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2004-11-27

太空——在哪里,为什么

归档于: 科学思想 @ 12:12 pm

卡罗林·舒梅克
译自Science网站

卡罗林·舒梅克是洛厄尔天文台的职员。她与丈夫地质学家尤金·舒梅克(已故)一起研究陨石坑与穿越行星轨道的小行星、彗星已经有很多年了。

Shoemaker


我的兴趣与热情集中在行星科学上。我学习的专业是历史学,它使我了解到那些发生在过去而直接影响到现在和未来的事件。多年来我尽力去学习另两个领域:地质学和天文学。它们都与行星科学直接相关。它们其实都是关系到历史的科学:天文学好象是一部时间机器,它告诉我们关于太阳系和宇宙创生的历史;地质学揭示了我们这个世界过去的性质,以让我们更好地了解地球和邻近行星的今天。

我一直在集中精力搜寻可能会撞见地球的彗星和穿越行星轨道的小行星,以研究这样的撞击对太阳系中所有固体星球的影响。撞见过程能够影响所有的生命,这也意味着自然科学和社会不仅无法分离,而且相互纠缠。1993年,我很幸运地成为了发现舒梅克-列维9号(S-L 9)彗星的小组——与尤金·舒梅克和戴维·列维一起——中的一员。如今很多科学发现都是小组的努力结晶。我之所以能够最先在底片上看到这颗彗星,是因为其他组员拍摄了照片。在望远镜旁观测是我们做过的最艰苦而又最渴求的工作,当时我们都在那里。虽然这颗彗星是个美妙的发现,但它带来的却不仅仅是兴奋,更有压抑。S-L 9是人们发现的第一颗环绕行星(木星),而非环绕太阳运行的彗星——也是所发现的第一颗被完全瓦解的彗星,碎片的数目稳定在21块——还是第一颗将要撞击另一个天体的大型天体。S-L 9成了每个人的彗星,从专业科学家到业余天文爱好者都期待着了解更多关于它的东西,并去寻找最好的办法,以观测它与木星命中注定的相撞。互联网也成了向公众展示大量信息和漂亮的照片的手段。15个月中,科学家、天文爱好者、教育工作者和媒体之间建立了热情的合作,大家都期待着目睹这一历史上从未有过记载的事件。自阿波罗和月球探测计划以来,科学、技术和社会之间从未有过如此密切的吸引力。出于偶然,我们很幸运地在同一事件上取得了一致的观点,使作出的科学发现对大家都是意味深长的。

从人类作为能够思考的物种出现的那天开始,他们就萌生了对未知领域的好奇,并一心渴望去探索它。我们来自哪里?为什么我们在这里?我们的未来又在何方?这些都是长久以来流传的问题,而至今我们仍在寻找答案。它们在自然界中仅仅是哲学上的观点吗?我们只不知道其中一些的答案?人能否预测未来?无疑,第一个问题与人类是否是物质的存在(a physical nature)有关,并对此提出了置问。下一顿饭如何解决?如何能让我们保持温暖或凉爽?我们在哪里才能找到庇护所,并保证安全?这些关乎我们的物质生活水平以及基本的生存,而直到现在仍旧存在很多与之相关的问题。虽然如此,在人们寻求这些问题的答案并向世界各地移民时,他们凝望着头顶的星空,并为那里的奇迹而惊叹。多少人曾经渴望他们能长出翅膀,象鸟那样高飞,不受大地的约束?又有多少人曾经思索过如果能够触摸云朵,在月球上漫步,或飞越群星时的情形?在城市出现人工光源之前,人们可以看到夜空中分布的星座,可以惊奇于流星和天空中一切未知现象的出现,可以去想象其他世界存在象我们这样的生命的可能性。正是如此,太空科学(天文学和行星科学)才开始发展。但关于天空的知识只是逐渐获得的,因为大体说来,由于与人类生存关系不大,对天文现象的了解在他们的眼中不能算是重要的。

但随着时间的推移,技术以及空间科学的发展回答了我们更多古怪的问题,我们开始探索地球在更大系统中的情形。为观测夜空而设计的望远镜揭示了新的奇迹,而人类社会的自我中心信念也被迫让步于地球不是太阳系中心——更不是全宇宙中心——的事实。我认为,这个认识打开了通向未来的大门。为详查天空而建造的更新更好的仪器年年在发展,天文学家们可以研究太阳系以外的疆域了。经过改进的新技术使人类能够离开地球的范围,向近地空间中进军。更强大的技术与新的天文学知识结合,使我们能够观测舒梅克-列维9号彗星,从它开始撞击木星的那一刻起一直追踪到它的毁灭。

行星科学新出现的子领域结合了太阳系固体星球的地质学和对生命的搜寻,补充了天文学的范围。我们对行星、卫星、小行星和彗星了解的知识中,相当一部分依赖于新一代的照相底片和照相机,同时还有更强大的计算机设备和软件。工程师的技术和想象力不仅将人类送上了月球,也让我们有了探索太阳系的火箭、探测器、科学设备和更好的通信手段,从而我们揭开了关于太阳系起源和演化的许多秘密。科学的各个分支彼此间联系更紧密了。

在今天的世界上,各个国家与各个民族之间因为计算机技术、互联网、更快的通信和交通手段的存在而联系得更加紧密,人们开始认识到对生活方式提出的新挑战。而太多的太空探索,包括由望远镜和有人无人航天器作出的,看起来还是无关紧要而又多余的。我们更关心的事情是经济和政治变化带来的影响,国家的灭亡和诞生,还有由长期以来积累的仇恨带来的战争,由人们出国跨海导致的新病毒和细菌以无法预料的方式迅速传播对健康带来的威胁,由人口增长而使饥饿和贫困仍旧存在,以及酸雨和越来越大的臭氧空洞,我们不能随时预报也不能控制的暴风雨、地震、洪水和干旱。解决这些问题的方法很困难,社会不能忽略它们。与科学和对应的技术保持密切联系有更大的优越性。例如,来自太空计划的技术发展成了社会日常生活的一部分,新技术的应用可以影响很多领域。在这中间,计算机和计算机成象技术带来在商业、医药、教育、交通、通信和科学的革命性变化。

然而,在地球以外仍有许多等待人们去发现的东西,而显而易见的是,在我们好奇心驱使下的科学技术进步也给社会带来了福音。发现新的小行星和彗星的努力显示,这些非常漂亮的远古天体是地球面临的重大威胁。而研究撞击、生长、瓦解、毁灭和其他形式生命重生的科学使我们认识我们宇宙中这些可怕的天体与生命存在与消亡的可能性之间的关系。我们了解到,彗星和小行星撞击是太阳系中所有固态天体都经历过的,而这个过程至今还在发生。哈勃太空望远镜和其他大型望远镜拍摄的图象让我们看到了太空中恒星的诞生和消亡,提醒我们在相当长的时间尺度上,这是宇宙中自然而有些猛烈的演化过程。在地球上,我们因物种能在短时期内灭绝而担忧。而这也是自然而然的,也可能是寰宇普适的过程。

虽然灭绝和撞击事件都是自然的现象,但我们必须设法避免或大或小的天体,如彗星或小行星对地球的撞击。在过马路的时候,有一辆车向你驶来,你是跑回人行道,还是站在路中间等待撞击呢?我们是在等待来自太空的撞击,还是要努力避免这样的灾难发生?如果地球的未来关系到社会的前程,我们不能再等了。

大多数人不喜欢太多的变化,也不喜欢改变自然的过程。当社会公众逐渐显示了对使用人类生物学手段避免疾病的愿望后,大多数人被迫去考虑争议极大的人体克隆的可能性。类似地,社会公众长时间以来在期盼,甚至是强烈要求控制洪水,但考虑改变天气,让它增加或减少降水的过程却是很勉强的。人们发现很难想象去控制飓风和龙卷风,但在未来的某个时候,科学可能有足够能力去这样做。社会公众看来不得不去接受地震是自然而不可避免的,但人们正在考虑预防破坏性地震发生的手段。自然现象是难以控制的,但社会公众也不应该对利用科学避免飓风持狭隘的态度。现在是改变我们关于我们这个世界的哲学的时候了。我们要认识到不良的事情可以而且确实能发生,但我们也有可能去避免它们,至少是在不影响社会和环境的前提下减轻它们的破坏性后果。太空撞击的威胁——也许这是最严重的灾难,因为大的撞击会导致全人类的灭亡——是必须要考虑的,而处理这种威胁的方法正在讨论中。同时,我们要认识到的是,太空探险可以最终回答人类能否在太阳演化的过程中存在下去这个问题。我希望我们也能够自觉认识到与环境和生物有关的问题。

很明显,科学和社会是杂乱地交织在一起的,其中一者的进步会带来另一者的进步。纯粹的科学,也就是寻找知识但并不了解这些知识能将我们带往何方的情形,是在使世界变成全人类生活的更好地方的努力中一个部分。我们知道得越多,我们能提出的问题就越多,而我们能获得的答案也就越多。社会不是每时每刻都对科学有利的,人们可能会认为科学太难,太过技术化,或对应用到大多数人身上来说太深奥。但由于社会公众在努力寻求自身问题的答案,人们就应该牢记科学与我们生活的每一方面相关,也在改进着生活的各方面。我们必须要征服我们自身的恐惧,在每一前沿领域继续我们的努力,并且将太空作为我们每个人的新疆界去探索。科学很可能揭示我们的未来,实际上,这是将来我们能不能以一个物种的名义存在的问题。挑战等待着我们。

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