O在天文学漫长的历史中,最伟大的辩论之一就是例外论与平庸论的较量——而现代最令人满意的事情之一,就是目睹平庸论的胜利出现。这场辩论不仅仅是抽象概念之间高尚的冲突,它塑造了我们人类评估自己在宇宙中的位置的方式。在很多重要的方面,它定义了我们如何衡量自身存在的价值。
在科学方面,,异常与足球评论或餐厅评论等日常用语的意思非常不同。与众不同就是独一无二,独来独往。平庸就是成为众多人中的一员,成为社会的一部分。如果地球是例外,那么我们可能是非常孤独的。在宇宙中可能没有其他像我们一样的智慧生物。也许没有其他适合人类居住的星球了。也许除了我们的太阳系外,根本没有其他行星。
如果地球是平庸的,逻辑是相反的。我们可能生活在一个充满行星的星系中,其中许多行星可能适合居住,其中一些实际上蕴藏着生命。在平庸的情况下,我们两足的小人可能不是唯一一个向太空深处窥视的有知觉生物,不知道是否还有其他人在向后窥视。
今天,最广泛的例外论被彻底推翻,因为天文学家发现了4150颗确认的系外行星,这一数字几乎每天都在增加。外星世界的名单包括各种各样的形态,其中许多在我们的太阳系中是没有对等的。这只是从我们银河系局部角落的恒星中采集的有限样本。
我们还没有必要的技术来找到一个类似地球轨道的类似物,一个类似太阳轨道的类似物,因此我们仍然不知道这样的世界有多普遍或罕见。关于外星生命的问题仍然悬而未决。我们所知道的是银河系是大量其他行星的家园。从这个意义上说,至少我们是肯定的实际上并不例外,地球肯定不是唯一的。
T宇宙平庸的概念由来已久,早于现代天文台。它早于17世纪望远镜的发明。它甚至比现代意义上的“科学”还要早,至少可以追溯到公元前5世纪希腊哲学家克拉佐梅纳(Clazomenae)的阿纳萨戈拉斯(Anaxagoras),他在雅典写作和教学。
阿纳萨哥拉斯提出宇宙由一种他称之为“无所不在的智慧”所统治理智,这是一套宇宙定律——艾萨克·牛顿万有引力理论的哲学祖先。在理智,自然元素被设定成圆周运动,分成不同的组成部分。太阳,一个燃烧的金属球,通过这个过程被抛向天空。恒星和行星也是如此。尽管阿纳萨戈拉斯的作品残存下来的东西是零碎的,大部分是二手的,但他似乎认为恒星是炽热的在一篇特别有趣的文章中,他进一步暗示了其他类似于地球的陆地的存在,并扩展性地提出“它们和我们一样,也有太阳、月亮和其他天体。”
外星生命的问题仍然悬而未决。我们所知道的是银河系是大量其他行星的家园。
在萨莫斯的阿里斯塔丘斯的哲学中,许多这样的思想以更现代的风格再现。公元前3世纪,阿里斯塔丘斯提出了已知的第一个太阳系日心模型,将地球从其长期以来假定的中心位置驱逐出去,并彻底改变了宇宙的秩序。用阿里斯塔丘斯自己的话来说,这种反传统的模式没有幸存下来的描述。幸运的是,他同时代的阿基米德提供了一个简洁的总结:
他的假设是:恒星和太阳是静止不动的,地球绕着太阳公转,太阳位于轨道的中央,恒星的球体与太阳位于同一个中心,是如此之大,以至于他所设想的地球所旋转的圆所占的恒星距离的比例,就像球体的中心所占到其表面的比例一样。
这最后一个想法,虽然在措辞上有些模糊,但却充满了意义。Aristarchus说,恒星离我们太远了,以至于我们看不到它们的视差:即使地球绕着太阳转一个大圈,它们也显得静止不动。其影响是双重的。首先,他设想了一个比地心系统所暗示的宇宙大得多的宇宙。第二,他重申并扩展了阿纳萨哥拉斯的推论,即恒星可能是其他太阳,这一次明确地说明了恒星在我们的天空中出现为固定的冷点所必需的大距离。
在希腊原子论者的哲学中,大量世界的萌芽可能性充分发展,最著名的是伊壁鸠鲁。他们不仅设想了其他星球,而且设想了其他整个星球科斯莫伊(宇宙系统)超越我们所知道的,每一个都遵循它所包含的原子的无情规则。伊壁鸠鲁与阿里塔丘斯差不多同时发表文章,宣称“世界的数量是无限的,有的像这个世界,有的不像这个世界。因为原子的数量是无限的……在它们的过程中会被带到更远的地方。”他的原子是数学和伦理结构,与当今物理学中物理描述的量子单位完全不同,但在伊壁鸠鲁走向无限宇宙的方式上,他听起来有着惊人的先见之明。
可悲的是,伊壁鸠鲁式的平庸光辉的顶峰之后,是漫长的退步,回到了狭隘的、以地球为中心的宇宙论。亚里士多德反驳道:“世界不能多于一个”,他的权威赢得了胜利。公元150年左右,克劳迪亚斯·托勒密甚至进一步缩小了科斯莫伊他将亚里士多德的物理学与最先进的恒星和行星观测相结合,形成了一个统一的以地球为中心的模型。托勒密的体系由一组嵌套的天体组成,摒弃了关于无限空间和其他太阳的奇异推测。根据托勒密的推算,包含恒星的最外层水晶球半径约为地球半径的2万倍,以现代标准计算,他的整个宇宙只有16万英里宽。
托勒密体系在宏伟方面所缺乏的,是在实用性方面弥补的。它结合数学上吸引人的圆周运动,以令人钦佩的精度预测了行星和恒星的运动。托勒密的天文学著作,后来被中世纪伊斯兰学者翻译为阿尔莫斯特(字面意思是“最伟大的”),统治了超过一千年。中世纪,托马斯·阿奎那(Thomas Aquinas)等著名神学家将托勒密体系与罗马天主教世界观相融合,巩固了他的权威。宇宙的最外层与天堂相等;亚里士多德的“原动机”使球体运动,与基督教的上帝成为一体。
从科学的角度来看,例外论显得贫瘠,而从神学的角度来看,例外论也显得弥足珍贵:只有一个地球,一个天堂,一个上帝。但人类想象力的火焰并不是那么容易熄灭的。一些中世纪的伊斯兰天文学家继续推测其他星球的存在。天主教的学者们也在突破界限。大约1450年——在乔丹诺·布鲁诺的神秘推测之前整整一个世纪,德国城市大学的哲学家和天文学家尼古拉斯写了关于无限空间的概念,这与托勒密的概念相矛盾。尼古拉斯在天主教的框架内阐述了他的观点,将无限作为上帝无限荣耀的自然推论进行探索,但他的哲学也保持了一个物理上无限的宇宙的可能性。
后来尼古拉斯·哥白尼出现了,平庸开始全面卷土重来。
F从表面上看,哥白尼是一个不可能使太阳系偏离轨道,并使天文学走上通往众多行星的现代道路的人物。瓦姆米亚是一个半自治的天主教小国,位于现在的波兰境内,他在那里担任教士,处理各种地方政治和经济纠纷。他是一个谦虚、受人喜爱的人物,并不特别以他有争议的观点而闻名。在专业上,他最显著的成就可能是在经济学和货币理论方面。然而,他头脑中有一种大胆的、修正主义的天文思想,这使他与众不同。
在1514年之前的某个时候,当哥白尼还在30多岁的时候,他写了一篇关于他的太阳系新模型的摘要。受阿里斯塔克斯论点的影响,以及他自己对托勒密体系在数学上的丑陋的强烈感觉,哥白尼让太阳回到中心,并让地球围绕太阳运转。他在他的朋友中间传阅了他的简短的文件,叫做《评注》,意图把它的论点扩展成一部日心说宇宙学的完整著作。的代表作,天穹的革命(《天球的革命直到1543年他弥留之际才出版。当一本完成的抄本被塞到哥白尼无力的手中时,他已经失去了知觉,并于当天去世。
美国和苏联的第一批太空探测器几乎一致地使太阳系似乎对生命充满了令人震惊的敌意。
正如通俗报道经常声称的那样,出版延迟并不是哥白尼害怕天主教会的简单问题。他更害怕教会的知识分子伙伴,亚里士多德哲学家,他担心(并非无理地)他们可能对这个远离欧洲知识分子中心的暴发户残忍。他还需要进行详细的数学分析,收集天文观测数据,以支持他仅在业余时间开发的理论。只有回想起来,这些恐惧才显得荒谬。事实证明,对根深蒂固的古希腊思想进行批判性反思的时机已经成熟。在它出版后的几十年里,天体运行论在整个欧洲被广泛阅读和讨论。丹麦著名天文学家第谷·布拉赫甚至将哥白尼描述为“第二个托勒密”
哥白尼的两个门徒在建立哥白尼的平庸思想中起到了至关重要的作用。哥白尼的平庸思想认为,地球并不是处于特权地位,而是整个宇宙的丰富性的代表。1575年,16世纪英国著名天文学家托马斯·迪格斯出版了《天文学》的第一本英译本天体运行论. 他补充了一些评论,以澄清哥白尼体系是太阳系的一个物理现实模型(不仅仅是一个计算技巧),他公开提出了以太阳为中心的宇宙可以无限大的观点。为了阐明这最后一点,迪格斯创作了一幅历史上第一次展示恒星如何在我们太阳系之外的无边无际的空间中散射的图画。
几年后,德国天文学家迈克尔·迈斯特林(Michael Maestlin)采用了哥白尼的日心说,认为它优于托勒密的日心说,并从他在Tübingen大学(University of Tübingen)担任教师的杰出地位,广泛传播了日心说。在他的学生中,最著名的是一个名叫约翰内斯·开普勒的聪明的年轻人,他从1609年开始就发现了行星绕太阳运行的轨道是椭圆的。这一发现彻底并最终粉碎了托勒密的幽闭水晶球。宇宙现在向所有的可能性和无尽的世界敞开了大门。
F从历史的角度来看,哥白尼的平庸观念在那里以惊人的速度传播开来。到了17世纪中叶,日心说在西方世界被广泛接受。到了18世纪,许多顶尖的知识分子不仅接受了“其他世界”的概念,甚至还接受了“其他世界”的概念有人居住的世界。西拉诺·德贝格拉克酒店月球的国家和帝国的滑稽历史该书于1657年出版,向读者介绍了想象中的月球居民。乔纳森·斯威夫特的格列佛游记(1726)和伏尔泰Micromegas(1752年),其中心人物来自一颗环绕天狼星运行的行星,随意地假设有多种有人居住的世界作为他们社会讽刺的背景。平庸盛行。
在科学方面,威廉·赫歇尔(可能是18世纪末19世纪初最著名的天文学家)赫歇尔是其他行星上普遍存在生命这一观点的坚定支持者。就在他发现天王星的前后,赫歇尔分享了他认为是月球上智慧生命的望远镜证据。他后来争辩说,所有的星球都可能有人居住;尽管听起来不太可能,他甚至提出太阳上有生命,蜷缩在覆盖其表面的发光云层下。
尽管其他许多研究人员并不那么热心,但每一代人都找到了地球以外生命的捍卫者。美国天文学家珀西瓦尔·洛厄尔(Percival Lowell)通过他关于火星上一个受到威胁的先进文明的通俗(尽管越来越古怪)著作,特别有效地将这些想法推广到了20世纪。像雷·布拉德伯里、亚瑟·C·克拉克、艾萨克·阿西莫夫和罗伯特·A·海因莱因这样的科幻作家通过他们对遥远世界上外星人的引人注目的想象,进一步普及了许多世界的平庸。
随着真正的太空时代的到来,这种乐观主义遭受了重大挫折。美国和苏联的第一批太空探测器的数据几乎一致地表明,太阳系似乎对生命充满了令人震惊的敌意。美国宇航局的水手2号在1962年飞过金星,发现这颗行星根本不是潮湿的丛林;相反,它是一个地球大小的消毒烤箱,有着破碎的大气,表面温度在华氏800度左右徘徊。两年后,水手4号飞过火星,向沮丧的行星科学家发回了贫瘠、坑坑洼洼的图像。1976年,美国国家航空航天局(NASA)向火星发射了一对海盗号(Viking)着陆器,对火星表面的生命进行了一次“幸运玛丽”(Hail-Mary)搜索。10亿美元的努力,相当于今天的50亿美元,没有产生任何确凿的生命迹象。
在维京海盗事件发生后的十年里,天体生物学家卡尔·萨根(Carl Sagan)积极地提出了许多可居住星球可能存在于其他恒星周围而未被发现的可能性,但寻找此类“太阳系外行星”的尝试一次又一次地被证明是失败的。几十年来,地球似乎有可能是一个真正的局外人。平庸之路直到1995年才恢复,第一次毫不含糊地发现了另一颗类太阳恒星周围的行星。这是一个比木星更大、比水星更热的怪兽,显然不适合生命存在,但这一发现为大预算开普勒太空望远镜及其后继者提供了获得批准所需的科学信心,包括新的TESS(凌日系外行星勘测卫星)。
这些任务表明,可能有超过一万亿颗行星散布在我们的银河系,其中包括数十亿颗大小和温度与地球相似的行星。麻省理工学院(MIT)的萨拉·西格尔(Sara Seager)是TESS任务的副主任,她公开设定了自己的终身目标,即找到500颗与地球相似的行星。“如果我们幸运的话,也许其中100个会显示出生物特征,”她说,指的是可能表明生命存在的数据读数。
有了这么大的样本,科学家们可以比较不同类型的支持生命的世界、不同的新陈代谢方式和不同的进化阶段。他们可以导航到一个全新的平庸水平,探索地球在整个有人居住的世界中的位置。但即使是单其他有生命的世界将在人类和宇宙其他部分之间建立一种前所未有的联系。
没有办法知道什么时候会有这样的发现。根本没有办法确定它会发生。但今天,宇宙平庸的前景比以往任何时候都更加广阔,在我们面前展现得更加诱人。
科里·S·鲍威尔是一位地球科学作家和编辑,也是《地球科学》杂志的联合主持人科学规则!他经常出现在推特上:@coreyspowell
改编自失落的行星:彼得·范德坎普和巴纳德恒星周围正在消失的系外行星约翰·温兹著,科里·s·鲍威尔作序。版权所有©2019麻省理工学院。
头像:NASA的复古风格海报庆祝最近在附近的红矮星TRAPPIST-1周围发现的七颗地球大小的行星








