如果哥白尼错了(如果你想知道哥白尼如何通过日心说实现天文学的根本变革、又为何有人说“如果,哥白尼错了?”)

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在这个亮晶晶的小东西的另一头,是一滴湖水的样本,是他前几天在荷兰代尔夫特市郊游时舀回来的。 P3

几十年后,意大利人伽利略·伽利雷(Galileo Galilei)发明创造了望远镜,并观测到了木星的卫星和金星的相位,进而说服了自己,哥白尼的观点是正确的——彼时,伽利略的观点被视为异端邪说,当其受到罗马宗教裁判所的审查时,伽利略付出了高昂的代价。 P4

除了基础教育,列文虎克并没有接受更多特别的教育。 P5

但从他遗赠给英国皇家学会的仪器和拜访过他家的客人的说法来看,我们知道,他主要的成果是打磨得十分微小的、完美的玻璃珠——可能通过将玻璃纤维拉长、融化并将尾端黏合在一起的方法制得。 P6

在这些水滴里8,他发现了当时尚不为人所知的生物组织。 P7

在我看来相当不可思议的是,当时竟没有人冲到大街上喊出这一新闻:“我们并不孤单!我们周边充满了小生物!”似乎当时的人们并不认为,他们在宇宙中的地位10会因为基于显微镜的发现而发生翻天覆地的变化——即使有人揭露了一个并不包含人类自身的现实世界。 P8

文化一定会发生变化,会改变人类对自然环境和共同居住者的尊重程度,但大部分人认为,人类整体的重要性远超出其渺小。 P9

《如果,哥白尼错了》这本书主要讲述我们如何得到这些问题的答案;探索、理解我们的宇宙意义是如何取得实际的进展的,以及在此过程中我们如何挑战了诸多成见与自负。 P10

这非常合理。 P11

这至少是个大胆的想法——阿里斯塔克的“日心说”在当时是非常离谱的,而哥白尼重提这一概念时还在遥远的“未来”。 P18

就在阿里斯塔克使这一观点变得众所周知前不久,伟大的哲学家亚里士多德因缺乏视差观念而否定了恒星比行星更遥远的可能。 P19

这些复杂的移动是一大难题,阿里斯塔克以及后来的哥白尼试图通过置换地球来解决。 P20

抛开缺乏可看到的视差不算,把地球从高级的中心位置移开就是可恶的:认为地球和人类不再是所有事物的核心实在荒唐,可怜的阿里斯塔克因此而受到重罚。 P21

他生活在阿里斯塔克之后约300年的时代。 P22

在这样一个巧妙的排列里,行星和太阳沿着小一些的正圆运动,这种圆被称为本轮,而本轮自身依次沿着大一些的圆即均轮运动,这些圆围绕着与地球分离开来的一个点运动。 P23

之后,随着托勒密的思想被纳入中世纪西方世界的宗教和哲学领域,这些思想又错综复杂地被归到一个统一的概念性框架里。 P24

所以,直至15世纪晚期,人们在构造地球、行星、恒星的运动模型方面都没有什么真正的进展——特别是考虑到要被西方世界的宗教哲学领域接受、成为一体的需求。 P25

在他有生之年,这本短论从未正式出版过,一部分副本却在有限的范围内流行起来,引起了同时代人的兴趣与重视。 P26

”这些公理是人类思想巨大变革的起源。 P27

这符合经典主义、奇妙的几何,但错得离谱——他自己并不知道。 P28

这颗恒星表现出了可辨别的视差,但显然之前它从未在那里出现过。 P29

(这也许有助于解释为何他第一次建立的日心说宇宙模型依赖于一系列三维多面体互相套切——这是一个很吸引人的几何图形设计,但存在严重的缺陷。 P30

余差不同时期预测的与行星的实际位置的差距。 P31

在开普勒熟知的行星里,只有水星拥有较大的椭圆率。 P32

在《新天文学》出版后,伽利略13制造了望远镜,观测到木星最明亮的卫星的周期运动和金星的相位。 P33

令人苦恼的是,这样的偏移主要受限于教会和当权者。 P34

通过这一猜想,他推导出了开普勒经典定律的数学证明,第一次向世人展示了控制行星的规则来自基本的物理学。 P35

或许宇宙中并无上帝指引,但有宿命论14。 P36

如果太阳和行星不是由神创造的,而是由自然规律形成的,那么它们来自哪里呢?我很快就会告诉你答案,保证让你惊奇不已。 P37

这使全新的观念产生,并与那些很大的、显微镜下看不见的、快速且充满能量的物质,以及现实本身的基础、错综复杂的性质糅合在一起。 P38

毕竟很难宣称我们体验的世界或太阳系就是这样的,甚至夜晚的星空并非均匀的,就像我们能看到的银河带一样。 P39

举例来说,引力与电场力之比,即描述引力强度、电子和质子的质量和电荷的恒定数值,该比值大约是1039,而这个数值和宇宙现在的以原子时间为单位的年龄接近(1原子时间单位大约为2×10-17秒),这一事实第一次由物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)21指出。 P40

他深陷其中,讨论如果仅仅改变一些特征——例如改变将事物联系在一起的基本力的相关强度,宇宙会有多么不同。 P41

”重要的是我们不能,也不应该忽略大量现象,这些现象显然需要适合人类和其他生命的生存。 P42

所以,换句话说,很多重要的宇宙功能会无法发展成人类所依赖的第二阶段。 P43

当然,看到这些时,你可能会想:“但如果不是这样,我们就不会思考这些,而只是简单地存在于这一类型的宇宙中。 P44

人类只是单纯地存在于一个恰好“正确”组成星系、恒星、重元素和复杂碳化合物的宇宙中。 P45

在热情的接受和赞助环绕下,伽利略迅速动工,制造复杂精妙的望远镜。 P46

在前一种情况中,我们几乎不会认为宇宙是非常适合生命的,物理常数与生命需求的巧合只是个残酷的笑话。 P47

不可否认,这处于一系列由宇宙基本定律决定的环境中。 P48

霍伊尔发现,碳元素能够在宇宙中轻易地形成是因为一种特殊的现象。 P49

这不是简单的人择原理的新措辞。 P50

我们是不是过度解读了这个最初只是用来解决数学问题的数学方法?认识到哥白尼定律的局限性并不是一个特别有争议的建议。 P51

《如果,哥白尼错了》这本书中的故事正是关于这场伟大的冒险,并让我们找出努力发现在内和在外的宇宙的意义。 P52

如果你想像我一样,要得到最好的证明,那就从太平洋开始你的一天吧,就在圣地亚哥向北近500千米的地方,海浪正翻滚着冲上拉塞雷纳2的海滩。 P54

但随着我向内深入,事物迅速发生变化,不可否认,海拔从海平面上升了。 P55

这是有着纯粹的白色和银色涂层的望远镜的穹顶,坐落于四周是无尽的蓝色天空的地方。 P56

这个夜晚没什么特别,很快,我就到了我的地盘,打开设备,摸索着液态气体,接着打开望远镜穹顶的弧形外罩,将一整天太阳照射产生的热气排放出去。 P57

像一把异常明亮的宝剑的剑锋,它是如此明亮,不可能是银河中的恒星。 P58

从你现在坐或站的位置到月球之间,是大约38万千米的真空,到太阳之间是大约1500万千米的星际空白,这一距离以光速行进的话需要走8分钟。 P59

很多其他更小的天体也占据了同样的区域,甚至更向外,直到太阳系最远的范围。 P60

它们存在于寒冷的、至今仍是一个谜团的柯伊伯带(Kuiper Belt)8,其本身与太阳之间的距离比日地距离大约远50倍。 P61

距离这片星云的边缘最近的恒星大约有3光年即29万亿千米远。 P62

古代天文学家将这种光称为“假曙光”11,因为它会在日出前一小时左右出现在东方——就好像时间本身消失了,太阳又一次回来点亮了世界。 P63

黄道光正是这一情况的最大线索之一。 P64

在1000年到10万年的期间内,一般的微粒都会遗失或被毁灭。 P65

而哈勃太空望远镜15捕获到了恰好发生在火星和木星轨道之间的这类事件。 P66

但为了形成恒星,引力必须第一个发挥作用,将隔离的物质凝聚成越来越密实的物质。 P67

(J. Hester,Arizona State University,and the Space Telescope Science Institute,NASA / ESA)从地球的有利位置看去,三叶星云的结构像是一朵有三片花瓣的花,围长25光年,距离地球超过5000光年。 P68

这种洪水过境般的光和粒子的冲击力可以触发星云物质的凝结,最终在自身重力的压缩下坍塌。 P69

这些原始的天体可以在1万~100万年的时间内增长到160~800千米大小,这取决于它们在哪儿度过它们的时间。 P70

这些化合物混合在一起,在混乱的圆盘中循环再生,成为奇妙的化学物质22,从单一分子到越来越复杂的化合物,比如醇类、糖,甚至氨基酸——生命的组成部分。 P71

紫外光放射出来,炙热气体的火光喷射出来,使圆盘充满压缩气体、尘埃和会成为行星的物质。 P72

基本上自从约45.7亿年前,在正被压缩的原恒星环境中形成组合物起,它们就没再被碰触和改变过。 P73

还有另一种组成物——泛白的微粒,几乎只有几毫米大小,由几种矿物混合构成。 P74

将其两两结合,我们得出了下面的场景。 P75

由于放射性铝的生命周期相对简短,我们可以认为,它对保持物体熔化做出的贡献在太阳系的早期比如今至少要多5倍。 P76

因此,人类似乎站在一把真正冒烟的枪上——一颗行星的最基本的地球物理学是由大量放射性原料制定的,其邻近行星有着相同的环境设定。 P77

它要求梅西尔67内有至少2颗或3颗大质量恒星极其罕见地对齐,提供引力弹射座椅,将太阳扔到今天所在的位置。 P78

正如我前面提过的,木星就是这样一个天体,掩盖在令人惊讶的物质之下——大部分是远古的氢和氦,质量是地球的300多倍(见图2-5)。 P79

它们各自并没有增长很多,但偶然地,它们在强烈撞击之下黏合在一起,重新熔化,重新形成矿物质。 P80

金星似乎保留了早期的岩石材料的外层。 P81

引力能将大气层锁定,正如地球的大气层像一层薄薄的毯子包裹着我们。 P82

它们的代谢工具产生了大量的氧气,增加的浓度在接下来几十亿年的时间里改变了这颗行星。 P83

我们也对普通的恒星天体有着不寻常的兴趣,其中之一就是太阳。 P84

与宇宙中很多其他现象不同,像太阳这样的恒星会随着它们的成长变得越来越明亮——至少一段时期内是这样。 P85

一旦中心的氢开始耗尽,恒星核就开始收缩,温度升高。 P86

这种情况下,构成白矮星的原子会将它们自己排进晶格——一个规律的矩阵中。 P87

在我面前,这些起伏、褶皱和景致正是地球熔化的地球物理学的直接结果——它们更深层的起源是在早已丢失的无法想象的远古恒星诞生地中,巨大的恒星制造的放射性元素。 P88

很明显,如果没有其他的行星,特别是其他的地球的话,我们的世界观就会大大改变。 P90

这些世界如此奇异,令平凡的人类叹为观止。 P91

当然,我们当中大部分人都见过满月的强光,甚至注意过金星和木星一类行星的亮点。 P92

没有行星存在,中心就是恒星的中心,相反,系统中如果有行星,它们的引力会使中心发生偏移。 P93

这些标志物需要被精确地测量、监测,并被仔细转换成一个1000亿亿亿吨的物体的估算速度,这可能比人走路的速度还要慢。 P94

有趣的是,大部分科学家认为,如果他们找到了什么,那才真的是相当愚蠢的事。 P95

但是到了20世纪后半叶,在这一机制上有了基本共识。 P96

它适用于太阳系,但在其他地方并不是必然的。 P97

在这个大碗的外围,三座塔与横跨中心的粗重的钢索连在一起。 P98

和人类在地球上见过的任何物质都不同,中子星的物质非常紧密地压缩在一起——没有原子或分子,实际上只是一个巨大的核球由引力黏合在一起。 P99

另外,当时人们无法解释辐射脉冲计时的神秘小变化。 P100

这颗身材矮小的行星占据着比另外两颗行星更靠里的轨道。 P101

没有什么能为我们准备这些。 P102

可以说在近2 000年的关于这一物质有记录的思想中,没有科学家或自然哲学家花费很多时间来考虑像这样的一个系统存在的可能性。 P103

接下来的很多研究都建立在已知的推论基础上,我们已经开始测试、区分这些推测,利用望远镜的观测结果和巧妙的技术来梳理信号,这些信号揭露了行星的大小、温度甚至组成。 P104

白天那面的炙热驱使着大气流向黑夜的那面,以超音速围绕着整周行星——形成了巨大的喷射流,来自碰撞的冲击波制造的大气。 P105

虽然太阳系中的所有行星都有着和太阳自转方向相同的轨道(顺时针方向,如果你喜欢这样说的话),但差不多每5个热木星当中就有1个是相反的。 P106

有一些这种行星平均密度比水还小。 P107

它们的轨道不是圆形,事实上是狭长的椭圆,一端在远离母星千万千米之外,另一端落在离恒星熔炉很近的地方。 P108

但距其几步之遥就是更加多样性的天体和我们相当不熟悉的系统。 P109

部分系统中,行星的轨道是特殊的。 P110

它们只是比较特殊的情况,这些共振在太阳系中经常发生是令人惊奇的。 P111

渐渐地,这导致了一定数量的变化,甚至分解;行星被甩开,有时遗失在太空或者重新换了位置。 P112

但很多应该有不断喷发的火山。 P113

它们是暗淡的氢氦残留的淡红色球体。 P114

现在,在恒星休息室寒冷的尾部是一把阴影浓重的椅子。 P115

通常情况下,这些地方的恒星在相当远的距离上绕着系统的中心运动。 P116

这可是非常有趣的。 P117

一些明显的行星特质可能有助于创造一个多少有可能包含生命的系统。 P118

但地外行星的多样性可能在探索生命这方面,还有些其他的事要告诉我们,从它们的轨道排列方式到行星本身的成分特性和结构。 P119

最简单的,地球等值的需求必须包含与今日地球或历史上的地球相似的表面环境。 P120

宇宙拥有如此丰富的世界。 P121

我们知道人类生活在行星遍布的宇宙中。 P122

有迹象表明,人类居住在有些不平常的地方,也有迹象暗示宇宙精调观念在扩展。 P123

生活此时看上去如此美好。 P125

比赛列表中第一个问题非常著名且多年悬而未决,可简称为“多体问题”3。 P126

下方:四体包含4个坐标、4个速度向量及12个力向量——每一个都有3个维度,每一个都同时运动。 P127

这两名科学家都意识到多体系统的轨道是“准周期”的:行星对行星的影响意味着,每一颗行星都不会一直在完全一致的时间内走完它的轨道。 P128

如赛事承诺,他的获奖论文会被刊登在《数学学报》上。 P129

这件事非常值得一提,庞加莱的新数学方法预示着下一个世纪才开始显山露水的、隐藏在经典物理学层层迷雾之下的宇宙的另一面,而宇宙的这一特性我接下来会讨论到,它就是混沌。 P130

系统以及描述系统的方程的敏感性是自然的基本特性,通常被称为非线性7,因为在对系统的任何改变和系统对此做出的回应之间不存在简单的一对一关系。 P131

幸运的是,在庞加莱取得突破性成就之后的那个世纪,一个新工具的问世给予了人类探索这些隐藏其后的动态的可能性。 P132

拉斯卡尔将虚拟世界的时间回溯至2亿年前,探寻最初的动力,通过时间回溯和平行轨道历史的研究,研究员们甚至可以调查太阳系过去的特性。 P133

如果鸽子非常适应当地环境,它们可能一只都不会飞回家。 P134

想象每一种未来你可能会好奇,我们如何能够预测系统的行为。 P135

[书籍分 享V信 iqiyi114]这就跟动态行星系统的未来轨迹一样。 P136

另一次,在大约8.62亿年的时间里,水星和金星发生了碰撞。 P137

水星轨道演化成比目前更加椭圆、更加脆弱的轨道,在接下来的几十亿年里,这一概率在1%~2%之间。 P138

和任何大型的岩石或气态天体一样,它也会在内部分层,就像一颗大洋葱,由不同密度和黏度的化合物组成。 P139

结果,月球被移到一个更高的轨道上,但它的拉力同时减缓了地球的自转。 P140

所以在很多方面,对描述行星运动的牛顿方程的完善是做出一些重要的近似结果。 P141

我也暗示了形成这些构造的原因:过去充满变化与不同。 P142

这些引人注目的模拟器和微积分计算机器的发明历史是引人入胜的,但这是另一个故事,而我想将重心放在它们是如何引领我们找到新的视角来看待所有的行星系统,而非只有我们自身的系统的性质。 P143

虽然行星在这些盘中组成,但它们多多少少会被自己周边大量的气体和尘埃困住,留在轨道路径中。 P144

接下来是另一种概念化这一切的方法。 P145

这是过去20年行星科学中最令人震惊的发现之一。 P146

在这种情况下,部分杠杆或者交换被重新分配给小得多的天体——成百上千的冰团和岩石小行星,它们会互相传递小的推力或拉力,跟它们与较大的星体之间的引力相互作用一样。 P147

换句话说(或者相反),这颗额外的行星的存在可能只是“谨遵医嘱”而已。 P148

然而太阳系中没有这样的行星,而如果没有发现围绕着其他恒星的这些行星,我们可能永远不会想到这样的世界。 P149

所以如果暂时将我们的统计进一步融合起来,可以发现,我们的太阳系更像是属于2%或3%的那一部分——一种特定的恒星,带有特定混合和排列的行星。 P150

我们也在火星上发现了更多的证据。 P151

天文学家讨论到行星的形成是个随机过程,意味着虽然有潜在的可预测的物理过程,但最终结果从根本上来说是不确定的;在这里有一个随机因素的影响。 P152

这一特点正是非线性的另一方面,行星系统的混沌特性。 P153

不管行星、小行星、彗星和尘埃是围绕着一颗恒星还是多颗恒星旋转,我们总是倾向于认为这些系统是封闭性的。 P154

利维森和他的同事们应用引力计算机来模拟演算这一问题,追踪在一群姐妹恒星中绕恒星旋转的行星轨迹,以及冰块型、类似奥尔特星云残骸的路径。 P155

与此同时,太阳系自身的冰类残骸已经飘散到其他地方去了,被其他恒星窃取和借用,或者只是留在星际太空最深处等死。 P156

我们是一叶扁舟,漂浮在有无数路径和可能性的汹涌海面上。 P157

在我们眼前就有一整个其他世界,一个隐藏的维度;在复杂的、群居的世界中,由分子、细胞膜和细胞组成的生命每天都出现在我们的眼皮底下。 P160

正如我们将会讨论的更多详细情况,共生(两种或更多的生物合作)的进化祖先显然将一系列附加能力遗传给了真核生物,包括有效的能量制造机制和伟大的多细胞体。 P161

我们会看到,它们的全部能力给人留下了更加深刻的印象。 P162

然而这蓬勃兴旺的、充斥各处的“人口”是我们存在的关键,也是“我们的意义”这一问题的关键。 P163

在陆地生物化学中,相关的氨基酸有20种分子结构,每一种都包含10~27种元素分子,比如碳、氢、氧、氮和硫。 P164

我们总是在厨房用天然气炒菜或者在学校实验室燃烧本生灯时目睹这一反应。 P165

生命在大约35亿年前诞生,并从那时存活至今,那么当地球旋转逐渐慢下来时,它一定找到了其他的供应方式——它确实找到了。 P166

交替的自给循环这一交替进行的自给循环是试图理解所有生命与化学和宇宙实体结构的联系的关键,也是试图将人类自身在这一更加宏伟的篇章中定位的关键。 P167

总的来说,我们发现了十大重要化学过程,代表着地球上生命的新陈代谢概况。 P168

第一,地球由于其当初暴力的形成和辐射的增加,内部仍然非常炙热,每年有30万亿~45万亿瓦的地热和地化能量被传输至表面。 P169

举个例子,有些科学家声称,在细胞壁里的化学和电荷梯度,与在深海热泉喷口系统9中找到的化学失衡和矿物的微观结构有着惊人的相似。 P170

如果你乘船前往深海,舀上一瓢冰冷的海水并带回实验室,你往往能够发现大部分不在陆地表面存活的细菌或古细菌。 P171

我们假设一颗直径10千米的流浪小行星撞上了地球,其能量相当于100万亿吨炸药。 P172

如果一部分副本因停电或黑客攻击而受损或被毁,这没关系,因为在其他地方还有一份复制品。 P173

我认为这也给我们提供了一种可靠的假设。 P174

宇宙刚刚诞生时有氢元素,也有氦元素。 P175

最终,它也开启了所有重元素的生命。 P176

水的产生是一种可能的结果。 P177

简而言之,我们生活在碳化学的宇宙中,它深深地植根于最基本的原子物理和在大爆炸中起源的物质组成内。 P178

随着我们量化评估人类的宇宙意义这一问题,我们将会重新回顾这些要点。 P179

在地球的温度条件下,这是个相当易爆的反应,会产生甲烷和大量噪声。 P180

一个细菌细胞可能只有我们自身细胞的十分之一,在一个成年人体内,所有的微生物加起来的重量可能也只有一两斤而已。 P181

而直到最近我们都一直以为,我们的肺基本上是无菌的。 P182

比如,多形类杆菌即一种在很多动物消化系统中都能找到的细菌,它能够分解复杂的碳水化合物,将其转换成更简单的糖和其宿主能够使用的分子。 P183

因为我们肠道中的细菌有如此重要的作用——比如提供酶来帮助合成维生素,我们携带的这一特定族群一定上演了最基本的生存和自然选择机制。 P184

正如地球的环境在过去将近40亿年的时间里被微生物进行了塑型和设计改造,人类自身的功能、自身的进化21也被体内的细胞和体外的细菌“乘客”所携带的核心行星基因组进行了直接管控。 P185

生理反应驱使着人类寻觅食物,我们甚至被驱使着寻找那些吸引我们的食物,因为这些食物会给我们的细菌乘客提供营养。 P186

比如,一辆现代汽车装载的计算机系统和算法允许汽车根据环境做出“选择”,以便优化能源利用并保证乘客安全。 P187

我们可以将之加入核心行星基因组,以及无所不在的碳化学所组成的新陈代谢过程——这些直接起源于更深层的自然规律。 P188

这就是智力。 P189

人类的手、语言本领、杂食消化系统、社会动态:类似这些以及更多的性质被认为需要为人类能够生存下来而负责,并成为我们这类智力生物进化的关键。 P190

这一时期是一段长久的冰河期,明显地改变了整个星球的蔬菜、动物、温度适宜的气候区域等分布。 P191

但显然,他们的一部分仍然和我们在一起:欧亚大陆人的遗传密码包含1%~4%的尼安德特人基因。 P192

虽然目前存活的大部分哺乳动物都能在婴儿时期消化乳糖,但成年之后就失去了这一能力。 P193

正如十多万年前人类挣扎着才存活下来,人类的遗传史也注定不会一帆风顺。 P194

事实上,这得等到我们知道如何评估这颗行星上所有生命分支正在进化的智力的重要性,并且,最关键的是,确定那些“不成功便成仁”是否会在其他地方发生。 P195

比如说,我们对我们的宇宙状态表达迷恋与烦恼的方式就展现了这两点。 P197

我们也观测记录了重复性的季节变化、月相循环和缓慢的气候变化等伟大状况。 P198

如此广阔的宇宙导致不少人追随这种哲学学派,比如,公元前4世纪的思想家梅特罗多勒斯(Metrodorus)认为,在无尽的空间中仅有一个地球这样的地方是非常奇怪且不可能的。 P199

毕竟,如果我们在田园般的英格兰喝着下午茶,在礼拜日去教堂做礼拜,就没理由不相信在火星上会发生同样的事。 P200

但稍晚一些,大约在19世纪30年代,具有科学思想的苏格兰牧师托马斯·迪克(Thomas Dick)5做出了非凡的努力,来量化宇宙中其他地方存在生命的数量,而他之后也成了一名天文学家。 P201

没有图像有足够的分辨率,来帮助天文学家看到另一颗行星上是否有生物活动。 P202

在我们可观测的宇宙视界之内——自从大爆炸之后光行进了138亿年的距离,有几千亿个星系和超过10万亿亿颗恒星。 P203

在这种情况下,非常重要的一件事是,我们是否能处理拥有谨慎分析的大型宇宙的数学含义。 P204

牛顿采用了“流数”这个词来代表流动或变化的这个动作。 P205

后来,这些概念影响了所有现代科学。 P206

它倾向于认为太阳会在接下来的一天升起。 P207

假设你不小心将一颗红色的球滚过空荡荡的台球桌,它会停止在任何地方。 P208

这个公式可以用来计算个人在面对证据时是如何“相信”假设的,是如何算出“某一论点是正确的”的可能性或信心值的。 P209

除了随机取样造成的复杂性外,我的测试中还有一些系统性偏差问题。 P210

后验概率是上述情况更加直觉性的反转。 P211

比如,在医疗界,假阳性或假阴性大量存在。 P212

然而,它们可能全都错了,但是我们只想知道哪一个错得最少。 P213

对某些人来说,人类总结得出宇宙机理结论的方式仍然令人不安,因为它意味着没有理论是真正错误的——只是不如另一个好而已。 P214

自动系统交易股票期权的方式,设定商品和货物的阈值的方式——很大一部分都是由贝叶斯定律实现的,以此来决定结果的概率和信心值。 P215

我们需要什么样的线索来继续呢?这需要抽丝剥茧地找出最单纯的事实,这一点留下两条最简单的信息。 P216

但这是本末倒置的。 P217

这就回到了之前提到的有关地球生命的两条信息。 P218

然而,这也可能并不是常态。 P219

总共就12个人,在历史上存在过的大约1100亿现代人中,只有这12个人踏上了月球。 P220

这种程度的探索和对太空的占领,总是被寻找其他生命这样的动力所驱动。 P221

人类的普遍共识认为所有这些领域的生物都来自一个共同的祖先。 P222

不考虑这些细节,最终我们也会面临这样一种事实:生命是由更早的、在物种形成之前的生命形式转变而来的。 P223

结果,我们不得不试图从这些化石分子等价物中做出推测——比如现代DNA中解码的蛋白质结构,每一个都像是地球生命历史中无尽生物的微观地层副本。 P224

起初的巨病毒直径大约是750纳米,这使得它在病毒当中显得非常巨大。 P225

这就好像这些大型病毒是携带了老旧的工具箱却不被认可的机器。 P226

这意味着不大可能有持续的自然实验产生“新型”生命。 P227

如果你在捕获影子生物,但都不知道你的生物化学测试和分析是否有用,那将会没什么进展。 P228

砷原子和磷原子有着相似的化学性质,而磷在生物化学中是一种非常重要的元素。 P229

为了实现这一点,他们在磷含量不断降低、有着高浓度砷元素的液体中培养了细菌和古细菌样本。 P230

这对科学来说并不是一个黄金时代。 P231

贝叶斯的理论告诉我们,目前仍缺乏关键信息,包括生命在地球上或者宇宙中其他地方是否独立发生过不止一次。 P232

我们知道,确实存在这样的行星系统——一颗行星围绕着一对互相绕对方旋转的恒星旋转。 P235

这样的偏移会随着时间的流逝持续近一年,如果这颗行星的轴像我们地球的轴一样倾斜,那么日食的时间会随着每个冬至的到来发生显著的变化。 P236

但这只是一个例子。 P237

这丝毫不会消除他们的自豪感,他们会试图证明地球是独一无二的——毕竟,这就像是坐在房间里最好的位置上观察内部的下层世界中发条般的运动。 P238

围绕大型行星运动的卫星最有可能的物理配置就是自转与公转同步5。 P239

确实,来自另一半球的第一批现代探索家在横穿地表时,会惊讶地看见陌生的行星从地平线上升起。 P240

黑夜笼罩世界,在夜幕中的天空里,遥远的恒星似乎更加明亮,除了它们被行星盘以及它那鬼魅般的光晕(一道微弱的、闪烁的光环)遮住的地方——此时,行星的大气折射并反射着太阳光。 P241

这个另外的地球上的原住民们很快推测出,所有事物都围绕着太阳旋转。 P242

人们需要废寝忘食地研究这些问题,而最终,大部分问题都会让人担心数年,感到不安。 P243

仅仅半个世纪之后,学业有成的开普勒也受到类似想法的影响,至少工作了8年,来研究火星和其他行星的轨道。 P244

这可是非常梦幻的事,但现在我们知道了,我们的星系和宇宙是一个整体,里面挤满了其他的行星。 P245

不论好坏,我们自身的世界观都会时时陷入困境,因为一些最重要的线索淹没在我们所看到的周围的一切细节中。 P246

同样,如果火星处于一个更加椭圆的轨道中,那么有些人可能会轻易地打败开普勒,获得这样的殊荣。 P247

此外,星系的组成物没有一个是稳定的,它们也有轨道,跳着一曲三维的芭蕾。 P248

但“简单”和“复杂”之间的严格区分,就和我们之前在比较细菌、古细菌和真核生物(地球上的三大生命领域)时所遇到的一样。 P249

我们可以知道,地球上水的存在与太阳系中小行星、彗星和大行星的构造有关,还与地球轨道过去和现在的演变有关。 P250

此外,只有很少(如果有的话)其他行得通的选择。 P251

线粒体是个神奇的东西。 P252

如果像上述论据总结的那样,一系列相关的环境对生命来说是必需的,那么有很多行星和地球相似的概率是很小的。 P253

我对这一系列取决于“不太可能的”事件的推理感到焦虑。 P254

我将会进一步做出阐述。 P255

当乔和他的朋友找到他们的座位时,有人问他们是否介意换到距此约4.5米的某个稍微好点的位置,这样的话,问话这个人就能和家人坐在一起了。 P256

体育馆里有5万人,这个球偏偏就在正确的地方、正确的时刻到了他的手中。 P257

你和我在这里惊叹我们的存在是如此接近奇迹13,和乔惊叹他幸运地抓到球的概率,两者几乎没什么区别。 P258

不可避免的事件参与者有着高度特定却随机的结果,而这些参与者总会认为自己是万亿分之一的幸运儿。 P259

我们等不及想要真正证实或反驳这一想法了。 P260

事实表明,宇宙并不总是能够向观测者揭露其自身的。 P261

不管暗能量最终是什么,目前它占据了宇宙总物质和能量组成的70%,不管这些细节,它看上去就是要待在这儿。 P262

这种辐射是证明大爆炸的关键证据。 P263

事实上,这个时候恒星本身的历史是一个非常有趣的结合点。 P264

这样的过程能够把事情搅浑并能够模拟从星际黑暗中凝聚成的恒星——几乎和它们曾经做到的一样多。 P265

在这个想象中的遥远孤独的未来,星系上的原住民们可能会意识到他们的太阳只不过是千亿颗恒星中的一颗——就像银河系中我们自身的环境一样。 P266

认识到这一点后,我们应该准备好,来尝试一些新的策略,来推动除宇宙细节、地球稀有、生物掷骰和事后统计挑战之外的东西了。 P267

天文学家估算出至少有10万亿亿颗恒星占据了如此广袤的空间,而在过去几十亿年的时间里,还有更多的恒星不断地诞生又死亡。 P269

部分发现和理论认为生命是非常平凡、非常普遍的,而另一些则持相反意见。 P270

在地球上有比人类的体积和质量都要大的生物,比如鲸鱼和大树。 P271

我们已经看到了人类的系统在某些方面的与众不同之处。 P272

从广义的宇宙学来说,大概50亿或60亿年前,宇宙才从大爆炸时刻起开始减速。 P273

我认为这样的思想正在形成,最终将成为一条新的定律。 P274

如果生命仅存在于这样的条件下是一条宇宙规律,它就为人类带来了一些可能的宇宙意义。 P275

我们能够想象穿过这个交界处时,会有类似于电压差的感觉,电势的梯度形成了电流。 P276

从这种意义上来说,地球上的生命没有明显的特别之处。 P277

从我们的星系观测中可以知道,太阳并不是最普遍的恒星类型。 P278

其他因素包括两种原始生命形式的融合(比如线粒体),这种融合促使朝复杂生命的进化迈出了崭新的、似乎不可能但又非常必要的一步。 P279

因为这种多样性(multiplicity),我们特定的人类生物、进化史及其与行星环境的联系都非常独特——如果用足够精确的测量器来测量的话。 P280

但就我的思维而言,这种多样性并不是什么问题。 P281

它允许有大量和人类一样特殊的生命存在。 P282

大耳是一座矩形结构的望远镜,它比3个足球场还要大,地面上覆盖着金属板,由两个斜面类似栅栏的结构隔离开来。 P283

它揭露了恒星的光芒和星系间的氢气,当从太空中监测地球时,它能揭露我们大气层中的水分含量,甚至是大洋中的盐分。 P284

显然不可能是地球上的甚至地球轨道上的什么东西——正好经过的卫星或者太空任务。 P285

再一次地,无法解决这个悖论的问题是由于信息的缺乏。 P286

这是一种独特的组合。 P287

像这样的现象给我们带来了希望,如果我们越来越好地捕获到遥远世界的光线,或者利用恒星的背景光解析出它们的大气成分,我们可能会目睹这些生物标志。 P288

一部分挑战在于,将我们自身本土的环境从管控宇宙的根本参数中分离出来。 P289

这是因为那些规则相互反应的混乱方式本身就是那些规则的非线性作用。 P290

不难看出,这是一项压倒性的计算性和理论性挑战。 P291

我对这一点很乐观,因为我们的技术造诣在以一个惊人的速率持续加速。 P292

然而我们的太阳系可能太小了,没法提供更多培养皿。 P293

这样的生物策略不断地发展,我们从而能够探测到潜在的生物规律。 P294

我们能够超出人类所存在的宇宙环境吗?我们想要保持特殊但又无足轻重吗?参与这两项挑战的规则有点不公平。 P295

人类可触及的范围蓄意地延伸开来,远远超出了地球的范围。 P296

即使这信号不过是反应在光谱上的一些化学药剂,它也暴露了微生物形式生命的新陈代谢过程,暴露了存在更复杂生物的可能性。 P297

列文虎克一共给皇家学会和其他科学机构写了超过500封的信件来描述他的观测结果,这些观测结果包括第一例血细胞和精子细胞的观测。 P298

英国日志记载者塞缪尔·佩皮斯(Samuel Pepys)将其评价为“一生所阅书中最独特的一本”。 P299

这些条纹每一条的周长大概是一个人头发丝的厚度。 P300

Aristotle,Metaphysics,1073b1-1074a13,in The Basic Works of Aristotle,ed. Richard McKeon (New York: Random House,1941; The Modern Library,2001),882–83.3.这一章的很多细节都来自Thomas S.Kuh的The Copernican Revolution: Planetary Astronomy in the Development of Western Thought(-Cambridge/London: Harvard University Press,1957; rev. ed.,1983)中著名的延伸讨论,尤其是更深层地将“宇宙学”与整个科学框架和贯穿几个世纪的宗教联系了起来。 P301

5.正如我们所看到的,问题之一在于行星位置的计时,托勒密的模型假设所有运动都围绕本轮进行,而均轮维持着恒定的速度。 P302

这里没有望远镜,但有一些结构和设备可以让人通过肉眼来测量天体之间的精确位置和角度关系。 P303

13.这位意大利科学家利用两个镜片创造出了望远镜,从而直接观测到了遥远天体的正面图像。 P304

该假说认为太阳系形成于一大片旋转的、自转的、收缩的物质云中,可能第一次由伊曼纽尔·斯韦登伯格(Emanuel Swedenborg,对,就是那个神学家)于1734年提出,之后由伊曼努尔·康德(Immanuel Kant,对,就是那个哲学家)于1755年进一步完善,再之后拉普拉斯也在1796年描述了这一假说。 P305

20.英裔奥地利人邦迪(1919—2005)和弗雷德·霍伊尔及托马斯·戈尔德(Thomas Gold)一起工作,于1948年提出了稳恒态宇宙理论,并对相对论和天体物理做出了大量贡献。 P306

23.Brandon Carter,“Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology,”Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data;Proceedings of the Symposium,Krakow,Poland,September 10-12,1973,IAU Symposium No.63,ed.M.S. Longair(Dordrecht,Netherlands,and Boston: D.Reidel Publishing Company,1974),291–98.24.我并不是想要暗示关于人择原理有一大堆毫无意义的著作——只有一部分。 P307

可能性也来自用量子力学来解释“很多世界”,每一个亚原子事件都会产生一个平行宇宙。 P308

32.这一事实由几位科学家指出,包括物理学家斯蒂芬·温伯格(Steven Weinberg)。 P309

它也是主要国际天文台行政办公室的所在地,很多美国和欧洲国家的天文台都位于非常内陆的地方。 P310

所有在这片区域和这片区域之外的天体通常都被定义为超海王星。 P311

一个围绕太阳运动的天体与太阳光之间经历着相似的效果,形成视差:这一视觉误差看上去像是轻微地朝向它移动,而不是径向地经过它。 P312

如果两者结合,会互相湮灭,并恢复成电磁能。 P313

18.参见J. J. Hester等人所写的文章“The Cradle of the Solar System,”Science 304 (2004): 1116–17。 P314

28.更多细节,包括对我们刚萌芽的太阳系的影响,参见N. Dauphas和M. Chaussidon的精彩点评,“A Perspective from Extinct Radionuclides on a Young Stellar Object: The Sun and Its Accretion Disk,”Annual Review of Earth and Planetary Sciences 39 (2011): 351–86。 P315

在这个系统中,有非常接近太阳“类似物”的东西(有着类似组成物的恒星),但天体的运动和轨道可能不遵循类似情况(见下文)。 P316

36.究竟是哪一个还有争议。 P317

这是一种波发生相对位移时的频率变化效应。 P318

尽管如此,这一技术在感知行星(这些行星处于很广泛的轨道范围)方面是非常独特的,也提供了重要的行星丰富度的统计结果。 P319

此后,它在很多重要科学发现中发挥了重要作用,包括毫秒脉冲星、双脉冲星及金星表面的雷达图。 P320

关于“热木星”性质的相关成果参见A. Burrows,J. Budaj,I. Hubeny,“Theoretical Spectra and Light Curves of Close-in Extrasolar Giant Planets and Comparison with Data,” The Astrophysical Journal 678 (2008): 1436–57。 P321

20.S. Rappaport et al.,“Possible Disintegrating Short-Period Super-Mercury Orbiting KIC 12557548,”The Astrophysical Journal 752 (2012): 1.21.公平地说,并不能肯定人类找到了这样的系统,因为这样的数据是非常棘手的。 P322

T. Sumi et al.,and A. Udalski et al.,(the Microlensing Observations in Astrophysics [MOA]and Optical Gravitational Lensing Experiment [OGLE] collaborations),“Unbound or Distant Planetary Mass Population Detected by Gravitational Microlensing,”Nature 473 (2011): 349–52.27.很多已知的地外行星围绕着1颗恒星,而这颗恒星有1颗甚至2颗恒星相伴在更遥远的轨道上。 P323

32.我在另一篇文章中写过关于这方面的更多内容:C.Scharf,“Are We Alone?”Aeon Magazine,June 20,2013。 P324

作为对比,当时瑞典的高校教师一年的薪水大约为7000克朗。 P325

它是根据俄罗斯科学家亚历山大·李雅普诺夫(Aleksandr Lyapunov,1857—1918)的名字命名的。 P326

16.这一理论被称为“尼斯模型”,根据法国尼斯蓝色海岸天文台命名,该模型在这里被发明出来。 P327

我个人的预感是:更好的(3-D)气候模型可能能够通过更精确的行星气候描述来解决该问题。 P328

2.毫无疑问,这些估测数值会有区别。 P329

每一种都涉及很多化学步骤。 P330

11.这仍然是一个可能引起争端的议题。 P331

16.通过采用“宏基因组学”工具,环境的样本经过处理来测量所有生命都会使用的某些关键基因的基因多样性。 P332

该成果由M. Arumugam等人描绘,“Enterotypes of the Human Gut Microbiome,”Nature 473 (2011): 174–80。 P333

Finn表明这样的场景可笑极了:“我从来没有在水下笑得那么厉害过。 P334

29.我认为这一点在某种程度上来说是真的;然而,它也指出如果人类类型的智慧是如此伟大,为什么它似乎在地球上近40亿年的时间里只发生了1次?我并不确定这样的论点有多好。 P335

我在最后一章讨论了这一难题。 P336

我在此引用的资料来自D. R. Bellhouse的论文“The Reverend Thomas Bayes,FRS: A Biography to Celebrate the Tercentenary of his Birth,” Statistical Science 19 (2009): 3–43。 P337

例如,如果一个实验做了100次,有95次产生了某种特定结果,频率派会认为之后95%的实验都会产生这样的结果——他们并不分配概率。 P338

而“旅行者2号”会在29.6万年的时间里经过几光年之外的天狼星。 P339

21.这些小东西真的推翻了很多成见。 P340

一些生物确实会将砷吸收进有机砷分子中——比如说,某些海洋藻类和细菌。 P341

07 这里发生的事与众不同1.开普勒-47这一系统的发现于2012年宣布。 P342

4.在我们的太阳系中,木星有67颗卫星。 P343

人类已经身处太阳系某个地方,生活了4万~15万年,也许在未来的2万年内不会再出现。 P344

11.N. Lane and W. Martin, “The Energetics of Genome Complexity,” Nature 467 (2010): 929–34.复杂生命的进化之路的另一种讨论由J. A. Cotton和J. O. McInerney提出,他们认为是“生命之环”而非生命之树,参见:“Eukaryotic Genes of Archaebacterial Origin Are More Important Than the More Numerous Eubacterial Genes,Irrespective of Function,”PNAS 107 (2010): 17252–55。 P345

14.它确实是,并且一部分关键科学家还获得了2011年的诺贝尔奖。 P346

这是真实的物理距离,虽然人们仍然(错误地)认为这一距离是138亿光年。 P347

然而,在我开始写这本书时,我并不知道这会成为最终的结论。 P348

这些因素包括行星能够支持生命的比例,以及文明传播其存在的时间长度。 P349

我秘密(而又十分极客)的爱好之一就是试图跟宇宙交谈,想在一个无限的、巨大的世界中找到自己的位置。 P351

但它们非常逼真。 P352

为了从一开始就理解这一点,我要感谢我出色的经纪人,即Mullane Literary Associates的Deirdre Mullane,以及同样出色的《科学美国人》的编辑Amanda Moon、Farrar、Straus和Giroux。 P353

哲学家苏格拉底曾说:“浑浑噩噩的生活不值得过下去。 P354

(1)你可能好奇这是否与第一条公理不符。 P360

——译者注(4)表示其性质唯一,宇宙中没有与之相同的。 P361

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