强大。

自从发现了至少4颗像木星那样的行星在较近的范围内环绕

它们的恒星转动后，这一理论就必须改写了。最新的理论是，在

适宜的条件下，有些气体巨行星会开始快速自转，并沿着螺旋形

的轨迹朝它们的恒星转去。它们炽热的余迹将消灭一切像地球那

样的行星。其中有些也许会冲进它们的恒星，有些则显然没有。

这一事实可以作如下解释：当巨行星接近它的恒星时，复杂的引

力相互作用使行星快速自转的动量转换成轨道运动的能量，行星

因此得以在靠近恒星的轨道上稳定地转动。

对那些寻求其他星球上是否存在生命这一问题的答案的人来

说，天文学家最近的发现是一把双刃剑。一方面，它说明除了我

们的太阳系以外还有许多别的行星系统。然而，另一方面，令人

沮丧的是迄今为止所发现的行星系统的性质。

在迄今确认的十几个行星系统中，大多数是以这种或那种形

式而显得颇为古怪；就是说，它们不完全符合太阳系的结构模式。

老的标准模式的基本点就是认为恒星附近只有小的、固态的行星。

这种想法业已证明是相当错误的。除此以外，人们日渐怀疑（这

种怀疑背后有强有力的研究作支持）我们太阳系的某些特性是否

能在长时期内保持稳定。一个重要的例子就是最近构想的下述理

论，该理论认为气体巨行星的作用就像“行星牧羊犬”，它们会

“肃清”像陨石和彗星那样威胁生命的危险天体，保护内层的行

星，使智慧生命能够在它们上面形成。

图13 行星动物园的成员。

据此推理，假如生命真的能在类似环绕飞马座51转动的行星

系统上形成（暂且不说这个系统的气体巨行星的位置如此出格，

它就逗留在那颗恒星近旁），那么，由于这个系统里似乎没有其

他巨行星处于木星那样的距离上，它里面的行星就不能像理论上

所说的我们太阳系中的行星那样受到保护。

在迄今为止所探测到的所有的行星系统中，看上去与我们最

相似的可能是大熊座47附近的一颗行星。大熊座47与太阳相似，

它是一颗g0型星，所探测到的行星的大小在我们预期的气体巨行

星范围内，质量是木星的2~ 3倍。最重要的是，它基本上在合适

的位置上——距离大熊座47约2亿英里（约3.2亿千米），相比

之下，木星的轨道与太阳相距约4.8亿英里（约7.8亿千米），

并且它的轨道也不是偏心的。

另一个可能的对象是拉朗德21185系统。它是由匹兹堡大学

的盖特伍德（george gatewood）进行探测的。拉朗德21185这颗

红矮星正好是我们最近的恒星邻居之一，离地球只有8.25光年。

盖特伍德认为他发现了两颗环绕拉朗德21185转动的气体巨行星。

这两颗行星大小几乎正好与木星一样：一颗在距离它的恒星略大

于2个天文单位的位置上（相当于我们太阳系中小行星带的轨

道），另一颗在11个天文单位处，比我们太阳系土星的位置稍远

一点。然而，盖特伍德运用了一种与大多数天文学家不同的测量

技术，这种方法并不立即给出精确的质量或轨道距离值，他的发

现仍然有待证实。

那么，这些发现对我们寻找其他星球上的生命究竟有什么意

义呢？

看来生命在具有离恒星很近的木星型行星的系统中形成的可

能性不大。相比之下，在与我们太阳系相似的系统中形成的概率

要大得多。其理由在于前述那类系统在演化初期由行星动力学造

成的不稳定性。但也有例外。如果变化发生得相当早，该行星系

统就会有足够的时间进入稳定状态而让生命站稳脚跟。毕竟，有

几种理论认为我们太阳系在形成之初也曾是激烈动荡的场所。很

有可能我们目前发现的恒星系统中至少有一个在几十亿年以前就

已经进人规则的行星模式，行星在轨道上平稳地运行，而且位于

“正确”的距离上。正如我们所知，这就使生命有足够的时间进

化，恰似在我们地球上一样。

从另一方面来看，这样一个系统很可能要求至少有一颗气体

巨行星在远离其恒星的轨道上，扮演牧羊犬的角色，保护内层行

星上的生命有机会站稳脚跟。

另外还有两个因素要考虑。其一是迄今所分析的恒星样本很

小。利用晃动技术和其他技术，天文学家已收集到资料的不过区

区几百颗恒星而已，而据估计，仅在我们银河系中就有4000亿颗

恒星。正如我在第四章中已详尽讨论的那样，在行星系统之形成

与可接触的智慧生命的进化之间有许多步骤要考虑。不过，我们

可以满怀信心地审视它们，并且自豪地说第一个先决条件——存

在其他行星系统已经满足。在业已发现并经证实的行星系统中，

有一个据信可能与我们太阳系不无相似之处的系统。盖特伍德教

授的研究成果可能不久就可以使这个数目翻番。12个系统中就有

一个乃是相当令人鼓舞的结果。

第二个要考虑的因素是，目前在行星学研究中取得突破所使

用的技术只能探测到像木星那样的大型气体行星。这项技术在未

来几年里将会逐渐改进，我们不久就将能探测环绕遥远恒星转动

的较小石质行星。当我们能够做到这一点时，天文学家将不得不

建造描绘他们所发现的行星系统的动力学模型。几乎可以肯定，

将来会有许多惊人的发现，它们将改变我们对行星系统应该如何

的想法。

正如前几章讨论的天文学和生物学方面的最新进展那样，对

太阳系外的这些发现可以作乐观的解释，也可以作悲观的解释。

热衷于地外生命的人指出：研究业已证明有许多环绕别的恒星转

动的行星，即使迄今的研究工作相对而言还很少，我们也已经获

得了令人鼓舞的成果——可能至少有一个太阳型的系统存在。持

怀疑态度的人则强调要形成其动力学恰好宜于支持生命的行星系

统所面临的巨大障碍，以及与我们太阳系相仿的行星系统似乎十

分罕见，按照最悲观的预测，我们的太阳系似乎是唯一能够允许

智慧生命进化的那类系统。

然而，与热衷者和怀疑论者面临的许多其他问题不同，寻找

太阳系外的行星很可能是我们大有作为的一个研究领域。这种追

寻还刚刚开始，人类终于采取了尝试性的步骤，利用强有力的望

远镜和探测器到我们太阳系以外去探索。正如该领域的一位权威

人士巴特勒所说：“在今后几年里，我预期会发现拥有许多行星

的系统，发现一颗大小仅为地球10倍的行星。严格地说，我们还

刚开始起步，我们将会发现许多不曾预料到的东西。”[3]

___________

1恒星分类采用哈佛分类系统。根据恒星的表面温度分别以

字母o、b、a、f、g、k和m表示。o型垦最热，它的表面温度约

30000k；a型星表面温度约为 10 000k；像我们太阳这样的 g型

星，表面温度在6000 k左右；m型星最冷，表面温度大约是3000k。

数字1、2、3等用以进一步细分，由此可以看出飞马座51（g3型

星）与我们的太阳（g2型星）的化学成分十分相似。

2冥王星的特性仍然是个谜，据认为它是一颗覆盖着冰的行

星，平均密度接近水。它的轨道是个很扁的椭圆（当然，尚不能

与新近发现的太阳系外的行星相比）。某些时候，冥王星的轨道

把它带到海王星的轨道以内。

第八章 我们会抵达恒星吗？

“太空茫茫，横无际涯。你简直无法想象它多么

辽阔，巨大，浩瀚。你会认为成为化学家要走过一段

漫长的道路，与太空相比，这太微不足道了。”

——道格拉斯·亚当斯（douglas adams）

《搭车人银河系指南》

宇宙茫茫，浩瀚无垠。事实上，我们绝大多数人根本无法去

想象宇宙究竟有多大。许多人混淆了行星际距离、恒星之间的距

离，他们无法想象星系之间难以想象的间距。

评论员们经常把我们太阳系称做“外层空间”。这种说法实

际上是荒谬的。顾名思义，我们的太阳系是当地的一个行星家族。

它所有的行星都在不同的距离上环绕太阳转动。水星最靠近太阳，

平均距离为4500万千米，冥王星离太阳最远，距离太阳大约d亿

千米。1地球，还有水星、金星和火星被称做内层行星，而木星、

土星、天王星、海王星和冥王星称为外层行星。

现在，说起上亿千米令人咋舌。这种距离对我们今日而言确

实相当惊人。其实，我们太阳系的大小与星际旅行的距离相比实

在是微不足道。让我们作个比拟。设想一个气泡，比方说，直径

3~ 4厘米。再想象这个气泡是一群微小生物的家，它们就生长死

亡在这个气泡里。现在假想这个气泡随溪水流人河流再汇人大海，

最后落在太平洋当中。这就好比我们太阳系的大小（气泡）在我

们这个星系——银河系（整个太平洋）里的情况。现在再来想象

那些小得难以置信的生物（它们的整个太阳系就在气泡里面），

正试图抵达大洋里某个地方的另一个气泡，比方说，距离它5千

米以外。这就相当于我们旅行到距离最近的恒星那儿去，它距离

我们地球大约4光年。

这个类比旨在说明恒星之间的距离要比行星之间的距离大得

多。星系之间，进而是星系家族（或者星系团）之间的间隔，乃

至整个宇宙的规模，按比例而言更是巨大无比。

星际旅行（我们极有希望有朝一日能够掌握这种技术）的主

要问题在于距离、时间和能源。由于恒星之间的距离大得难以想

象，星际旅行所需的时间相应地就很长久，任何可望克服这一限

制的系统都需要对我们而言大得切实际的巨额能量。

问题始于爱因斯坦的狭义相对论。它发表于1905年，当时爱

因斯坦正在位于伯尔尼的瑞士专利局工作。狭义相对论引用了两

个早已公认的科学原理，得出了另外一个原理。这个原理被许多

科学家和不是科学家的人认为是整个科学世界里最不可思议的创

见。

这些原理的第一条来自牛顿的研究成果。牛顿在17世纪80年

代证明，对任何相对于另一观测者作匀速运动的观测者来说，物

理定律相同。因此，如果一辆汽车里的司机和乘客在另一辆车旁

行驶（或者相对行驶），两辆车都以均匀的速度前行，那么两辆

车里的司机和乘客所见的宇宙运动变化的方式便彼此相同。这看

似浅显，却包含了重要的结果。

图14 天文学中的“大小顺序”：从我们所在的太阳系到尚

未观测到的宇宙极限。

第二个事实是在比较近的时间得出的：光在真空中的速度始

终保持不变。这个速度用符号“c”来表示，等于每小时10亿千

米有余。更为重要的是，它与观测者的速度无关。

根据常识，如果飞船a以0.75c的速度朝一个方向运动，飞

船b从对面方向飞来，速度也是0.75c，那么它们的相对速度应

为1.5c。但实际上却不是这样。根据爱因斯坦的公式，两艘飞

船上的人会看见对面的飞船，但速度不是光速的1. 5倍而是略小

于1c（确切地说应为0.96c）。

这一令人吃惊的结果是：如果c是常数，那么时间和空间必

须是相对的。换言之，如果飞船a和飞船b上的乘客看见光以恒速

从对面传来，不管他们自己的飞船速度快慢如何，他们必须用不

同的方法来测量时间——因此，当他们飞行速度加快时，时间减

缓了。此外，由于距离、时间和速度全是互相关联的，所以如果

时间减慢，那么距离的特性对飞行速度不同的观测者来说不可能

相同。换言之，在此情况下，如果我们改变时间，那么按照逻辑

推理，测量结果也必然会改变。旅行速度越快，距离就变得越短

——1米的长度将根据观测者的速度