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《宇宙》
铛铛铃2025-09-14【科普】0人已围观
简介
今天为你解读的书是《宇宙》。
关于浩渺宇宙，你有哪些畅想呢？欢迎在评论区留言分享。
宇宙是一本有些年头的书了，它首次出版是在1980年。40余年过去了，这本书早已成为科普领域的经典之作。
如今，世界各国争相发展自己的航天科技，我国也取得了天问一号登陆火星、建立天宫太空站等一系列重大成就，人类正在加速进入太空时代。也许此时我们正适合拿起这本著作，再次审视人类飞向宇宙的理想与雄心。
本书作者是著名天文学家卡尔·萨根，他是美国天文学会行星科学分会的主席，一生发表了600多篇学术论文，还常年担任美国航空航天局的科学顾问，并主导了旅行者号、星际唱片等太空项目。
在学术成就之外，萨根更是一位杰出的科普教育家，策划和出版了一系列重磅的科普作品，影响了几代人对科学的认知。著名物理学家史蒂芬·霍金就邀请萨根为《时间简史》撰写前言，我国物理学家李淼更是直接评价道：过去100年间，没有比萨根更好的科普作家。而这本《宇宙》正是萨根的代表作之一。
1980年，萨根主导制作了名为《宇宙》的电视节目，向观众普及天文、物理等领域的科学知识。这个节目大获成功，在全球范围吸引了5亿人的观看。本书作为这个节目的衍生读物，一经出版同样大受欢迎，连续70周登上了《纽约时报》的畅销书榜单。《纽约时报》评价本书是迷人且富有想象力的。著名科幻作家、《三体》的作者刘慈欣曾说过，《宇宙》这本书为他打开了看科学的第三只眼。
这本书取得如此高的评价，自然有其原因。本书要探讨的不单单是天文学意义上的宇宙，书的英文原名叫做“cosmos”，这个词更深层的含义是秩序。萨根借由本书，想表达的其实是对万事万物秩序的理解。书中内容更是涵盖了天文、物理、生物、历史、工程等多个学科的知识。更难能可贵的是，萨根并没有冰冷地陈述科学道理，他的文字充满了美感与浪漫气质，所以本书是难得一见的科普佳作。
本次解读将书中的内容浓缩为三个部分，分别向你讲述萨根对生命、文明和宇宙这三个宏大命题的理解。
好，就让我们跟随萨根这位伟大的领路人，开启本次的宇宙之旅吧。
咱们第一个要聊的是生命。萨根本人对生命这一话题，有着异乎寻常的兴趣，他曾在美国生物学家赫尔曼·穆勒的实验室进行过科研工作。在进入天文领域之后，萨根则投入了巨大的热情去寻找地外生命，因此他对与生命有关的问题，有着相当深入的思考。
在本书中，萨根就带领我们回溯了地球生命的起源和演化，还大胆畅想了外星生命的存在形式。
首先是生命起源。在萨根看来，地球上能够出现生命，是一件极为神奇的事情，而人类的诞生，更是一场长达40亿年的忐忑旅程。地球上的生命都是有机分子组成的，那这些分子是怎么出现的呢？这还要回到地球诞生之时。在大约46亿年前，太阳系中无数尘埃渐渐凝聚，形成了最初的地球。地球诞生之初，天空一直持续着可怕的电闪雷鸣，再加上来自太阳的强烈光线，地球原始大气中的各种气体分子，被撕扯成碎片。这些碎片溶解在原始海洋之中，使得此时的海洋如同一锅浓稠的汤。在这锅浓汤里，分子们不断裂解，再重新组合，经过数亿年的演变，终于出现了一类极为特别的分子，它们最大的特点就是能够复制自己，这类分子的后代就变成了脱氧核糖核酸，也就是DNA。
现如今我们知道，DNA是一种主要由四种碱基组成的双螺旋分子，依靠这种特殊结构，DNA可以承载生物的遗传信息。以这些早期的DNA分子为核心，慢慢的其他一些分子也聚了过来，并形成了一种特殊的集合体，这就是细胞，也就是最初的生命。
目前我们已知的有机分子种类多达数百亿，但其中作用于生命基本活动的，只有大约50种。所以地球上千姿百态的生命形式，本质上就是这50多种有机分子的排列组合。花、草、猫、狗和人类在分子层面共享着同样的祖先。
让我们再回到早期地球，时间又过去了10亿年。在距今30亿年前，一些原本应该独来独往的细胞，忽然聚在了一起，开始协同工作。这可能是DNA在复制过程中，出现某些突变造成的现象。于是地球上诞生了第一个多细胞生物。如果观察人类自身，其实人体就是数十万亿细胞的集合体，这些细胞曾经都独立活动，现如今却聚集在一起，形成了你和我。
又过了10亿年多，细胞生物中开始分化出性别。出现性别的好处就是，两种性别的生物，可以大段大段地交换DNA信息，从而加速演化的速度。
有了性别之后，再过11亿年，此时海洋中植物的光合作用，已经彻底改变了地球的环境，让大气中遍布了氧气。有了足够的氧气，就来到了地球生命演化的一个关键节点。在6亿年前，大量新生命开始集中出现，这一时期被称为寒武纪大爆发。此前的地球上只有一些蓝藻之类简单的植物，而到了寒武纪大爆发阶段，出现了一大批有着复杂器官的动物，一时间海洋中涌现出千奇百怪的生物，其中最具代表性的就是三叶虫。这种生物诞生在5亿年前，长得有点像大号的蟑螂，这些三叶虫成群在海中游荡，它们统治了世界3亿年。
随后新物种的出现如同按下了加速键，鱼类开始在水中游动，植物和昆虫则登上了陆地。之后两栖类和爬行动物的诞生，让地面上有了一些大动物。很快，恐龙出现了，它们在地球霸主的位置上坐了1.6亿年。这期间，鸟类第一次展翅飞翔，哺乳动物还在恐龙脚下流窜。直到6500万年前，因为陨石撞击或者火山爆发，引起了全球环境巨变，大量动植物死亡，缺少食物来源的恐龙逐渐灭绝。而哺乳动物，凭借较小的身躯和不挑食等特点，顽强存活了下来，并成为了地球上的主角。
1000万年前，演化出了第一批接近于人类的物种，再到100多万年前，真正的人类终于登场。
地球生命的诞生与繁衍，一路波澜壮阔。萨根极为推崇达尔文的演化理论，他强调说，演化的奥秘正是时间适应环境的小突变，随着时间不断累加，大量不适应环境的物种被淘汰，最终从原始海洋中的一个细胞，演化出如今的人类。但与地球存在的漫长岁月相比，人类的登场时间如同弹指一挥。萨根在书中曾写下这样一句话：我们就像蝴蝶飞翔在日光下，以为白昼是永恒。对于伟大的自然来说，人类终究只是寄浮游于天地。即便人类的存在如此短暂，我们还是应该赞美人体。如果我们观察自身，会发现人体构造的美妙不亚于银河中的群星。我们平时习以为常的事情，仔细想来都是神奇无比。如果把人类DNA中的信息全部书写下来，可以填满1000本书籍。更重要的是，在细胞分裂时，DNA总能把这些海量的信息进行精准的复制，纰漏可能只有寥寥几处。再比如，人体细胞中的氨基酸种类只有20种，但就是靠着这有限种类的氨基酸细胞，能够造出具有各种功能的蛋白质，让人体能够吸收能量、生长身体、愈合伤口、抵抗疾病。如此看来，我们人类就如同一台经过40亿年调试的绝妙机器。
既然我们已经对生命有了如此多的了解，那么我们能否以地球经验出发，来畅想一下外星生命呢？萨根一生都执着于寻找外星生命，在他看来，外星人会是什么模样呢？科幻作家们构想的外星人，大多是以人类或地球生命为模板，他们笔下的外星人可能是眼睛大些，手脚多些，或者皮肤加个绿色。但是萨根对这类外星生命的形态持怀疑态度。萨根在书中直言道，他无法明确描述外星生物的样子，但是他认为，外星生命的存在形式，一定会跟所在星球的环境相匹配。比如如果有一个像木星那样的气体行星，大气层中都是氢气、氦气和氨气，整个星球表面覆盖着厚厚的云层，那么在这里的生物该是什么样的呢？这里的生物面临的主要挑战将是高温，因为在这种大气环境中，温室效应会无比剧烈。所以按萨根的观点，这里的生物要学会利用气流，把自己带到尽可能的高处，才能凉快一些，避免掉到下层被烤熟。对于这种环境，萨根首先构想了一种名为漂浮者的生物，它们就好像是巨大气球，悬浮在星球的天空之中。这些漂浮者身材巨大，甚至要比地球上的鲸鱼还要大，它们会吃掉空中的小分子，或者依靠阳光来获得能量，从而把体内的氦气等较重的气体排出去，只在体内保留氢气，为自身提供浮力。它们还可以通过喷气的方法进行快速移动，不过大多时间他们只是静静飘在半空。为了维持生态的稳定，在这个环境中，还会出现一种名为捕食者的生物，这种生物会是一种行动灵敏的小型生物，它们专门捕猎漂浮者，在取得食物的同时，从漂浮者体内抽取氢气，来维持自己的悬浮状态。
漂浮者和捕食者看似奇妙，但他们却是根据环境条件所推演出的合理生命形式。当我们思考外星人时，不要被地球生命的条条框框所限制，外星生命的形态一定是五花八门，千奇百怪的。只要是符合物理和化学的规则，哪怕是最天马行空的设想，都可能真的存在。
当然，生命演化到了高级阶段，就会出现智慧，并且形成文明。文明比生命还要复杂，那么萨根如何看待外星文明呢？这就是咱们在第二部分来聊的内容。
当然，要谈论外星文明也得有理有据。萨根对文明的定义是，这个星球的族群要具备射电天文学的知识，并建造了射电望远镜之类的设备。这个标准确实比较高，但只有达到了这个层次，相对应的文明才有能力检测，或者向宇宙中发射通讯信号。
为了计算这类外星文明存在的可能性，萨根引入了一个数学公式。这个公式的提出者是美国天文学家弗兰克·德雷克，萨根和他是同事兼好友，在萨根的作品中经常会提到这个公式。具体来说，这个公式是要计算我们所在的银河系中，可能存在的文明数量，这个数值其实可以通过一堆参数相乘，来进行估算。这些参数中比较有代表性的，包括银河系中总共的恒星数量，恒星周围存在行星的概率，以及行星的平均个数，还有行星适合生存的概率，演化出智慧生命的概率等等。这些参数中有很多是我们已经知晓了的，比如银河系中大约有4000亿颗恒星，再有很多恒星会伴生有行星，萨根给出的推测是，这类恒星的数量大约是总数的1/3。假如这些恒星系都跟太阳系差不多，每个恒星都有十个左右的行星，那么银河系中的行星数量就超过了1万亿。这样来看，宇宙可真是个大舞台。
当然，计算中还有很多参数，估算起来就比较吃力了，比如行星能够演化出智慧生命的概率，这事儿在第一部分也讨论了，生命的诞生，本来就是个复杂且充满偶然的过程，所以对这种概率的估计跟瞎蒙也差不多。当然，组成生命的基本分子，能在很普通的条件下形成，而且萨根相信，如果给这些原始分子足够的时间，比如十几亿年甚至几十亿年，那么它们是有很大概率组成生命的。不过这里的生命形式，只是单细胞或者微生物。随后还有一些参数，是关于技术发展程度的推测，如果生命能够熬过漫长岁月，诞生出智慧，甚至发明了一系列合适的科技，那么这个文明就可能走向成熟。萨根也对这些过程，给出了自己的分析与推测。
总之，使用最乐观的参数进行估算，银河系中可能会存在着上百万个文明，而离我们最近的文明，很可能就在200光年的范围内，这实在是个惊人的推论。
那么如果真的存在外星文明，并且他们驾着飞船向地球驶来，我们该如何与他们相处呢？如果只是观察地球上的历史，两个文明接触后，结果往往是落后的文明被毁灭。比如公元14~16世纪，在如今的墨西哥地区，存在过一个叫阿兹特克的文明，他们有着恢弘的建筑，自成一体的文化传承，还有精美绝伦的艺术品。但是在16世纪，一支西班牙军队只有400人左右，就击溃了这个具有百万人口的古老文明。因为阿兹特克人不会骑马，也没有把铁器用于作战，而此时的西班牙人，早已装备上了火枪之类的强力武器。其实阿兹特克文明和西班牙文明的科技发展差距，也只有几百年而已。
如果我们真能与外星文明接触，那么人类很可能是落后的那一方，因为任何比我们更原始的文明，都还没有研究出射电天文学，他们没法跟我们接触。而有能力找到我们的文明，至少拥有穿越几百光年的星际旅行的能力。
在一些科幻小说或电影中，如果外星人是入侵者的话，他们的武力设定通常会比地球人强一些，比如他们有更快的飞船或者更强力的大炮，但人类往往凭借智慧或团结精神，击溃外星人的野心。但是萨根在书中残酷地指出，两个太空文明几乎不可能在同等水平上展开互动。理论上，只要是发生了暴力冲突，一定会出现一方碾压另一方的情况。所以，哪天突然有一支外星军队出现在地球上，他们的科技肯定远远领先于地球，如果他们想要侵略地球，咱们毫无招架之力。
不过，人类也不用担惊受怕，这里还有一些好消息，因为一些自然规律的存在，有可能会限制外星人侵略地球的野心。
首先，要想达到星际航行的科技水平，这个文明一定会对自身的人口有所约束，因为如果放任人口肆意增长，那么单一星球的资源只能被用来维持生存，甚至出现竭泽而渔的状况。这种现象是具有普世性的，人类各种文明的发展不断证明了这一规律，哪怕外星生命再奇特，他们要想维持文明的健康和社会的稳定，肯定需要将人口控制在合理范围之内。所以能够进行星际航行的文明，其人口肯定处于漫长的低速增长，甚至零增长的状态。而一个人口增加缓慢的物种，要想征服到地球这里，那可是要经过极为漫长的时间，因为他们只要多找到几个合适的星球，就需要一段时间进行建设和发展，才能抽出空来前往下一个目的地。萨根和同事做过一个计算，假如一个保持低人口增长的文明，出现在了200光年外，然后慢慢向地球这边扩张，沿途寻找并殖民适合生存的星球。如果以200光年作为半径，画出一个球体空间，那么这里将包含20万颗恒星，其中将有几百万个可供勘探的星球。按道理来说，这群扩张的外星人，要把这一路的行星都殖民过后，才有闲暇把视线望向地球。而这一路上，他们至少要花费100万年的时间，这时间可不短了，地球文明本身满打满算也就几万年，这漫长的岁月足够人类开发出自保的手段了。
当然，如果这些掌握着高科技的外星人，直接杀到地球，那么也不用太过担心。这个领先人类百万年的文明，看待我们的方式，可能跟我们看待猴子差不多。而且，一个如此先进的文明，真的还会对侵略和殖民感兴趣吗？毕竟到了21世纪，人类的主流价值观，就已经排斥这种暴力的倾向了。如果外星文明真的降临地球，它们很可能也会保持着心平气和。所以，想到可能的外星文明，我们有着谨慎乐观的态度就好，不必杞人忧天。甚至在萨根看来，即便是存在风险，人类也绝不应该固步自封，而是要主动向更深处的宇宙探索。他还亲力亲为，主持或参与了一系列重大的太空科研项目。
在接下来的第三部分，咱们就来看看人类是如何探索太空的，并深入探讨一下在萨根眼中，人和宇宙的关系。
首先，人类对宇宙的探索目前主要有两种方式，一种是使用基于信号的手段，另一种是派出探测器直接抵达天体。
静静地悬浮在宇宙之中，却每时每刻在向外界发出着自身的信号，这些信号的形式包括可见光、X射线和各种电磁波等。通过收集这些信号，我们能分析出很多有用的信息。比如，在相当长的时间里，人们都认为金星的表面温度适合生命生存，但是通过研究金星散发出的无线电波，萨根推翻了这个幻想，他推算出金星的表面温度高达500℃，而1962年，水手2号探测器确认了萨根对金星的判断。再比如，虽然从没有人类飞船登陆到太阳，但通过研究太阳的光谱和电磁波信号，我们现在却能知道，太阳的主要组成元素是氢和氦，它表面的温度是6000℃，而太阳的内部温度，甚至能达到1500万摄氏度。
当然，基于信号的手段还都是些间接方法，要想详细研究某个星球，最好还是派出探测器直接降落在那里。毫无疑问，月球是最多探测器登陆过的天体，甚至人类就曾直接脚踏在月球表面。不过，萨根最感兴趣的研究对象则是火星，人们一直猜测火星上存在着生命，因为从地质构造上看，火星跟地球实在是太像了，那里有着高山、平原和峡谷，甚至火星表面的一些沟壑，一度被认为是远古文明修建的运河。为了近距离一探究竟，20世纪70年代，人类发射了两个探测器前往火星，分别是海盗一号和海盗2号。这两台海盗号的任务，就是直接降落在火星表面，看看火星的真实模样。海盗号成功降落后，很快就将第一批照片传回了地球。萨根在书里描述了他看到第一张火星地平线照片的震撼，他直接评价道，火星简直不像外星球，那些岩石飞沙和地球别无二致，甚至开玩笑说，如果有个勘探工牵着骡子从沙丘后面走出，他都不会觉得惊讶。当然，令人失望的是，从照片中看，火星表面确实没有生命的迹象。当然，也许火星生命是藏在石头下面的微生物，毕竟在地球上长达30亿年里，都是微生物的天下。海盗号对此也早有准备，他们有一只机械手，能把火星泥土捡到一种特制的分析仪中，这种分析仪主要是探测一些特殊的有机分子，这些分子往往是在生物新陈代谢过程中产生的。最初的结果也很令人惊喜，仪器确实发现了一些分子的信号，但人们没高兴多久，很快有学者指出，火星土壤里有一种独特化合物，在特定条件下也能产生这些分子，海盗号这个实验没法说清产生的分子是来自土壤，还是来自微生物。所以我们现在仍然无法确定，火星上是否存在生命。
不过火星可不是我们的终点，萨根认为人类应该走得更远。他有过一个大胆的构想，那就是向太阳系外发射航天器，并在其中装载上人类的信息，如果有地外文明能够找到它的话，就能让他们对人类有所了解。这个设想在1972年得以实现，这一年，美国发射了一台名为先锋10号的太空探测器，其中携带了一块金属板子，上面简单记述了人类在银河系中的位置。而在1977年，两个更为先进的探测器被发射升空，分别是旅行者一号和旅行者2号。这两台探测器的任务就是向着深空飞去，它们的内部各自携带了一张金唱片，唱片里包含很多内容，比如有60种人类的问候语，长达一个半小时的音乐，还有关于地球文明的各种介绍。这张唱片质地坚硬，宇宙射线要想摧毁它，至少需要10亿年的时间。于是，带着人类的自我介绍，这两艘旅行者号就这样奔赴向太空深处。
人类如此大费周章地开展各种太空项目，的确是出于对科学真相的追寻，但是萨根指出，对于人类与宇宙的关系，还可以进行更为深入的解读。
首先，对于宇宙的探索，是人类文明发展的原动力。在人类出现后的漫长岁月里，绝大部分时间，咱们的祖先几乎没有什么娱乐手段，他们没有电视、电影，甚至连书本都没有。特别是到了夜晚，他们能做的事就只有抬头望向夜空，于是祖先们靠着自己的想象力，把天空中星星的排列描绘成了各种图形，比如先民们大多以打猎为生，于是夜空中的星座都是些大熊、猎犬、猎户之类的。到了17世纪，欧洲人航海到了南半球，第一次看到了南半球的星空，此时他们已经用罗盘、孔雀望远镜这些物件来命名星座了。如果放到今天，新的星座会不会被命名为手机、汽车和电脑呢？这些对星星的观察并不只是打发时间，最重要的是，他们向人类展示了一种东西，那就是一种近乎永恒不变的规则。和日月相同，群星也东升西落，随着季节的变化，这些星星的运动轨迹也会跟着调整，但年复一年，他们都遵循着恒定的规律。自然而然，人们将这些星星的秩序记录下来，并且用来指导农耕、航海等一系列文明活动。当然，记录太阳和月亮的变化轨迹，也有同样的效果。在古代人眼中，这些日月星辰代表了一种秩序，这种秩序亘古不变，被地球上每一个角落的人民所膜拜。在新墨西哥的查科峡谷，有一座建于11世纪的五鼎神庙，在每年6月21日，也就是白昼最长的那一天，一束阳光会在黎明前照亮一个特制的壁龛。世界各地都可以看到具有类似功能的建筑，比如柬埔寨吴哥窟、英格兰巨石阵、埃及阿布辛贝、墨西哥奇琴伊察等。可以说，宇宙教会了人类寻找规律，而这种对于规律的寻求逐渐演化，变成了对自然科学的探究，这才驱动人类文明不断进步，走到了今天。
在探讨人类和宇宙的关系时，萨根还给出过一个浪漫的说法，那就是人类其实是宇宙之子。生命的起源和恒星的演化密不可分，组成我们身体的元素有很多种，除了最基本的碳、氢、氧，还有铁、钙、镁等以及各种微量元素。这些元素并不是凭空出现的，它们诞生于群星之中。各种恒星的内部如同一个巨大熔炉，通过核聚变等复杂反应，氢和氦等元素相互融合，变成了镁、硅、硫等。当一颗恒星临近死亡时，他会把这些元素喷洒向太空，这些元素四处游荡，被新的恒星在吸收、再熔炼、再喷洒，就这样，琳琅满目的元素弥散到了宇宙之中。而太阳系中的各种元素也是如此而来，所以构成你我以及周围一切的物质，都是由群星孕育出来的。我们DNA中的氮、骨骼中的钙、血液中的铁，全部来自恒星，本质上来讲，我们都是宇宙之子。
在萨根看来，既然我们是宇宙之子，那回归宇宙母亲的怀抱，就将是顺理成章的事情。对于这样的浪漫想法，是不是对你也有所启发呢？欢迎留言分享。
回顾全书，萨根以他的博学和浪漫，跟读者探讨了生命演化、外星文明以及宇宙探索之中的一些宏大问题。直到今天，我们对这些话题的理解仍然极其有限，许许多多奥秘仍然隐藏于星海之中。但毫无疑问，人类不可能永远只停留在地球，作为宇宙之子，我们应该怀着敬畏之心，勇敢地向宇宙深处走去，我们的目标应该是星辰大海。
好，《宇宙》这本书就为你解读到这儿，听书笔记在音频下方，我们下期再见。
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