内，还被螺旋臂分隔开，那些是危险的地方。因为这些地区是银河系中大部分臂星爆炸的地方，即新星诞生的地方。” “我们不能够太接近螺旋臂，我们不单要生活在银河系适中的地区，也要避开螺旋臂。” 原来这正是地球所在的位置，不太拥挤又比较安全，正好在银河系的人马币和佩尔修斯臂之间。
“位置至上，原来我们在银河中所占的特殊位置是危险性最低、最适合生存的，又有足够的原材料可以造成地球。” 冈撒雷斯和理查斯对星云的可居住区还做了其他研究。他们现在认为，地球正好处于我们的银河中最适合做天文研究的位置。 “想不到我们在宇宙中身处的位置不但是最适合生命存活，也是科学发现最重要的地点。我们的银河相当扁平，我们的位置接近平面的中间，而且又在螺旋币之间，附近太空尘的密度最低，所以我们在银河的平面，不受其他星辰的阻碍，能清楚地向外观察太空。” 一个多世纪以来，从这最理想的观察站，天文学家能研究银河系的架构。例如，在一个晴朗的夜晚，我们向人马座方向观察，能看见本银河系的星并非均匀地分布在天空。相反，它们看来是集中在一个环带中。星星、尘埃和气体形成一个扁平的碟状，它的直径有10万光年那么大。 “这条夜空中的银河就是我们从侧面看自己的星云。如果我们住在这星云的中央，四周的星将会团团围住我们，所以也会很难分辨哪些星在我们的星云之内，哪些在星云之外，而且星云中央的尘粒特别多，比我们附近尘多很多，因此想要向宇宙远处观察特别困难，阻碍太多。” 天文学家如果要从螺旋臂里任何一个行星做天文观察，也会遇到同样的困难。在那里，浓浓的星和气体被星光照耀，使辨认银河的形状都有困难。要分辨我们星系中的星与其它的星更困难。
“地球的表面是观察附近银河系和观察整个广大宇宙的最好位置。所以，我们看到最适合我们居住的地点，也是最适合做科学研究的地点。这是最适合造成地球的地方，也是整个星云中最佳的地点。” 最不可思议之处就是这宇宙是可以思议的。The most incomprehensible thing about theuniverse is that it is comprehensible.
爱因斯坦Albert Einstein “多少个世纪以来，我们为什么能够认识这个宇宙实在还是个迷。为什么我们这样的人能够发现这个宇宙呢？为什么我们意念中的宇宙会与现实相似呢？” “我们能认识和理解这宇宙是宇宙操作最基本的原则，我们与它是连接在一起不可分割的。这不是什么偶然也不是什么微不足道的副产品，它是整个宇宙大局的一部分。不过，我不知道这个关系怎么形成，为什么会这样，还有其他类似的问题。但最是我吃惊的是，可以如此深入了解宇宙这么多精致的现象。”保罗·戴维斯Paul Davies理论物理学家 Theoretical Physicist澳大利亚天体生物学中心 Australian Centre ForAstrobiology 现代天文和物理学能有非常可观的进展，是因为宇宙可以用肉眼观看，可以用人的智慧了解。这个宇宙是由非常特殊的定力和力量管理和维护着的（电子质量、质子质量、强大的原子能量、原子质量）。而这些条件都是经过精调正好容让复杂的生命存在并让他们做科学研究（宇宙的不变、地心引力、宇宙的质量、光速）。
“如果没用重力凝聚物质，就不可能有行星、恒星，更没有复杂的生物了。如果没有强核子力，中子与质子就不能结合成原子核，当然不可能有原子，也就没有化学作用了。如果没有电磁力就不能形成化学界，也不可能有光。这张单子还很长呢，这些是必须的基本原则，必须有这些条件才可能产生生命。如果少了一项原则，或除去任何一个定律，那就没有生命了。”Robin Collins 罗宾·哥连斯 Philosopher of Science科学哲学家 Messiah College 弥赛亚大学 过去40年中，科学家已经测定了这些基本定律和力量相对的大小，这些力量彼此正好达到非常精确的平衡，我们说是经过精调而恰到好处的。
“如果自然界这些基本的常数稍微改变一点点，或者说让这些常数随机改变，你大概永远不能得到一个有人的宇宙。也就是说如果这些基本常数有极微小的改变，比如我们现有的数值稍微大一点点或小一点点，就不可能有星云、不可能有行星、不可能有复杂的生命。这就是精调的意思。” 如果要更深入体会这个理念，我们可以想象有一座大机器。它可以改变各个物理常数值的大小。如果你稍微改变现有的数值，任何一项基本的常数，以重力为例，任何改变对复杂生命都会造成致命的灾难。 “如果稍微增加一点点，没有大型生物可以生存，任何比绿豆大的生物都会被压碎。所以只能有非常原始的生物，如细菌之类，绝对不可能产生有意识的观察者。” “这是有生命的宇宙必须的一大串基本条件之一，所有的基本力都非常重要。比如，原子内各种粒子的质量有任何改变，那么我们现有的生命就不可能存在了。” 这些力和常数是生命与发现相关的另一个好例证，因为它们不但受过精调让我们生存，它们也能被我们认知。 “这些定律简单的出奇，但操作精准不可思议。而这一切又与定理的可知性相连。” 爱因斯坦写到：我深信宇宙的规律一定是既美丽又简洁的(I have deep faith that the principles ofthe universe will be both beautiful and simple.)。近400年来，科学家发现，简洁优美的数学公式就能解码, 并描绘了宇宙的定律。 “有人说理论物理中，很多重要的原理用一张纸就可以描述清楚了。我认为这是很让人惊奇的事情。那么简单的公式在这么复杂又浩瀚的宇宙中能如此普遍的应用真是不可思议。” “我们的宇宙不但是为了生命的出现而精调至恰到好处的，并且还有一个优雅美丽的数学架构，而且又让我们发现它。” “绝大多数科学家都认为这个世界有规律、也可以认知是理所当然的。我认为可认知这件事太不寻常了。接受宇宙有规律是一回事，但有规律到这个地步、又让人类能认识它就太不可思议了。” “因此，自然产生一个问题，这该怎么解释呢？” 为什么宇宙可以认知呢？很多思考过这个谜的人都认为这是不容易解释清楚的。 “从完全自然唯物的假设出发，你很难预期宇宙可以从人类的理性去认识，至少标准的自然唯物解释不是告诉我们，人类理性的发展是为了打猎、为着每日的生活、为着物件等等。” “我们拥有相当的技能，比如我们可以跳越小溪，和接住树上掉下来的苹果。这是我们日常生活所必须的能力。但是举个例子，为什么我们又能发现在原子里面、黑洞之中有什么东西呢？这完全是日常生活范围之外的事、是远超所需，是与达尔文生存所需完全无关的。” “宇宙的可发现性是我们生存所不需要的，这是额外加添给我们的。无论宇宙是怎样来的，其中又能钻研它的观察者，似乎早已在计划中了。” 如果你用智慧来考虑，你当然会将观察者放在最佳的观察站，这是必然的。我们地球的特性、它的大气层的特性、在太阳系中的位置、这个太阳系的类型、甚至我们环绕的太阳的类型和在银河中的位置都是最适合做科学发现的地点。原来这也正是作可住行星所需要的条件，这就是说，我们的地球具有我们生存必须的一切条件。我认为这种情况给我们一个清楚的启示：这是有设计的、绝非是偶然的。” “宇宙给我们一种感觉，说明它不可能单靠自然的、无形的力量，原子与原子的碰撞来解释。所以，要理解这宇宙，你必须从超越宇宙本体的观点去看。” 这种切入的方法这是现代科学的基础。哥白尼想要找一种更精巧的模式来描述太阳系。他的动机是希望能理解他所谓的 “宇宙的机制，就是那极其美善和规律的创造者所赐的......(The mechanism of the universe,wrought for us by a supremely good and orderly Creator...)，而且整个系统都是由最佳、最有秩序的艺术家为了我们而设的(... The system the best and most orderlyartist of all framed for our sake.)。 “因此，他想象出一个类比，就是工匠或技师制造出一些又美丽又有用的东西。但是，这个类比并不是他的结论，而是他的假设。”
Dennis Danielson 邓尼斯·丹尼尔臣
Editor 编辑
The Book of The Cosmo“现代科学的鼻祖，如哥白尼和开普勒、伽利略和牛顿，他们都相信宇宙是智慧的作品。它能够让我们这样的人认知，因为宇宙本身也是个智慧的作品。” “他们都受同一个信念的鼓励，这信念基本上是一种神学的追求，他们研究这世界操作的原理时，也是在发现在上帝的杰作。我认为这仍是何等伟大，我们竟然能窥探上帝的思维，我们竟然能发现上帝是如何创造宇宙的。因此大自然的背后是另有隐意的，可以用我们称为科学的方法去开启。” 虽然大多数的科学家都不要这么明确的神学模式去思维，但最近获得的证据可能又指向一个新的看法：它与现有的形象——我们只是一个蔚蓝色的小点、在浩瀚的宇宙中漂游的形象——完全不同。 在二十世纪，我们经常听人说，这个宇宙并没有为我们设想。也就是说，我们在一个很大的宇宙中生活，而这个宇宙并非为你、我的生存而设计的，我们只不过是在小小的地球上偶然出现的一种生物。这个地球在一个平凡的星云中绕着一个微不足道的太阳在转动。整个宇宙虽然很大，并没有特别的目的。 “我们认为完全不是这么回事。有证据显示，这个宇宙是有目标和目的的。这个目的不单指让我们这样的生物生存，并且要求我们从微小、局限的家园向外探索，去观察整个宇宙，去发现宇宙的奥秘，并且或许能够思考这个宇宙是否指向一个更高的层次。” 当我们凝视宇宙更深、更远处的时候，我们很自然地想到那永远不能摆脱的问题：宇宙是从哪里来的？我们的存在到底有什么目的？虽然有不同的争议，宝贵的新启示已经呈现在眼前了：它是来自宇宙的一个角落。在那里，复杂的生命和科学的发现开始糅合在一起了。那地方是一颗非凡的星球，那就是地球——恩宠之星！
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