第十章 永远的尽头
第十章 永远的尽头
有物混成，
先天地生。
寂兮寥兮，
独立不改，
周行而不殆，
可以为天下母。
音不知其名，
字之曰“道”，
强为之名曰“大”。
大曰逝，
逝曰远，
远曰反。
（中国，大约公元前600年）
老子（道德经·第二十五章）
在晴朗的天空中，高悬着一条引人注目的大道，它自身发光，灿烂辉煌，称为银河。沿着这条银河，众天神来到伟大的朱庇特的住所和他的堂皇的宫苑。这里正是声名显赫威力无比的天神之家园，我斗胆称之为伟大的天窗。
（罗马）奥维德《蜕变》（1世纪）
有些愚人妄称是造物主创造了世界，
这种信条实不可取，理应不屑一顾。
倘若是上帝创造了世界，
那在创世之前，上帝独自栖身何界？
上帝岂能无米成炊、创世而无需以物凭借？
倘若你说上帝先备料、后创世，
那你将永远不能自圆其说，而只能无休止地节节败退。
须知世界并非某人创造而成，
而是无始无终，如时间本身无缘无界。
正是基于这种理论……
——（印度）德富《伟大的故事》①（9世纪）
100亿或200亿年前，一件了不得的事情发生了--宇宙大爆炸，炸出了我们的这个宇宙。大爆炸为什么会发生，这对我们来说是最大的奥秘。毫无疑问，大爆炸确实发生了。现在宇宙中的一切物质和能量也许都以极高的密度——一种令人联想到许多民族文化中关于天地万物的种种神话的宇宙蛋——集结成完全无量纲的数学点。这并不是说把所有的物质和能量硬塞人当今宇宙较小的一隅，而是说，整个宇宙、物质和能量以及它们所充斥的空间、只占很小很小的一点体积，这就没有多少余地可供种种事件在其间发生了。
在那次巨大的宇宙爆炸中，宇宙开始了一种至今从未停止的膨胀过程。把宇宙爆炸描述为从外部观察到的一种膨胀泡，这容易引起误解。就定义而言、我们所说的外部其实什么也不是，所以最好还是从内部来考虑它。也许可以用想象中依附于空间运动结构且向各个方向均匀膨胀的格线来表示。当空间扩展时。宇宙中的物质和能量随之膨胀并迅速冷缩 那个过去和现在一样充满整个空间的宇宙火球的辐射，通过光谱——从γ射线到X射线再到紫外光，通过可见光谱的虹色，进人红外区和射电区、现在，用射电望远镜可以探测到那个火球的残骸。即从天空各处散发出来的宇宙本底辐射。在早期的宇宙中，太空是灿烂辉煌的。随着时间的流逝，太空的结构继续膨胀。辐射停息了。在普通可见光中。太空第一次变得黑暗起来了。就像今天这个样子。
早期的宇宙充满了辐射和最初由氢和氦组成的充实的物质团。这些物质团是由原始致密火球中的基本粒子形成的。如果当时附近有人去观察，那是几乎什么也看不见的。然后，少量气囊——不均匀的小囊开始增大。巨大而轻薄的卷须状气态云形成了。一群群发出隆隆响声的。缓慢旋转的物体，平稳地发着光，最后形成了含有亿万个闪光点的各种天体。宇宙中最大的可辨认的结构就这样形成了。我们今天见到了它们，我们自己就居住在它们中一个默默无闻的角落，后来，我们把它们叫做星系。
在大爆炸发生约10亿年之后，大概是因为大爆炸本身的非均匀性，宇宙中的物质形成了略微凹凸不平的块状分布。物质在这些块状结构中比在其他地方更为稠密。它们的引力把附近大量的气体引向它们，从而增大了必将成为星系团的氢和氦的云。后来，极小的初始的非均匀性又使得物质形成了坚固的凝块。
当引力坍缩继续时，因为角动量守恒，初生星系的旋转便不断加快。有的变平，在离心力不能抵消重力的地方，沿着自转轴把自己压扁。这些就变成了第一个漩涡星系，即一种在广袤太空中快速旋转着的轮状物质。其他一些引力较弱或自转初速度较小的原始星系只稍微变平，结果变成了第一批椭圆星系。因为万有引力和角动量守恒这些简单的自然定律在整个宇宙都一致不二，所以宇宙中有相类似的星系存在，就好像用同一个模子冲压出来的一样。为地球这个微观世界中的自由落体和花样滑冰尽力提供理论根据的物理学，造就了宇宙这个宏观世界中的种种星系。
在新生星系里，小得多的云块也经历了引力坍缩，内部温度变得非常高，激发了热核反应，第一批恒星也就开始运行。灼热而巨大的年轻恒星迅速演化，像浪子一样，毫不在意地挥霍其氢燃料资源，很快就在辉煌的超新星爆炸中结束了它们的生命，将热核尘埃——氦、碳、氧和种种较重的元素——还原为不断生成一代代新恒星的星际云。大量早期恒星的超新星爆炸，在紧邻的气体中产生了连续重选的冲击波，挤压着星系间的媒介物质，从而加速星系团的形成。引力是有机必乘的，即使是很小的物质凝块，它也会使之扩大膨胀。超新星爆炸的冲击波也许已经以各种规模促成了物质的增大，宇宙演变的史诗已经开始，即开始了对大爆炸产生的下列气体物质的凝缩进行分类：星系团、星系、恒星、行星，还有最终出现的生命，以及能认识一点导致生命起源奇妙过程的智慧生物——人。
今天的宇宙充满各种星系团。其中有些只是几十个星系毫无意义的、微不足道的集合体。被亲切地称之为“本星系群”中只包含两个还算大的星系，即两个漩涡星系：银河系和M31。其他星系团则大到含有数以千计的相互吸引旋转的巨大星系群。有线索表明，室女座星系团含有成千上万个星系。
从宏观着眼，我们居住在一个充满星系的宇宙之中，这些星系是1000亿个宇宙形成和衰变的优美楷模，有的井井有条，有的杂乱无章，二者都一目了然：正常的旋涡形，与我们地球视线成不同角度的旋臂（从正面我们见到的是旋臂，从侧面看还可以看到贯穿旋臂中心的气体，如尘埃所形成的暗带）；棒旋星系，有一条气体尘埃和恒星的河，流过中心并连接两头的旋臂；稳定的椭圆巨星系，包含上百万颗恒星，因为它们已吸收或与其他星系汇合，因此变得非常大；许多矮椭圆体，星系中的矮子，每一个包含有千百万无足轻重的太阳；许许多多各种各样的神秘的不规则星系，表明了在星系世界中有许多已出现毛病的地方；而互绕星系如此接近，以致它们的边缘因它们的伴星系引力作用而扭曲，还有这样的情况，引力拉出一条条气体和恒星的长条，成为星系间的桥梁。
有些星系团中的成员星系是按球面几何体排列起来的，它们主要由椭圆体组成。其中又常以一个巨椭圆体（即假定的银河野人）处于支配地位。其他那些以更无规则的几何体排列的星系团，比较而言，拥有相当多的旋涡形和不规则形的星系。星系碰撞的结果，改变了原始球状星系团的形状，同时可能促进从椭圆形往旋涡形和无规则形演变的过程。星系的形态及其数量足以向我们讲述一个可能是最为壮观的有关古代事件的故事，一个我们刚开始阅读的故事。
高速计算机的发展，使我们有可能对几十或几万个集体运动点进行数值实验，每一动点代表一颗恒星，每个星都处在其他诸点的引力作用之下。在某些情况下，在已扁化为圆盘的星系中，旋臂完全以其自身的力量而形成。偶尔也有个把旋臂是由两个各自足足含有几十亿颗恒星的星系间的近距引力冲突而造成的。通过这种星系而弥漫扩散开来的气体和尘埃，会互相碰撞而变暖。但是当两个星系碰撞时，由于一个星系主要是空虚的，而且各恒星间的空间距离又很大，所以恒星就像子弹穿过蜂群一样。毫不费力地互相穿越。虽然如此，星系的外观还是会发生严重的变形。一个星系对另一个星系的直接撞击，能使该星系的成员恒星流入星系际空间，这样。一个星系就瓦解了。当一个小星系在正面撞上一个较大的星系时，它能产生一个最壮丽罕见的不规则星系，一个跨度达数千光年宽的环形星系，反衬着星系际空间的天鹅绒背景。它是星系池中一种飞溅、崩裂瓦解后的恒星的一种暂时的外貌。一个被拔除了核心的星系。
不规则星系的结构不清的黑斑，漩涡星系的旋臂，以及环形星系的环面，在宇宙影中只闪现在不多的几个镜头中，然后就消散了，而后往往又重新形成。我们感觉中的星系是极重的坚固天体，这其实是一种错觉。它们是由1000亿个星状成分组成的流体结构。正如一个人。他是由100万亿个细胞组成的集合体，很有特征地处于合成和衰变间的稳定状态，整个人体大于其各部分的总和。星系也是这样。
星系中的自杀率很高。强大的X射线源、红外辐射和射电波源就是一些近例。距离约有数千万或几亿光年远。它们有着极度发光的核，在光亮中波动达数星期之久。有些显示出辐射流、1000光年长的羽状物和在混沌中的尘埃盘，这是一些正在炸毁自己的星系。在诸如NGC625和M87一类的巨形椭圆星系的核中、可能存在质量比太阳大几百万倍到几亿万倍的黑洞。在M87里面。有些从比太阳系小的区域来的质量巨大、密度极高而体积又很小的东西，像钟表似地在持续活动，并且呜呜作响。黑洞很复杂，而在数10亿光年之外则是更为混杂的天体——类星体，它们可能是一些年轻星系的大爆炸，即自宇宙大爆炸本身发生以来宇宙史上最大的事件。
“Quasar”（类星体）这个词是“quasi-stellar radio source”（类—恒星的射电源）的缩略词。在它们并不都是强大的射电源这一事实弄清楚后、它们就被称为QSOs（类恒星天体quasi-stellar object）了。因为它们表面像星，所以人们曾自然而然地认为它们是我们这个星系中的恒星了。但用分光仪对它们的红移现象进行观察表明。它们的距离可能极为遥远。它们似乎朝气蓬勃地参与了宇宙的膨胀，有些正以90%的光速退离我们。如果它们确实非常遥远，那么它们必定本身就极为明亮。才可能在那么远的距离外还能被看见，其中有的就像1000颗同时爆炸的超新星一样亮，正如“天鹅座X—1”一样，它们的迅速波动，表明它们的巨大亮度被封闭在一个很小的容积内。这样它就小于太阳系的体积了。一定有某些巨大的活动使类星体内的能量大量外泄。对此有各种假说，其中包括（1）类星体是巨型的脉冲星、有一个与强磁场相连的迅速自转的超大型的核；（2）类星体是由于密集于星系核心内的数百万颗恒星多次碰撞而撕开了其外层。把巨大恒星内部高达1O亿度的温度暴露在整个视野之下而出现的；（3）一个与此有关连的观点是：类星体也是一种星系，在这种星系内，恒星如此紧密地聚集在一起，以致一个类星体内的超新星爆炸会掀掉另一个类星体的外层而使它变成一颗超新星，从而产生恒星链锁反应；（4）类星体是从始至今日还多少保存于类星体内的物质和反物质相互间的激烈的湮灭中获得动力的；（5）类星体是一种当气体、尘埃及恒星落入该星系核中的巨大黑洞时释放出来的能量，这个星系本身也许就是较小的黑洞长年累月的碰撞和凝聚过程的产物；（6）类星体是作为黑洞的反面的“白洞”，一种使注入宇宙其他部分甚至别的宇宙的大批黑洞中去的物质汇集和显示的过程。
在考虑类星体时，我们遇到了许多深奥的秘密。不论类星体爆炸的原因何在，有一点似乎是很明显的：这样的极端猛烈的事件必定造成不可言状的大破坏。在每次类星体爆炸过程中，都有几百万个世界——其中有的世界有生命和能够理解所发生的事件的智力存在——可能被彻底毁灭。对星系的研究揭示了宇宙的秩序和宇宙之美，同样也向我们显示了一种至今连做梦也想象不到的剧烈的混乱。我们能生活在允许生命存在的宇宙中，这是非同寻常的；我们生活于其中的是一个毁灭星系，毁灭恒星和毁灭种种世界的宇宙，这也同样是非同寻常的。这个宇宙对诸如我们人类这样的微不足道的生物来说，似乎既无善意，也无恶意，只是漠不关心罢了。
甚至像银河系那样，看起来彬彬有礼的行星，也自有其激动起舞的时候。射电观察表明，有两片足以制造几百万个太阳的巨大氢云从银心骤然跌落，就好像那儿不时在发生轻度爆炸似的。一个在地球轨道上运行的高能天文台已经发现，银心是某种独特的γ射线谱线的巨大源泉，这完全符合那种认为在银心隐藏着巨大黑洞的观点。像银河系这样的星系也许正处于不断演化进程中的稳重的中年；这种星系，在其激烈的青春期中包含有类星体和爆发星系，因为这些类星体距离如此遥远，以致我们见到的只是它们的青春期，是它们几十亿年前的模样。
银河系的恒星运动起来优美雅致，自成流派。球状星团冲过银面，并从另一边出来，此后，它们就降低速度，返身冲回。如果我们能够尾随一个个具体的恒星看它们在银面上疾驰的独特运动，就会发现它们像是一锅炒玉米花。我们从未看见某个星系较明显地改变其形式，这是因为这个变化过程需要很长时间。银河每自转一次要2．5亿年。如果我们使之加速自转，我们会见到银河系是一个活动的、几乎是有机的实体，有几分像一个多细胞有机体。星的任何一张天文照片，只不过是它笨重缓慢的运动和演化过程中某一阶段的一张快照而已。②星系内部区域像固体一样自转。但是，此外其外层地区的自转运动逐步变慢，就跟太阳周围的行星遵循开普勒第三定律而自转一样。它的旋臂有缠绕其核的趋向，并且旋涡在不断紧缩，而气体和尘埃则以更大密度的旋涡型式而聚积，它们又成了那年轻、炽热和光亮的恒星的形成场所，这些恒星勾出了其旋臂外形的轮廓。这些恒星照耀1000万年左右，只相当于银河系自转周期的5％。但当那些勾出了旋臂外部轮廓的恒星燃烧殆尽时，新的恒星和相联星云便随后形成，而旋涡型式则持续不变。那些勾勒出旋臂外部轮廓的恒星的生命比银河自转一次的时间短得多，留下的只有旋涡型式。
绕银心转动的任何一个特定恒星的速度，通常与旋臂中恒星的速度不同。太阳一直以每秒200公里（大约每小时50万公里）的速度绕银河系中心旋转，而它进出旋臂的速度则经常是前者的20倍。平均说来，太阳和它的行星在一个旋臂里要花4000万年时间，在外面要花8000万年时间，进去还要花4000万年，循环往复。旋臂勾勒出最近正在形成的许多新恒星的区域，但并不一定是像太阳一样的中年恒星所在的区域。在这个纪元，我们住在旋臂之间。
太阳系穿过旋臂的周期也许对我们具有很重要的影响。大约在1000万年前，太阳从猎户旋臂的谷德带中出来。猎户旋臂现在的距离略远于1000光年（猎户臂的内部是人马座臂；而英仙座臂则在猎户座臂之外）。当太阳穿过旋臂时，与现状相比则更能进入气体星云和星际尘埃云、并更可能遇到次星质量的天体。已经有人提出，我们行星上的主要冰川期，也许是由于太阳和地球间星际物质的介入造成的。大概每隔1亿年左右重现一次。W·纳皮尔和S·克拉波已经提出太阳系中的许多卫星、小行星、彗星和绕行星旋转环，曾在星际空间自由徘徊，直到太阳冲过猎户旋臂时，它们才被捕获。虽然这也许不大可能。但却是一种引人入胜的想法，也是能测定的。我们所要做的一切，就是设法得到像火星的内卫星或彗星那样的取样，然后检验其镁同位素。相当丰富的镁同位素，（都有相同数目的质子。但有不同数目的中子）取决于产生了镁的任何特殊标本的恒星核聚变事件的精确结果。其中包括邻近超新星爆炸的时限。在银河系的不同角落，本会出现事件的不同结果，并总会出现不同比率的镁同位素。
大爆炸的发现和星系的退行，来自一种叫做多普勒效应的常见的自然现象。对于声物理学的多普勒效应，我们是习惯的。从我们身边疾驰而过的汽车，当司机按响喇叭时，司机在车内听到的是一种固定音调的平稳的嘟嘟声；而我们在车外听到的则是音调的特有变化。在我们听来，喇叭声从高频向低频逝去。以每小时200公里的速度行驶的一辆高速汽车，几乎是空气中一高一低、一高一低的连续波，波与波离得越近，音调就越高。如果一辆汽车驶离我们而去，它便拉长了声波，在我们看来，它便使声波降到较低声调，产生了我们所熟悉的特有的声音。如果汽车向我们驶来，声波就会被压缩，其频率就增高，我们就会听到一阵高音调的声音。我们闭上眼睛也能从其音调的变化来推定汽车的速度。
多普勒效应。一个静止的光源或声源发射出一组圆形波。如果其源从右向左移动。波的中心便由1渐进到6。在B处的观察者看到波拉长了，而在A处的观察者则看到波缩短了。远去的源被看做红移（波长拉长）近来的源被看作蓝移（波长缩短）。多普勒效应是宇宙学的关键。
光也是一种波。与声音不同的是，光极易穿过真空。多普勒效应在此也起作用。如果汽车由于某种原因向前方发射出一束纯黄色的光，而不是发出声音。那么汽车向我们逼近时，光频就会稍微降低。在通常速度下一这种效应难以觉察。然而，如果设法使汽车以几分之一的光速行驶，我们便能观察到向高频变化的光色，即当汽车逼近我们时，光色接近于蓝色，当汽车退离我们时，这向低频变化的光色就接近于红色。我们能觉察到以非常高的速度向我们逼近的天体具有蓝移的谱线色彩；以极高速度退离我们的天体则具有红移谱线。③在遥远星系谱线中观察并解释为多普勒效应的这种红移，是宇宙学的关键。
本世纪初，为眺望当时还是晴朗的洛杉矾上空，以便发现遥远的星系的红移现象，在威尔逊山上建造世界上最大的望远镜。望远镜的大部件必须运送到山顶上，这项工作是由骡马队干的。一位名叫弥尔顿·哈马森的年轻骡皮商，帮助把望远镜的机械和光学设备、科学家、工程师以及种种显贵人物运送上山。哈马森经常骑马指挥他的骡马队。马鞍后边站着他的白色小猎犬，它的前爪就搭在他的肩膀上。他是一个刁着烟斗的杂工、一个赌场老手、弹子戏行家，是一个当时被称为好对妇女献殷勤的男子。他受的正规教育不过8年，但他聪明好奇、天生好学，对被自己艰难地运到高山顶上去的设备很感兴趣。哈马森那时与天文台一位工程师的女儿相好，而这位工程师看到自己的女儿看中一个只甘当骡皮商而没有更大抱负的小伙子，便持保留的态度。因此，哈马森在天文台干一些杂活，诸如电工助理、看门、擦地板等。真是无巧不成书，一天夜里，值夜班的望远镜助理身感不适，便问哈马森是否可以暂代他的岗位。哈马森便趁机显露了他对于仪器的精湛技巧，小心照管好仪器，结果很快成为一名固定的望远镜操作员和助理观察员。
第一次世界大战后，埃德温·哈布尔（扫校者注：即埃温德·哈勃，哈勃定律的提出者）来到威尔逊山，并且很快就出了名。他是一位文雅、善于交际的天才学者，说话带有浓厚的英国腔，在短短一年里就获得牛津大学的罗兹（Rhodes）奖学金。正是这个哈布尔，提出了这样一个确定的论断，即：旋涡星云实际上就是“宇宙岛”，像我们自己的银河系一样，是由无数个恒星组成的集合体。他计算出了用来测量星系距离所需的恒星标准烛光。哈布尔和哈马森合作得很好，是一对难得的和谐共事的望远镜工作者。他们效法洛韦尔天文台天文学家V·M·斯莱弗，开始测量遥远星系的光谱。不久，哈马森就明显地表现出比世界上任何一个职业天文学家更具有才智去测得遥远星系的高质量的光谱。他成了威尔逊天文台的正式工作人员，学会了他工作上所需要的许多科学基础知识。他逝世时颇受天文学界的尊敬。
来自某个星系的光是该星系内几十亿颗恒星所发射的光的总和。当光离开这些恒星时，恒星最外层的原子就吸收了它的一定频率和某些颜色。最后，这些光谱线向我们表明数百万光年远的恒星含有与我们的太阳及其邻近恒星所含的相同化学元素。哈马森和哈布尔惊奇地发现．所有遥远星系的光谱都有红移，他们更为惊讶的是，星系离我们越远，谱线红移就越多。
对红移的最明确的解释要依据多普勒效应：星系在远离我们，星系离我们越远，其远离速度就越大。但是，星系为什么会逃离我们呢？难道我们在宇宙中所处的位置有什么特殊，银河在星系社会生活中似乎表现了某种漫不经心而又令人不快的举动吗？似乎更为可能的是，宇宙本身在膨胀，从而影响了星系。逐渐澄清的事实是：哈马森和哈布尔发现了大爆炸——它即使不是宇宙的起源，至少也是宇宙起源的最新化身。
几乎所有的现代宇宙学——特别是关于膨胀宇宙和大爆炸的观点——都是基于这么一个观点的，即：遥远星系的红移是多普勒效应，并起因于它们的远离速度。但是，自然界中还存在着其他种种红移。例如引力红移，在这种红移中，有一种离开强引力场的光，必须做许多功才能摆脱强引力，这样，它在其行程中便失去能量。这是一个被遥远的观察者理解为逸散光移为较长波长和更红颜色的过程。因为我们认为在某些星系中心可能有一些巨大的黑洞，所以这是对它们红移现象的一种可信的解释。然而，观察到的特殊谱线经常具有非常轻薄的扩散气体的特色。附近黑洞并非一定出现很高的密度。或者，红移也许是多普勒效应，并不是由宇宙的一般膨胀引起的，而是由一个较小和局部的星系爆炸引起的。不过。这么一来，我们就应指望飞向我们的爆炸碎片与飞离我们的一样多，指望蓝移与红移一样多。然而，不管我们把望远镜对准本星系群以外的多么遥远的天体，我们实际上看到的几乎只有红移，别无它物。
不过，关于从多普勒效应到星系红移以及宇宙在膨胀的推导是否完全正确。一些大文学家对此抱有吹毛求疵的怀疑态度。天文学家霍尔顿·阿尔普发现了种种不可思议的和混乱的情形，即：处在明显自然共生组中的一个星系和一个类星体，——或一对星系，具有极不相同的红移。偶尔似乎有连结它们的气体、尘埃和恒星桥的存在。如果红移是由宇宙的膨胀而引起的。那么极不相同的红移寓示着极不相同的距离。但自然连结着的两个星系几乎不可能又彼此离得很远，有时竟相隔有10亿光年远。持怀疑态度的人说这个共生的说法纯属统计学上的认识。例如。邻近亮星系和遥远得多的类星体只是偶尔沿视线排列。每个都有极不相同的红移和极不将同的远离速度；它们之间并没有真正形体上的联系。这种统计排列一定会不时地偶尔发生。这种争论的中心在于巧合的数目是否大于偶然的数目。阿尔普提到了其他情况，在这些情况下，红移小的星系的两侧有两个具有几乎相同的大红移的类星体。他认为，类星体不在宇宙论距离上，而被处在“前景”的星系或左或右地逐出去。这种红移是某种尚未探明的作用过程的产物。持怀疑态度的人论证了偶然巧合的排列和传统的哈布尔——哈马森对红移的解释。如果阿尔普是正确的，那么，用来解释遥远类星体能源的外来机理——超新星链式反应、超大黑洞等等——就证明是没有必要的了。那么，类星体就不一定是非常遥远的、这就需要某些其他外来机理来解释红移。在任何一种情形中，太空深处都正在发生着一些非常奇怪的事。
用多普勒效应解释的具有红移的星系视退离，并不是大爆炸的惟一证据。独立而又相当有说服力的证据来源于宇宙黑体背景辐射，即来源于以我们纪元中所期望的强度，相当均匀地来自宇宙中的各方向电波模糊的静电干扰，以及来自现在实际上冷却了的大爆炸的辐射。但在这点上也同样存在着令人困惑的东西。用U—2飞机把敏感的无线电天线送到接近地球大气层顶部所进行的观察已经表明，背景辐射大体上在所有方向都一样强，好像大爆炸火球相当均匀地膨胀一样，具有很准确。很对称的宇宙起源。但背景辐射一经更精确的检查，便证实并非完全对称。如果整个银河系（也许还有本星系群的其他成员）以每小时100多万英里（每秒600公里）的速度朝室女座星系团疾驰，则有一个可能被理解的很小的系统效应。以这种速率。我们将在百亿年内到达室女座星系团，那么研究河外天文学也就会容易得多了。室女星团是已知的最丰富的星系集团，充满了旋涡、椭圆体和不规则体，真是天空中的上个珠宝盒。但为什么我们会朝着它疾驶而去呢？乔治·斯姆特和他的同事们进行了这些高空观察，指出在引力作用下，银河系正被拖向室女座星团的中心，该星团有着比我们以前已探测到的多得多的星系；更令人惊讶的是，这个星系团具有巨大的容积，能跨越10亿或20亿光年远的巨大空间。
可探测的宇宙本身只有数百亿光年宽，要是室女座群星有一庞大的超星系团，那么在遥远得多的距离中大概还有其他相类似的超星系团存在，相对来说，要探测到这类超星系团就更困难了。在宇宙生命史中，初始引力多相性显然没有足够时间来聚积似乎存在于室女座超星系团中的大量的物质，因此，斯姆特试图得出这么一个结论，即大爆炸的一致性要比他从其他观察中所发现的少得多，宇宙中的原始物质是以多块状播散开来的（某些小块度是在预料之中的，而且甚至确实是了解星系的凝缩时所必需的。但在这个尺度上小块度却是一种意外）。或许只能通过设想有两个或更多个几乎同时发生的大爆炸，才能解答这个难题。
即使对膨胀宇宙和大爆炸的整个描述是正确的，我们也一定还会遇到更加棘手的难题。大爆炸时的种种情形是怎样的呢？在此之前发生过什么情况呢？是否有一个极小的宇宙，它没有任何物质，然后物质突然从虚无中冒了出来？那一切又是怎样发生的呢？许多民族的文化惯于用上帝从虚无中创造世界来回答这个问题。但这种解释只是暂时成立的。如果我们有勇气打破砂锅问到底的话，当然我们就要接着提出上帝又是从哪儿来的问题，要是我们觉得这是一个无法解答的问题那为什么不直截了当地断定：宇宙的起源同样也是一个无法解答的问题呢？换一句话说，如果我们认为上帝一直就固有存在，那为什么又不直截了当地肯定宇宙也是一直就固有存在的呢？
每一种民族的文化都有其创世之前和创造世界的神话，这些神话往往又配上神明或安排一个“宇宙蛋”。通常，宇宙又被天真地想象为遵循人或动物的先例。这里列举5个太平洋海盆区的神话，这些神话的复杂程度各不相同：
最初，一切都在永恒的黑暗中休眠：夜幕就像不能穿越的灌木丛一样笼罩着一切。
中澳大利亚阿拉达族创世祖神话
一切都处于悬疑之中，平静而默然；一切都静止不动；天空浩瀚而空荡。
玛雅族克丘亚人神话
那·阿里安像一朵在虚无中飘浮的云彩一样，孤独地坐在太空之中。他不睡，因为不知睡为何物；他不饿，因为他不知饿为何感；于是他就这样不吃不睡地过了很长时间，直到一个思想在他脑海中浮现。他自言自语地说：“我要创造出一件东西来。”
吉尔伯特群岛迈亚纳岛神话
起先有一个很大的宇宙蛋。蛋内是一团混沌：这混沌中漂浮着发育不全的神圣胚胎盘古。盘古从宇宙蛋中迸发出来。后来，身材比现在任何人大4倍，手握他用来开天辟地的锤子和凿子。
中国的盘古神话（大约3世纪）
天空和大地成形之前，一切都含混而无形……那些清澈而轻盈的东西飘扬而上，变为天空；而那些混浊而沉重的东西凝固下来，变为大地。那些纯洁、精细的物质很容易聚集在一起，而那些沉重混浊的物质则极难凝固成形。所以，天空先完整地形成了，而后才形成大地。当天空和大地在虚无中接合起来时，一切都还是原始而朴素。就这样，未经任何创造，事物就出现了。这就是大同。一切事物都出自这个大同，但都变得互不相同了……。
中国《淮南子》（大约公元前1世纪）
这些神话歌颂了人类的胆识。这些神话与我们关于大爆炸的现代科学神话之间的主要差别在于，科学是自问自答的，我们能进行实验和观察来验证我们的设想。而那些关于创世的故事只值得我们深深地敬佩。
人类各种文化都喜欢自然界中的循环现象。但是，有人认为，如果神不授意于它们，那些循环又怎能出现呢？如果在人类漫长的岁月中存在着循环，那么在永恒的神境里就不可以有循环吗？在致力于阐明宇宙本身经历了许多次，实际上无限多次的消亡和再生方面，印度教是世界上惟一享有盛誉的宗教。它是惟一的一种，其时间尺度无疑是偶然地与现代科学宇宙学的时间尺度相一致的宗教。其循环周期是我们平常的一天一夜到婆罗门的一天一夜，86.4亿年，比地球或太阳的年龄还长，大约是大爆炸发生以来的时间的一半，而且还有长久得多的时间尺度。
有一种十分引人的深奥信念，说宇宙只不过是一种神的梦境，这神在100个婆罗门年后，自己将消失在无梦的睡眠中。宇宙随着神而消失，直到另一个婆罗门世纪时，他动起来，重整旗鼓又开始做伟大的宇宙梦。同时，别处还有无穷多的其他宇宙，各有自己的神在做着各自的宇宙梦。这些伟大的设想被另一个或许更为伟大的想法所冲淡。据说，人不可能成为神梦的对象，相反，神却能成为人梦的对象。
印度有许多神，并且每个神又都有多种表现形式。11世纪铸造的青铜像就铸有主神湿婆的几种不同化身。这些不同化身中最高雅、最尊贵的就是体现每个宇宙周期之始创造宇宙的一种化身，即称为主神湿婆的宇宙之舞。在这个叫做纳塔拉亚，即舞王的化身中，湿婆神有4只手。其右上手中拿着的是一面其声音就是创世音的鼓；其左上手中拿着的是火舌，暗示新近创造的宇宙会在数十亿年后被彻底摧毁。
我喜欢把这些深奥而动人的图像想象为现代天文学的前兆。自大爆炸发生以来④，宇宙很可能一直在膨胀，但绝非表明它将长此不懈地膨胀下去。这种膨胀过程可能逐渐减慢，停止下来，然后便自行收缩。如果宇宙中的物质少于某一临界量，退行星系的引力就不足以使膨胀停止下来。这样，宇宙就会永远失去控制。但如果宇宙中的物质比我们所见到的要多，比如说藏在黑洞或藏在星系之间的热而不可见的气体中，那么，宇宙就会因引力作用而保持一体，略带一个印度式的连续周期，膨胀之后出现收缩，宇宙之外还有宇宙，宇宙是无终结的。如果我们生活于其中的是这么一个不断地膨胀、收缩、再膨胀、再收缩的振荡宇宙，那么，大爆炸就不是宇宙的创始，而只是前一个周期的终结，也就是宇宙最新化身的毁灭。
上述两种现代宇宙学没有一种能让我们十分喜爱。其中一种认为，宇宙是以某种方式在100亿或200亿年之前被创造出来的，永远不停地膨胀，星系互相远离，直到最后一个星系在我们的宇宙地平线上消失为止。那样一来，星系天文学就无事可干了。恒星冷却并且消亡了，物质本身腐烂了，宇宙则成了一缕冷薄的基本粒子的烟雾。另一种学说。即振荡宇宙学说则认为，宇宙既无始也无终。我们处在宇宙死亡和再生的无限循环之中，没有任何信息流过这种振荡的顶峰。宇宙前一化身中演化了的星系、恒星、行星、生命形式或者文明，无一能够徐徐地进入顶峰，颤悠悠地飘过大爆炸而为我们现今的宇宙所知。两种宇宙学说所论的宇宙命运，似乎有点令人失望，但我们可以在有关的时间表中获得安慰。这些事件的发生需要数百亿年或更多的时间，而人类和我们的子孙后代——无论他们是些什么人——在宇宙消亡前的数百亿年里能够完成许多光辉业绩。
如果宇宙确实振荡，那便产生了更奇怪的问题。一些科学家认为，当膨胀之后收缩的时候，当遥远星系的光谱都发生蓝移的时候，因果就会颠倒，效应会先于起因，就好像先有涟漪从水面一点向四处蔓延，而后我才投石于池塘中；也好像先有出现火把熊熊燃烧而后我才点着它。这种因果倒置意味着什么，对此，我们不能不懂装懂。难道人们能在同一时间中从坟墓中诞生，并从母腹中别世吗？时间会倒退吗？提这些问题有什么意义呢？
科学家们极想知道的是：从收缩到膨胀的转换过程中，到底振荡着的宇宙在顶峰发生了什么情况？有的认为，那时自然规律任意做了重新安排，管理这个宇宙的物理学和化学只代表范围无穷大的诸多自然法则中的一条法则。不难看出，只有范围有限的几条自然规则与星系以及恒星、行星、生命和智能的实际相一致。如果种种自然规则在顶峰不可预测地进行再分类，那么只有通过最特殊的巧合，宇宙自动售货机才会提供一个与我们相一致的宇宙。⑤
我们到底是居住在一个永远膨胀的宇宙之中，还是在有一组无限循环周期的宇宙之中呢？有种种方法可以找到这个答案：既可以通过对这个宇宙中的物质的总量进行精确的普查的办法，也可以通过查看宇宙边缘的方法。
射电望远镜能探测到非常模糊而又非常遥远的天体。当我们遥望九霄云外的空间时，同时也就在追溯远古的时间。离我们最近的类星体大概离我们5亿光年远，最远的可能离我们100亿或120亿甚至更多一些光年。如果我们看到120亿光年远的天体，那实际上我们就是看到了它120亿年前的样子，通过遥望九霄云外的空间，我们就是在追溯遥远的过去，追溯到宇宙的地平线，追溯到大爆炸的纪元。
正大天线阵（VLA）是在美国新墨西哥州的一个偏远地区上的27个各自独立工作的射电望远镜集合群体。它是一个相控阵，由电子装置把一个个独立工作的望远镜连结起来，就像是一个大小同其最微小的元件一般无二的望远镜，又像是一个几十公里宽的射电望远镜。正大天线阵（VLA）能分辨或识别光谱射电区的细小清晰度，可与地面最大望远镜在电磁波谱中光学区所能做到的相匹敌。
有时候，这种射电望远镜与地球另一侧的望远镜连结一起，形成了可与地球直径相比的一个基线，在某种意义上说，就是一架像地球这个行星一样大的望远镜。将来，我们也许会有绕向太阳另一端的地球轨道望远镜，效果上相当于一架与内太阳系一样大的射电望远镜。这种望远镜可以揭示类星体的内部结构和本质。也许将得出类星体的标准烛光，并测定类星体的距离确与它们的红移无关。知道了最遥远的类星体的结构和它们的红移，我们也许就能弄清几十亿年以前宇宙膨胀的速度是否更快些，现在是否正在变慢，宇宙是否会在某一天毁灭。
现代射电望远镜灵敏度很高，遥远的类星体如此模糊不清，以致所探测到的辐射大约相当于千万亿分之一瓦特。地球上所有射电望远镜已经收到的来自太阳系外的总能量，要少于一片雪花落地所产生的能量。在探测宇宙背景辐射，计算类星体数、搜索空间智能信号的过程中，射电天文学家们正在研究处理的，只是少得几乎根本不存在的能量。
某些物质，特别是恒星中的物质、在可见光中发光，显而易见。其他物质，如星系界外的气体和尘埃，就难以探测到。虽然它好像在发射电波，但它却不发射可见光。正是由于这个原因。我们才需要利用外来仪器以及和我们肉眼敏感的可见光不同的频率，来解释宇宙学之谜。在地球轨道中所进行的观察，已经发现星系间有强X射线辉光。起先认为它是热的星系际氢，以前从未见过如此大量的氢——大概足以闭塞整个宇宙，足以保证使我们陷于振动宇宙的困境。但是吉亚科尼进行的最新观察，已经能够把X射线辉光分辨成许多单个的点，大概是遥远类星体巨群。这也为宇宙提供了前所未知的质量。当宇宙财产目录制成的时候，所有的星系、类星体、黑洞、星系际氢、引力波，还有太空外来居民统统被总结起来时，我便就会知道我们居住在什么样的宇宙之中了。
在讨论宇宙的大规模结构时，天文学家总喜欢假定空间是弯曲的，或者说宇宙没有中心。或者宇宙是有限而无边际。他们究竟在谈论什么？让我们来设想我们居住在一个奇怪的国家，那里人人都是平展展的。跟随住在维克多利亚时期的英格兰的一个研究莎士比亚的学者艾勃特，我们来到称为“平面国”的一个地方。我们中有些人是正方形，有些是三角形，有些具有更复杂的外形。我们匆忙进出于我们的平面建筑，从事平面公务，荒唐度日。平面国的每一个人只有宽度和长度，却没有一点高度。我们只知道前后左右，但若没有提示，一点儿也不理解什么是”上和下”——只有平面数学家才知道它。他们说：“听着，这事真是非常容易。想象一下左右方向，想象一下前后方向。这样想象不难吧。呃？现在来想象另一种维度，与其他两边成直角。”而我们则莫名奇妙，问：“你们在说些什么呀？‘与其他两边成直角’，是吗？可世上只有两维。要我们指向的那个第三维，可它在哪儿呢？”这些数学家们一听就泄了气，没精打采地走了。谁也不去理睬什么数学家。
平面国上的每一正方形伙计只看到另一正方形的某条线的一段，即只看到离它最近的那一面。稍微走开点它才能看到正方形的另一面，但正方形的内部却永远是个谜，除非某个意外事件或对它进行解剖而打破它的各个面。使其内部状况暴露出来。
有一天，一个三维生物——假定外形像个苹果——来到“平面国”’。在其上空盘旋。当它观察到有个特别引人注目并令人赏心说目的正方形正进人它平面房子的时候，这个苹果形的生物便拿定主意要向这个正方形致意——用维际间友好的手势表示问候：“您好！”第三维的访问者说道：“我是来自第三维的访问者。”可怜的正方形环顾了一下它关闭着的房子，什么也没看见。更糟糕的是，在它看来，从上方进来的问候声似乎是从它自身的平面体内发出来的。也许它此刻兴致勃勃细地想到：神经有点错乱正是它这个家族世代相传的通病。
苹果的问候竟然被正方形误认为是其本身的一种心灵失常，这大大激怒了这个苹果。于是，它降落到“平面国”上来。在“平面国’”上，三维伙计只能部分存在。只有一个截面能被看到，即那些与平地的乎面所接触的点。一个在平地上蜿蜒滑动的苹果，首先总是作为一点出现的，然后逐渐变大，成为近乎环形的薄片。正方形看到了在它的二维世界的紧闭房间中出现了一个点，这个点慢慢变大，逐渐成了一个圆形。一个不断变化形状的陌生伙计蓦地出现了。
由于对这个平展展的愚笨家伙感到失望和不满、苹果便撞了正方形一下，让它腾空而起，飘飘然旋而进入那个神秘的第三维。起先，正方形对正在发生的一切感到莫名其妙，它从未经历过这种事情。但它终于意识到自己正从一个独特的有利角度上观察平面国，即“居高临下”。它可以透视关闭的房间，透视它的平面伙伴们。它正从一个独特而绝妙的视角上观察着世界。穿过另一维，这一动作的附带利益是使正方形获得了一种X射线视觉。最后，我们的正方形像一片落叶一样慢慢降回到平面上，在它的平面国同胞们看来，这个正方形先是已经莫明其妙地从紧闭的房间中消失，而后又令人费解地蓦然显形了。它们说：“天哪！你到底怎么啦？”“我觉得”，它不由自主地答道：“我在上面来着。”它们轻轻拍打着它的各个边，安慰它。幻觉始终是它的家族病。
在这些维际设想中，我们不必局限于两维。遵照艾勃特的观点，我们可以设想一个一维世界，在那里每个人只是一条线的切段，或者甚至可以设想一个零维兽，即许多点的奇妙的世界。但多维的问题也许更为有趣。还能有第4维度吗？⑥
我们可以设想用如下的方法来组成一个立方体：取一定长度的一段线，沿直角以其相同长度移动，这样就得到了一个正方形。然后又以相同的长度把这个正方形移到与其本身成直角的位置，这样就可得到一个立方体。我们认为，这个立方体会有一片投影，我们通常把这片投影画成其各角顶相连结的两个正方形。如果我们以两维来检查立方体的投影，就会看到：并不是所有的线都等长，它们的角也并非都是直角。这个3维体在其两维变体中并未得到完美的体现。这就是在几何投影中失去一维的代价。现在，让我们把这个3维立方体取出来，按与其本身成直角的角度，使之穿过一个第4物理维，既非前后、左右挪动，也非上下升降。而是同时与前后、左右、上下等这些方向成直角。我无法向你表明那到底是什么方向，但我却能想象这种方向确实存在。在这种情况下，我们准能造出一个4维的超正方体来，也叫做四方体的4维模拟。因为我们把自己限死在3维之中，所以我无法让你们看看田形体（四方体的4维模拟）是个啥模样。而我所能给你看的只是田形体的3维投影：它类似于两个套装在一起的立方体，其各角顶以线连结。但是，作为真实的4维田形体，它所有的边应等长，所有的角都为直角。
设想一个完全像“平面国”那样的宇宙，它们的两维宇宙是随第3物理维而弯曲的，只是不为其居住者所知罢了。当平地居民们作一次短途旅行时，它们的宇宙看起来是很平的。但如果它们中的某个人沿着似乎是一条很直的线走很长很长的一段路，它就会发现一个伟大的奥秘：虽然它并未遇到障碍，也从未走回头路，但它莫明其妙地又回到了它出发的地点。它的二维宇宙一定已经变弯了，随神秘的第3维而变得弯曲了。它无法想象那个第3维是个什么模样，但它能推断它，使本故事中所有各维增加一维，你就会得到与我们相符的情形。
宇宙的中心在哪里？宇宙是否有边缘？边缘之外又有什么？在两维宇宙里，由于它随第三维而弯曲，所以没有什么中心，至少在球体表面上没有中心。这样的一个宇宙中心并不在那个宇宙里，令人费解的是它处于第3维中，即球体内部。尽管球体表面只有这么多面积，但这个宇宙却没有边缘——它是有限而无边际的。所以，在它之外有些什么的问题是毫无意义的。平面生物不能依靠自身的力量逃离它们的二维世界。
在所有各维上增加一维，结果就会得到可能与我们相符合的情形：作为宇宙，4维超球体没有中心，也没有边缘，在它之外什么也没有。那么，为什么所有的星系似乎正在远离我们呢？超球体从一点开始膨胀，像一个胀大的4维气球一样，每时每刻都创造更多的宇宙空间。膨胀开始后的某个时候，星系凝缩了，并在超球体表面向外移动。每一星系中有许多天文学家，他们所见到的光也局限在超球体弯曲表面上。由于球面膨胀，任何星系上的某个天文学家都会以为所有的其他星系正在远离它。不存在任何特许的参照系。⑦星系离得越远，退行就越快。星系嵌于空间，附于空间，而空间结构在膨胀，问题是大爆炸曾发生在现在宇宙什么地方？显然答案是：到处发生。
如果没有充足的物质来阻止宇宙永远膨胀下去，那么它必定会有一个开口形状，像一个弯曲的马鞍，其表面以我们的3维数学比例而无限延伸。如果有足够的物质，那么宇宙就会有一个闭合的形状。像以我们3维模拟那样弯曲的球面。要是宇宙是闭合的，光就会陷于其中。在本世纪20年代，观察家们在与M31相反方向上发现了一对遥远的旋涡星系。他们极想弄清这是否可能是他们从另一方向看到了银河和M31——这像用一种环射宇宙的光看见你自己的后脑一样。现在，我们已经知道，宇宙要比他们在20年代所想象的大得多，光要花费比宇宙的年龄还长的时间才能环航宇宙。而星系则比宇宙年轻。但是，如果宇宙是闭合的，并且光不能从中逃离出来，那么，把宇宙描绘成黑洞可能就完全正确了。如果你想知道黑洞的内幕，那就请你环顾你的四周吧。
前面我们已经提到过这么一种可能性，即：蛀洞可能穿过黑洞从宇宙的一个地方到另一个地方，而无须走过其间的路程。我们可以把这些蛀洞想象为贯穿第4物理维的管子。我们并不知道有这些蛀洞存在。但是，如果它们确实存在，它们就非得总是与我们宇宙的另一地方挂上钩吗？或者，蛀洞是否完全可能与其他一些宇宙（否则，我们永远到达不了的一些地方）相连结？据我们所知道的一切情况而论，可能还有其他许多宇宙存在。从某种意义上说，它们大概是互相镶套着的。
有一种十分新奇、令人难以忘怀并令人深省的观点——一种科学上或宗教上的最绝妙的推测——这个观点还根本未经证实，也许永远也无法得到证实。但它却能激起人们的热情。据说，有一个无限大的宇宙层次，所以在我们宇宙中像电子一类的基本粒子，一经穿透，将自我显示为一个完全闭关自守的宇宙。在其内部，数量极大而体积小得多的其他粒子，组成星系和种种结构更小的本地对等物，这些更小的基本粒子本身就是低一级的宇宙。永远以此类推下去——无止境地向低一级退行下去——宇宙中的小宇宙，无穷无尽。反向高一级类推，道理也一样。我们所熟悉的包含有星系、恒星、行星和人的宇宙，则是向另一个方向上的无限退行的第一步——高一级宇宙中的单个基本粒子。
在我所知道的宗教观点中，只有这个观点超过了印度教宇宙论中无限老的循环宇宙的无穷尽的数目。其他那些宇宙会是什么模样呢？它们是否是基于不同的物理学定律而建立起来的呢？它们是否也有恒星、星系和人类世界或一些完全不同的东西？它有可能与一些不可想象的不同生命形式相一致吗？要进入那些宇宙，我们就得设法穿过第4物理维，那可不是一件轻而易举的事情。不过，黑洞也许会给我们提供一条途径。太阳系周围可能有许多小黑洞。在遥远的尽头保持好平衡，我们就将跳离……
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①《伟大的故事，亦译为《故事广记》。印度古代长篇叙事诗。公元11世纪以后失传。——译注
②这不完全确实。一个星系的近侧要比其远侧离我们近几万光年，因此我们现在看见的前面事实上要比其后面早几万年。但是银河动力学中的典型事件占据几千万年时间，所以，把某一星系图像想象为一瞬间的冻结图像，其误差是很小的。
③天体本身可以有任何颜色，甚至可能是蓝色。红移仅指每一谱线比天体处于静止状态时所发出的波长更长；红移的量分别与速度和天体静止时的谱线波长成正比。
④玛雅碑铭的日期既涉及远古的过去也涉及遥远的将来。尽管玛雅学者中对此有争论，但一个碑位涉及到100万年以前，而另一碑铭或许涉及4亿年前发生的事。它所纪念的事件也许是虚构的，但时间表却大得惊人。欧洲人在1000年以前就乐意放弃自己的宇宙只有数千年历史的圣经观，玛雅人却认为有数百万年的历史，而印度人则认为有数十亿年。
⑤种种自然规则是不能在顶峰随意转换的。如果宇宙已经经历了多次振荡，那么，许多可能存在的万有引力就只能是非常弱，以至于对某个特定的最早的膨胀来说，宇宙本来就不会连为一体了。宇宙一旦遇到这样一个万有引力，就会飞离，从而失去了经历另一次振荡、另一个顶峰和另一组自然规律的机会。这样，我们就能从事实出发，推断出：宇宙的存在不是在一个有限的年代里，就是在每次振动所允许的自然规则的严格控制之中。如果物理学定律不会随意在顶峰转换，那就一定会有一条规则。一组法则来确定哪些规则是可行的，哪些是不可行的。这样一组法则应包含一门超越现有物理学的新物理学。我们的语言贫乏，似乎找不到一个合适的词来为这种新物理学命名。类物理学（Paraphysics）和玄学（Metaphsic）已被其他相当不同、并很可能是完全无关的活动抢先滥用了，或许可以叫做“超物理学”（Transphysics）。
⑥世上要是有一个4维的生物存在，它就能在我们这个3维世界中出现并任意隐形明显地变形，把我们从锁好的房间中弹出去，使我们神出鬼没。它同样能使我们内外翻转。使我们内外翻转的方法有几种：最令人沮丧的结果是我们的五脏六腑将翻到肚子外面来。而整个宇宙——发光的星系际气体、星系、行星和一切东西则翻到我们的肚子里面去。我不清楚自己是否喜欢这个主意。
⑦就我们所知，是吉奥尔达诺·布鲁诺首先提出了这个观点：不管我们碰巧在哪里观察宇宙，它看起来都是大体相同的。
第十一章 给未来的信
第十一章 给未来的信
既然天地的命运已定，
沟壑渠流已各得其道，
底格里斯和幼发拉底两河的堤岸已筑，
我们还能有何作为？
我们还能有何创举？
啊，阿奴那基，伟大的天神，
我们还能有何作为？
亚述人关于创世的纪事(公元前800年)
当他——不论是哪位神明——如此安排就绪、理清了那混乱的物质，并把它化为宇宙的成分时，他就首先把地球造成为一个巨大的球体，面面相似如一……并且，无处不存在自成一格的生气勃勃的生命，星星和神仙占据了天庭；大海沦落为鳞光闪烁的鱼类的家园，地球接纳了各种野兽，而流动的空气则一任百鸟飞翔……接着，人类问世了……尽管所有其他的动物都匍匐爬行，眼脸朝地，他却赐予人类以端庄的面庞、直立的身姿和仰视苍天的双眼。
奥维德：《蜕变》(公元一世纪)
在巨大的宇宙黑幕中，镶嵌着数不尽的恒星和行星，有的比太阳系年轻，有的比太阳系年老。尽管我们还不能肯定，但导致地球上的生命和智能演化的过程，在整个宇宙中同样一直在起作用。仅银河系大概就有上百万个世界，此刻就住着与我们很不相同、比我们先进得多的生物。博学并不等于聪敏，智能不只是获得信息，还有判断，也就是要有对信息使用和协调的能力。还有，我们所检索的信息量成了我们智能的一项指标。量度信息的单位称作比特（二进位制）。根据二进位制，对一个明确的问题作出明确的回答“是”或者“否”，证明电灯是开还是关，只需要一比特信息。从26个拉丁字母中指出一个字母需要5比特信息（25＝2×2×2×2×2＝32，大于26）。本书词语信息量略小于1000万比特，即107。解说一小时之久的电视节目所需信息的比特总数约为1012。地球上所有图书馆收藏的不同书籍的文字和图片的信息，约有1016或1017比特（原注：这样，世界上所有的图书所含的信息与美国一座大城市一年内的广播电视所含的信息一样多。并非所有的比特都等值）。当然，其中大多是多余的。这样一个数字大致能测定人类的智能。但在别处，在一些比较古老的世界上，生命的进化要比地球上早数亿年，也许，他们知道的信息不仅在数量上比我们多1020比特或1030比特，而且在内容上也极其不同。
在那些高级智能居住的数以百万计的星球世界里，拿其中的一个稀有行星来考虑考虑，即考虑一下该行星系内唯一的那个表面分布有海洋的行星。在这个富饶的水生环境中生活着许多有相当智力的生物：其中有些生物长着用来掳抓食物的８个腕足，其他一些生物则通过改变其躯体上明暗斑驳的花纹进行相互联系，甚至还有些来自陆地上的灵巧的小生物，乘坐木船或金属船突如其来地进入海洋。但我们要寻找的是这个行星上硕大无朋的最主要的智能生物（原注：一些美洲杉要比任何鲸鱼都来得大，并且来得重），深海中有知觉的、举止高雅的主人——大鲸。
它们是地球这个行星上进化得最大的动物，远比恐龙大得多。一头成年鲸可达30米长，150吨重。 许多鲸，特别是须鲸，是安详的草食动物，它们为了摄食小动物而滤饮巨量的海水（扫校者注：此处似乎矛盾，疑翻译用词不当），其他鲸则摄食鱼类和鳞虾。鲸是近代出现的海洋动物。仅在7000万年前，它们的祖先还是肉食哺乳动物，逐步由陆地移居到海洋中。在鲸鱼群中，母鲸哺乳并细心照料其后代，鲸鱼的幼年期很长，在这期间受到成年鲸鱼的教养。游戏是一种典型的娱乐，这些都是哺乳动物的特性，对智能生命的发展意义重大。
深沉的海洋迷蒙晦暗。长期在陆地上生活得很好的哺乳动物，到了深海，它们的视觉和嗅觉就起不了多大作用了。那些依靠这些感官寻找配偶或幼鲸或食肉动物的鲸的祖先，并未留下许多子孙。于是，另一种途径在进化过程中得到了完善。这种途径效果极佳，是鲸理解的关键，这种途径就是“声感”。某些鲸的声音叫做歌，但对于它的真正本质和含义，我们仍然末获真谛。鲸鱼的音域很宽，其频率远远低于人类的耳朵所能听到的最低频率。一首典型的鲸鱼歌大概持续15分钟之久，最长的大约1小时。 这种歌常常是一拍一拍、一个音符一个音符地重复出现的，一成不变。偶尔会有某一鲸鱼群中断歌声，离开冬季水域，6个月之后返回， 恰恰从中断的那个音符开始把那只歌续唱下去，就象根本没有间断过似的。鲸鱼的记忆力非常好。更常见的是，在返回的路上，它们变换了歌声，新歌成了鲸鱼的流行歌曲。
鲸鱼群的成员经常合唱同一支歌曲。通过某些相互交感、某种共同的创作，歌曲缓缓而可测地月月更换。这些歌声很复杂。要是把座头鲸唱的歌作为音调语言发表，那么其总信息量——即这些歌曲信息的比特数——大约106，大概与《伊里亚特》或《奥德赛》的信息量相同。我们不清楚鲸或其同类——海豚该谈论什么或歌咏什么。它们没有管理机构，也不进行工程建设，但它们却是社会性的生物。它们狩猎、游泳、捕鱼、吃草、嬉耍、交配、做游戏和逃脱掠食性动物的追捕。也许它们有很多话题可谈。
鲸鱼的主要危险来自海洋的新客，即自称人类的一种自命不凡的动物，他们只是在近代才由于工业技术的发展而成为海洋中的竞争者。自鲸鱼问世至今，在其历史长河的百分之九十九的阶段中，不论海面或海底都不存在人类。在此期间，鲸进化了其特殊的听觉通信系统。例如，长须鲸以20赫兹的频率发出特别响的声音，其音频低到接近钢琴键盘上的最低音阶（１赫兹是一个音频单位，用来表示某个音波每秒钟进入你耳朵的波峰和波谷）。这种低音频的声音几乎无法被海水吸收。美国生物学家罗杰·倍恩已经计算出：使用深海频道，两头鲸鱼以20赫兹的频率在世界任何地方都能互相联络。远在南极洲的罗斯冰障上的一头鲸鱼，可以与在阿留申群岛中另一头鲸进行联系。在鲸鱼问世以来的绝大多数时间里，它们或许已经建立了一个全球性的通讯联络网。大概当相隔1.5万公里时，它们唱的是情歌，满怀希望地把绵绵深情播放入广袤深邃的海洋世界。
数千万年以来，这些智力发达、富有通讯联络能力的巨型动物，是在基本上没有天敌的情况下进化的。而后，到了十九世纪，轮船的发展给海洋带来了一种不吉利的噪声污染源。由于商船和军舰越来越多，海洋中的本底噪音，特别是20赫兹音频的噪音，成了不可忽视的问题。跨洋通讯的鲸鱼一定经历着与日俱增的困难。它们通讯所能跨越的距离一定在逐渐缩短。 200年前，长须鲸所能通讯的普遍距离大概是１万公里，而现在约为数百公里。鲸鱼能够知道彼此的名字吗？它们只能通过声音彼此识别吗？我们实际上已经把鲸鱼分隔开了。彼此通讯达数千万年之久的动物，现在实际上已经被迫沉默不语了（原注：相应于鲸鱼的故事，人们提出了一种新奇的观点。同其他技术文明进行星际通讯的最佳波道频率接近14.2亿赫兹，以宇宙中最丰足的氢原子——无线电谱线来标记。我们刚开始在这里收听智能生物发出的信号，但频道被地球上日益增多的民用和军用通讯联络所侵占，而且，这种侵占并非仅仅来自大国。我们正在干扰星际频道。地球上无线电技术的不断增长也许要中断我们早已建立的与遥远世界上的智能生物之间的通讯联络。因为我们无意控制我们的无线电频率污染，并且也无意收听，所以，他们的歌声可能得不到回答。）
而且，比这更糟糕的事我们也干了，因为时至今日猎鲸交易的悲剧还在上演。有人专门从事猎捕、杀戮鲸鱼和出售鲸鱼产品去生产唇膏或工业润滑油。许多国家懂得全面捕杀这种智能动物是荒谬的，但这种交易仍在继续，主要是日本、挪威和苏联等国促进这种交易。作为一种生物，我们人类对与地球外智能生物的通讯感兴趣。难道与地球上的智能生物，与具有不同文化和语言的其他人类，与巨猿，与海豚，特别是与那些深海的智力主人大鲸，改进通讯联络难道不是良好的开端吗？
一头鲸要活下去，就得知道怎样去办许多事情。这个学问贮存在它的基因和大脑中。这种遗传信息包括怎样把浮游生物转变成鲸脂，或潜到水下１公里的深处时怎样屏气，大脑中的信息——后天学到的信息——包括弄清哪一只是自己的母亲，或刚才听到的歌声的含义是什么这样一些常识。与地球上所有其他动物一样，鲸有一个基因库和大脑库。
与人类遗传材料一样，鲸的遗传材料也是由核酸组成的，即那些能够从其周围的化学建筑块繁殖其本身，也能够将遗传信息变成行动的特殊分子。例如，一种与你们体内每一细胞中的酶相同的鲸酶，叫做己糖激酶。20多个酶催化步骤的第一步，是要将其饮食时从浮游生物中获取的糖分子转变为少量的能量，这份能量大概能产生鲸鱼音乐中的一个低频音符。
地球上的每头鲸，或每个人，共他哺乳动物或植物，在DNA双螺旋中贮藏的信息，可以用4个字母——4种不同的核酸组成的一种语言来表示，它们组成了DNA的分子。各种生命形式的遗传材料究竟含有多少比特的信息呢？各种生物问题的肯定或否定的答案究竟有多少？一种病毒大约需要103比特信息，大致相当于本书两页的信息量。但滤毒信息却很简单，它极为紧密，效率特别高。解读滤毒信息要极为细心。这是一些指令，需要侵染其他有机物而使自身复制繁殖——这是病毒唯一擅长的本事。一个细菌大体使用100万比特的信息，大约相当于100印刷页的信息量。细菌要做的事比病毒多得多。它们不同于病毒，并不是彻头彻尾的寄生虫。细菌要自谋生计，而一个自由游动的单细胞细菌阿米巴虫则复杂得多，在其DNA中，大约有4亿比特信息，大概需要相当于每卷500印刷页共80卷的信息量，来繁殖另一个阿米巴虫。
一头鲸或一个人需要的信息为50亿比特左右。我们生命百科全书中的5×109比特的信息量包含在每个细胞核中，如果用英语把这份信息量写出来，就会写满1000卷书。你身上的100万亿细胞中的每一个细胞，都包含一个完整的关于怎样构成身体的每个部分的指令库。你体内的每一个细胞，那是由一个单细胞——即你父母亲生产的受精卵连续分裂生成的。每当分裂时，最早两组遗传因子指令按形成你的胚胎发育步骤，真实地进行复制。因此，你的肝脏细胞具有一些关于怎样组成你的骨细胞的潜在知识，反之亦然。你的身体所知道的该怎样主动去做的一切，遗传因子库部包含了。古代信息以详尽的、仔细的、过多的细节来表述怎样笑，怎样打喷嚏，怎样走路，怎样识别图案，怎样生存，以及怎么消化一个苹果。
吃苹果是一个极为复杂的过程。事实上，如果一个人非得合成他自己的酶，非得自觉地记忆和指挥需要从食物中获得能量的所有化学价，那他就可能会饿死。但是，甚至细菌也产生厌氧醣酵解，这就是苹果腐烂的原因：细菌的午餐。细菌和我们以及介于其间的所有生物，都有着许多类似的遗传指令。我们各自的遗传因子库有许多相同篇章，即从另一个角度提示了我们共同的变异遗传。我们的技术，仅能复制我们人体所能轻易进行的这种错综复杂的生化过程的极小部分。我们刚开始研究这些过程。然而，进化已有数十亿年的实践，DNA对此是知悟不惑的。
但是，限定你要做的事非常复杂，纵使有数十亿比特都不够，假定周围环境变化太快，原先编码的遗传百科全书尽管以前能起非常好的作用，那么现在即使有1000卷图书的遗传因子库也不够用了。所以，我们还得有大脑。
像我们所有的器官一样， 100多万年来，大脑也已经进化，增加了它的复杂性和信息量。大脑的结构反映了它所经历过的所有进程。大脑的进化是由里到外地进行的。最里面的最古老，即脑干，它传导生物的基本机能，其中包括生命的节奏——心跳和呼吸。按照保罗·麦克林提出的一种极有争议的见解，大脑的较高机能按三个连续阶段进化。覆盖在脑干的R-复合物，主管攻击素、仪式、领土占领和社会等级，这些在数亿年前，我们的爬虫类祖先就开始进化了。我们每个人颅骨的深处有一些类似鲜鱼大脑的东西。环绕R-复合物的是边缘系统或哺乳动物的大脑，数千万年以前，在当时仍是哺乳动物，但还未成为灵长类的我们祖先的头颅中就开始进化，它是我们心绪和情感的主要源泉，也是我们对下一代关怀的主要源泉。
最后，在外部，在更原始的脑的上面，存在着处于不稳定休止状态中的大脑皮层，它的进化始于数百万年前我们的灵长类祖先。大脑皮层是我们所有宇宙航行的起点，是物质变意识的地方。它构成了多于三分之二的脑质，是直觉和判断分析的王国。我们的观点和灵感，我们的读写能力，正是在身体的这个部位形成的，我们演算数学和谱曲等工作，也是在这里进行。这个皮层调节我们的意识生活。它是我们人类有别于其他动物之所在，是我们人性的中心。文明，实际上是大脑皮层的产物。
大脑的语言并不是遗传因子DNA的语言，说得更确切点，我们知道的一切是用称为神经细胞的细胞——显微电化学转变元素来编码的。神经细胞通常只有几百分之一毫米宽。 我们每个人大概有1000亿个神经细胞，可与银河系中的恒星数相匹敌。许多神经细胞与其邻居有千丝万缕的联系。人类大脑皮层中有大约100万亿(1014)个这种联系。
查理斯·谢灵顿在描述觉醒时大脑皮层的活动时这样写道：
（皮层）现在变成了一个有节奏的闪光点的火花场，这些有节奏的闪光点闪烁着四处乱窜的流动火花。大脑苏醒了，随之而来的是思想的回归，就像银河开始跳起了某种宇宙舞。忽然，（皮层）变为一部着了魔似的织布机，几百万颗闪光的梭子织着一幅忽隐忽现的图案，这图案虽然不是经久不逝，却总是丰富多彩，其中的小图案变幻和谐。当苏醒中的身体奋起时，这幅活动十分和谐的图案中的小图案下伸到下脑的无光轨道中去了。一串串闪烁着的活动火花把它联结起来。这意味着身体起床了，站起来去迎接苏醒的白昼。
甚至在睡眠时，大脑也随人类生活的复杂工作而有规律脉动、跳动和闪光——做梦、记忆和解决问题。我们的思想、想象力和幻想具有一种自然真实感。一种思想是由几百个电化学脉冲形成的。如果我们自身细小到神经大小，我们就可以目击精巧奇妙、头绪纷繁和飘浮不定的模式，这可能是幼时乡间路上丁香花气味的—个记忆火花，也可能是面面俱到的紧急通报的一部分：“我把钥匙忘在哪儿啦？”
智慧山中有许多峡谷，即脑回，它大大增加了容量有限的颅骨中贮存信息的大脑皮层的有效表面积。脑神经化学结构在迂回曲折、错综复杂方面，比人类所发明创造的任何机器都更臻于完整、美妙，其工作之繁忙到了惊人的地步。思想王国大体上分为两个脑半球。大脑皮层的右半球主要负责图案识别、直觉、敏感性和创造性的洞察力，左半球则管理理性的、分析性的和判断性的思维。两个脑半球基本上互为对应，同样重要，体现了人类思维的特点。二者相辅相成，既为产生思想又为检查这些思想的有效性提供了手段。通过一大束神经，即胼胝体这座架于创造力和分析力之间的桥梁，两个脑半球间正不断地对话，这两个脑半球都是人类了解世界所必不可少的。
用比特表示的人脑信息量与神经元中的连接总数目大致相等，大约100万亿(1014)比特。 如果用英语写出来，估计这些信息会充满2000万卷图书，与世界上最大的图书馆中的信息一样多，相当于2000万册图书的信息储存在我们每个人的大脑中。大脑是个空间非常小的大世界。大脑中的多数藏书就在大脑皮层中。在大脑底部下面，有着我们的远祖主要赖以活动的种种机能：进攻能力、生育能力、恐惧能力、性冲动以及盲从领袖的意愿。阅读、书写和说话等大脑某些较高级机能，似乎集中在大脑皮层中的一些特殊地方。另一方而，记忆功能则丰富地贮存于许多地方。假如心灵感应这个东西确实存在，那么它的伟绩之一就是为我们每个人提供了得以阅读自己亲人大脑皮层中书籍的机会。但是没有令人信服的证据表明心灵感应确实存在，所以，亲人间的信息交流依然靠艺术家和作家来完成。
大脑的作用远不止于回忆往事，它还能比较、综合、分析，最后形成各种抽象概念。我们知道的事必须比我们的遗传因子多得多。这就是为什么大脑文库要比基因文库大２万倍左右的原因。我们的求知欲望是我们赖以生存的工具，这一点在每个蹒跚学步的幼儿举动中那是很明显的。情感和礼仪的行为型式在我们身上深深扎根，成为人性的组成部分。但是这些禀性并非人类所特有，其他许多动物也有情感。使人类区别于其他动物的特征是思想。大脑皮层使人类从动物性中解放出来。我们不再限于从蜥蜴和狒狒那儿承继下来的遗传行为形式。我们每个人主要对那些得以进入并停留在大脑中的东西负责，对成年人来说，则对极力关心和了解的事情负责，我们可以不再受（爬行动物的）大脑的支配，我们能够改变自身的现状。
世界上的大多数大城市，为了适应眼前的需要毫无计划地步步扩大了，但为遥远的将来进行规划的城市却很罕见。城市的演变类似于大脑的进化：以一个小中心为基础而发展起来，然后慢慢扩大和变迁，同时让许多古老的部分仍旧起作用。由于其本身不完善，大脑进化无法完全舍弃其古老的内部而创造更现代的东西去取代它。大脑在更新过程中必须起作用，这就是为什么脑干会首先由R-复合体，而后由边缘系统，最后由大脑皮层所环绕的原因。那些古代的部分担负的职能太多，不可能把它们统统淘汰。因此，它们苟延残喘，古老落后，有时还起反作用，但却是我们进化的必然结果。
在纽约市，许多主要街道的规划可追溯到十七世纪，证券交易所始于十八世纪，供水系统初建于十九世纪，电力系统则是二十世纪的产物。如果所有的城市系统平行建造，并定期更新这就是不幸的火灾——例如伦敦和芝加哥的大火灾——有时倒有助于城市规划的形成，那么，城市的布局可能更为有效（扫校者注：这句话意思不难理解，但译文文句似乎不通）。但是这种缓慢增长的新职能，却允许城市在几个世纪内或多或少地连续发挥作用。十七世纪，人们乘船渡过东河在布鲁克林和曼哈顿之间旅行。十九世纪，工业技术的进步使建造横跨东河的吊桥成为可能。吊桥就建在原来摆渡的地方，这既是因为城市拥有这块土地，又是因为主要通道早已集中在原有的摆渡上。后来，当可能建造河底隧道时，隧道就基于同一理由，也在同一地方建成了。这样做还因为在建桥过程中已经放置了一种叫做沉箱的现已废弃的小小隧道先驱。这种修旧利废建新道的方式，与生物进化的形式极为相似。
当我们的基因不能存贮生存所必需的全部信息时，我们就慢慢地发明了大脑。但是，后来我们又进而需要知道比大脑所能贮存的更多的信息，这个时间大概是１万年以前，于是我们学会了在人体外储备大量信息的本领。迄今所知，我们是本行星上发明了既不在我们基因里也不在我们大脑中存贮公有记忆办法的唯一动物。这种记忆的仓库就叫做图书馆。
书籍是由树木制造的。它是在其平直柔顺的部分（亦称做“叶”——页）的一个聚合体。对着书本看上一眼，你就会听到另一个人——或许是某个逝去数千年的人——的声音。跨越了1000年的时间，作者在你的大脑里清楚地、无声地、直接向你说话。写作大概是人类最大的发明，它把在时间纪元上相隔遥远的人们结合在一起，书本打破了时间的桎梏，证明人类能创造奇迹。
某些最早的作家在粘土上写作。西方字母的远祖——楔形文字大约在5000年前发明于近东，其作用是记录：谷物购买、土地拍卖、国王的凯旋、恒星的位置、僧侣的法规和对神明的祈祷。数千年以来，文字是刻在粘土或石头、蜂蜡、树皮或毛皮上的，也有写在竹简、纸莎草纸或丝绸上的，但总是一次写一本。只有纪念碑的碑铭不在此例，它们永远只有极少数读者。后来，在二世纪和六世纪年间，中国发明了纸张、墨水以及用雕刻过的木块印刷，使一部著作能印刷和分发许多副本。这个新技术1000年后才在远离中国的落后的欧洲流行开来。而后，书本就突然间在全世界印刷开了。在活版印刷发明之前，即1450年前后，整个欧洲总共不过几万册图书，所有的书都是手写的，数量大约相当于中国公元前100年的图书，相当于亚历山大大图书馆藏书的1/10。50年后，到了大约1500年，就有1000万册印刷图书了，任何有阅读能力的人都能读上书了，到处出现了奇迹。
到了更近代，大量的廉价版本图书得以印刷，特别是平装书。花一餐普通膳食的钱，你就可能仔细读到有关罗马帝国的衰亡、物种起源、圆梦以及物体的自然属性等等书籍。书本就像种子，它们可能蛰伏几个世纪，然后在最瘠薄的土壤上开花结果。
世界上的大型图书馆收藏了数百万册的书籍，按字计算，大约相当于1014比特的信息；按图计算，大概是1015比特。这等于我们基因所存贮的信息的１万倍，大约是大脑中信息的10倍。如果我一星期读一本书，那我一生中只能读数千册书，大约是当代最大图书馆藏书量的千分之一。读书的诀窍在于知道哪些书该读。书本中的信息并不是一成不变的，而是不断变化，随事态的发展而变动，以适应这个世界的需要。 自从亚历山大图书馆建立起来，已经过去2300年了。如果世界上没有书本，没有文字记录，试想一下达2300年的时间将变得多么奇异惊人呀！按每100年四代人计算， 2300年中几乎生活过100代人。 如果只用口头来传递信息，那人类对自己历史的认识会变得何其浅薄，人类进步会变得何其缓慢！万事则只能取决于我们偶尔听到的古代发观，取决于所传说的事情有多大准确性。过去的信息是可以受到尊敬的，但在不断的复述过程中，它会逐渐变得越来越模糊不清，直至最后丧失殆尽。书本则能使我们跨越时代航行，敲开祖先的智慧之门。图书馆把我们与早先出现过的最伟大人物含辛茹苦地从大自然中汲取的洞察力和知识联结起来，把我们与整个行星和从我们全部历史中遴选出来的最好的老师联接起来，并孜孜不倦地教导和鼓励我们为积累人类的共同知识做出自己的贡献。公共图书馆有赖于种种自愿的贡献。我认为，人类文明的健康、对将来的关怀和对我们文化支柱的认识的深度，可以从我们对图书馆的支持程度中得到检验。
如果地球保留其原有的一切自然特性，重新从头开始进化，那么重新出现与人类极相似的任何生物种类是很不可能的事。这是因为，进化过程有一种很大的随意性。宇宙射线击中不同的基因从而产生不同的变种，这在进化的早期可能后果微小，但在后期后果就巨大了。偶然事件在生物学中可能发挥很大的作用，就像在历史上所起的作用那样。关键的事件发生得越早，对目前的影响就越大。
以我们的手为例，我们每只手有５个指头，其中包括一个可以反向的大姆指，这些手指为我们起了很好的作用。但我认为，一只有着包括一个大拇指在内的６个手指，或包括一个大拇指的４个手指，或者可能有５个手指和两个大拇指的手，也照样会为我们起很好的作用。我们手指的特殊结构并没有一点内在的特别优点，我们只把它们看作如此自然，如此是此非彼。我们所以一只手有５个指头，那是因为我们是从有５根趾骨或其鳍中有５根骨头的泥盆纪鱼类进化而来。如果我们是从有４个或６个趾骨的鱼类进化而来，那我们每只手就会有４个或６个手指，并且会认为这是非常自然的。我们使用基数为１０的算术，只是因为我们每个人有１０个指头。（原注：以数５或１０为基数的算术是如此显而易见，以至于古希腊语的“to count”(点数)字义上相当于“to five”(用５来计算)）。如果我们的手指是另外一种情况，那我们就会使用基数为８或基数１２的算术，并把基数１０归入新数学之列。我相信，同一观点对解释我们人类的许多更本质的方面也是适用的，我们的遗传物质，我们内部的生化，我们的形体、身材、器官系统，我们的爱憎、热情与失望、温柔的性格与放肆的言行，甚至于我们的解析程序，所有这一切，至少部分地是由我们漫长进化历史中显然是较次要的意外事件所造成的。或许，如果在石炭纪沼泽中少溺死一只蜻蜓，那么现在我们星球上的智能生物就可能会有羽毛，并会在其栖身的巢穴里教育它们的下一代，诱发进化的形式是一张复杂得惊人的网。对于这方面肤浅的认识，使我们显得低劣无能。
就在6500万年以前，我们的祖先还是最不起眼的哺乳动物——一种具有鼹鼠或树鼩鼱那种大小和智力的动物。只有非常大胆的生物学家才敢推测说，这种动物将逐渐衍生成今天支配地球的动物来。当时，地球上充满了令人惧怕的蜥蜴——恐龙。这是一种获得巨大成功的动物，它们实实在在地充满了每个小的生活环境中。那时，地球上有各类恐龙，有的能游泳，有的能飞翔，有些有现在６层楼那么高，吼叫着横行于地球表面。它们当中有些有着相当大的大脑，直立的姿势和极像我们双手的两条小前肢——它们用以捕捉小而敏捷的哺乳动物，其中可能也把我们遥远的祖先作为食物。假如这些恐龙活了下来，那么，大概今天支配我们行星的智能生物会是皮肤绿色、牙齿尖锐、体高４米的动物，而人类的形态就会被当作蜥蜴类科幻小说的耸人听闻的幻想对象。然而，恐龙并没有幸存下来。在一场毁灭性的灾难中，地球上的所有恐龙和许多——或许绝大多数——其他生物种都被毁灭了。但是树鼩鼱，还有哺乳动物，却安然无羔，它们幸存了下来。
谁也不知道是什么东西把恐龙灭绝了。一个引人深思的看法是，灭绝恐龙的是一次宇宙性的灾变，是地球邻近的一颗恒星的爆炸——那是一颗像产生蟹状星云的超新星。如果大约6500万年以前，在太阳系十或二十光年之内碰巧有一颗超新星，它就会把强通量的宇宙射线喷射到空间中去，其中进入地球大气层的宇宙射线就会点燃大气层中的氮，由此形成的氮的氧化物排斥了大气层中的臭氧保护层，从而增加其表面的太阳紫外线辐射的通量，使许多遭受强紫外线照射而防护不完善的生物，受到煎熬并发生突变。其个有些生物也许一直是恐龙每餐的主食。
把恐龙从世界舞台上清除出去的灾难——不管它是什么样的灾难——排除了哺乳动物所受的压力。我们的祖先不必继续生活在贪婪的爬行动物的围剿追捕之中了。我们变得充满活力，并且兴旺起来了。2000万年以前，我们的直接祖先可能还生活在树上。后来，因为大冰川时期森林面积缩小了，为大草原所取代，他们便从树上下来了。如果只有很小的树木存在，那么，对高度适应树上生活的动物是颇为不利的。许多栖于树上的灵长类，大概已随着森林一起消失了。少数极力坚持在地面上过动荡的生活，从而幸存了下来。幸存者中一个种类进化成了现在的人类。谁也不知道气候变化的原因，可能是太阳本身光度稍微变小了，也可能是地球轨道起了小变化；或者可能是大规模的火山爆发把细微尘埃注入同温层，把更多的阳光反射回空间而冷却了地球；或许是由于海洋的环流起了变化；或者，是因为太阳穿过银河尘埃星云的缘故。不管什么原因，我们明白了，我们的生存与偶然的天文和地理事件有着何等密切的联系。
我们的祖先从树上下来后，进化成直立姿势，手获得了自由，还有两只极好的眼睛，这样，我们就获得了制造工具的许多先决条件。现在，真正的优势在于有一个大脑，能交流复杂的思想。其他事情也同样如此，机敏总要比笨拙好。智能人能更好地解决问题，能活得更长久，能留下更多的后代。在发明核武器之前，智能有力地帮助了人类的生存。在我们的历史长河中，正是一群有毛皮的小哺乳动物，躲过了恐龙的袭击，群栖于树梢，后来又从树上下来，驯服了火，发明了文字，建立了天文台，最后发射了宇宙飞船。如果事物向着稍为不同的方向发展，那可能会有某种其他的生灵其智力和使用工具的能力会导致与人类相匹敌的成就。这种其他的生灵也许是敏捷的双足恐龙，也许是浣熊，也许是水獭，也许是乌贼。能知道其他智能生物可能会是何等不同，那是很有趣的，为此，我们研究鲸鱼和巨猿。为了要稍微了解还可能存在哪种其他的文明，我们可以研究历史和文化人类学。但我们大家——我们的鲸鱼，我们的猿，我们人类——关系都太密切了。只要我们调查局限于单个行星上的一个或两个进化的种类，我们对其他智能和其他文明可能的范围和光辉业绩就会永远一无所知。
在另一个行星上，由于造成变异遗传的随机过程的不同结果，和选择特殊基因结合的不同环境，发现体格上极相似于人的机会几乎等于零，但发现其他形状的智能的机会却不会没有。它们的大脑也许已彻底进化。它们也许具有类似于我们神经元的接通元件，但它们的神经元可能与我们的很不同。也许它们的神经元不必像有机器件一样只能在常温下工作，而是能在极低温下工作的超导体。在这种情况下，它们思维的速度将比我们快107倍。或许其他地方相当于神经元的东西大概不会进行肉体上的直接接触，而是通过无线电进行联络，所以单个的智能生命能被分发到许多不同的生物中去，甚至分发到许多不同的行星上去，每个智能都带有整个智能的一部分，而它又通过无线电帮助比其自身大得多的智能（原注：在某种意义上，在不联系的个人无线电集成已经开始在地球这个天体上发生）。也许宇宙中有许多行星上的智能生命和我们一样，具有大约1014神经元联结。不过，也许有许多地方的智能生命具有总数目为1024或1034神经元联结。我很想知道它们会知道些什么，因为我们和它们住在同一个宇宙中，我们和它们必定享有一些共同的实体信息。假如我们能与之联系，它们大脑里的许多东西是我们所感兴趣的，不过，反之亦然。我认为，地球外的智能——甚至那些实际上比我们更为进化了的生命——将会对我们感兴趣，对我们的知识、对我们怎样思维和我们大脑的模样、对我们进化的过程以及我们未来的前景等感兴趣。
如果在属于十分邻近的恒星的行星上存在着智能生命，那么，它们能了解我们吗？它们可能在某种程度上设法弄明白，在这颗无名行星地球上，已发生的从基因到大脑再到图书馆的漫长的进化过程吗？如果地球外生命呆在家里，那么它们至少有两种可以发现我们的途径。一种方法是用大型射电望远镜收听。数十亿年来，它们应该会收听到由闪电和在地磁场里发啸的俘获电子和质子产生的无线电静电干扰。然后，在数十年以前，射离地球的无线电波会变得更强、声音更大，不太像噪声而更像信号。地球上的居民终于偶然发现了无线电通讯办法。现在已有大量的国际无线电、电视和雷达通讯往来。由于某些无线电频率，地球已变成太阳系中最光亮的天体（比木星亮，也比太阳亮），最大功率的无线电源。监听地球上无线电发射和接收这种信号的地外文明世界，不能不得出这样的结论：最近，地球上发生了有趣的事。
由于地球的自转，我们功率更大的无线电发射台缓慢地掠过天空，这样环绕另一恒星的某个行星上的射电天文学家就能根据我们的信号从出现到消失之间的时间差，来计算地球上一天的长度。一些最大的功率源是雷达发射器，其中少数用于雷达天文学，用无线电指针来探测附近行星的表面，对天空投射的雷达束的规模要比那些行星大得多。而且，很多信号继续飘送，飘出太阳系，进入星际空间的深处，到达也许正在收听的某个灵敏的接收器。大多数雷达发射器都作军事之用，这些雷达总是“担惊受怕”地对着天空发射雷达讯号，看看是否有大群带有核弹头的导弹发射出来，因为它是人类文明遭毁灭前15分钟的预兆。这些脉冲的信息量很小，只是编码成导弹遥控指令的一系列简单数字型式。
整体而言，地球上最普遍和最显著的无线电发射源是我们的电视广播节目。因为地球在运转，所以一些电视台会在一个水平线上出现，而其他电视台则在另一水平线上消失。这就会出现节目干扰。属于邻近恒星的某个行星上的高级文明甚至可以把这些节目连结起来。最经常重复的信息是电台的呼叫信号和购买清洁剂、防臭剂、头痛药片以及汽车和石油产品的广告信号。最显著的消息是在许多时区由许多发射机同时播放的，例如，在国际危机时期，美国总统和苏联总理的讲演。商业电视对国际危机的述评和人类大家庭自相残杀的交战这一类没头脑的内容，是我们向宇宙选播的关于地球上生活的主要消息。它们该会怎样看待我们呢？
那些电视节日是无法呼叫回来的了，也无法发射一个更快的消息去取代它们并修正以前的发射。没有任何东西能传播得比光更快。这个天体上大规模的电视发射仅始于本世纪四十年代后期。这样，一个球状波阵面就在地球上集中形成了，并以光速向外扩大。因为有些消息都是几十年前才广播的，所以它们仅离地球只不过几十光年远，如果离我们近的文明远在几十光年之外，我们就还继续有稍事喘息的机会。不管怎样，我们都可以想象，它们终将发觉这些节目是不可思议的。
两架“旅行者”号飞船飞向恒星，每个飞船上附有一个有拾音座和记录针的镀金铜唱片，其使用说明在铝制的唱片套上。我们把关于我们的基因、我们的大脑以及我们的图书馆的一些信息，送往也许正在星际空间的大海中航行的其他生命。但我们并不想发送主要的科学情报，只要能在星际空间深处截获其发射机早已失灵的“旅行者”号，任间文明都会掌握比我们懂得多得多的科学。但我们却想把我们独一无二的东西告诉其他生命。对大脑皮层和边缘系统的兴趣就很有代表性，但对R-复合体的兴趣则稍微小些。尽管接收者可能不懂地球上的任何一种语言，但我们还是用60种人类语言播出了问候语，同时还播送了座头鲸的问候。我们把世界各地人种互相关心、开展学习、制造工具、创造艺术以及响应挑战的照片播发出去。还播送了一个半小时的多种民族的优美音乐，其中有的表达了我们的宇宙孤独感，表达了我们切望结束这种孤独和与宇宙中其他生命交往的愿望。而且，我们播送了在我们行星上所能听到的从生命起源前的早期，到人类进化和我们新近萌发的各种技术录音信息。这是一首情歌，就像任何须鲸的声音—样，被投向茫茫天际深处。我们的许多信息，也许是大多数信息，是难以辨认的。但我们还是把它们发送出去了。因为关键问题是想试一试。
根据这种精神，我们把一个人的思想和情感，以及他（她）的大脑，心脏、眼睛和肌肉的电活动记录携带到“旅行者”号上。这是一个人一个小时活动的记录。把记录改录成声音，再压缩时间，最后灌进唱片。这样我们就在1977年6月， 把地球这个行星上的一个人的这种信息直接录音发射到整个宇宙。大概接收者对此一无所知，或者认为是脉冲星的录音；或者也许比我们的文明更高级得难以想象的文明，将有能力译出这种记录下来的思想和情感，并且十分赞赏我们与它们一起共享我们思想情感的努力。
我们基因中的信息非常古老，大多数已有数百万年之久，有的长达数十亿年。相反，我们书本中的信息最多不过数千年的历史，而我们大脑中的信息则只有数十年之久。长期存在的信息并非人类信息具有的特性。由于地球上的侵蚀，我们的纪念碑和人工制品，按照物体本身的自然发展过程，不会留存到遥远的将来。但是“旅行者”号上的唱片却正在超越太阳系的途中。星际空间中的侵蚀（主要是宇宙射线和碰撞的尘土粒）是很缓慢的，所以唱片上的信息会持续10亿年。基因、大脑和书本以不同的方式对信息进行编码，存留的时间也各不相同。但是“旅行者”号上压印在金属星际唱片中的人类记忆将持续得长久得多。
“旅行者”号上的信息传播得十分缓慢。尽管它是人类发射的最快的飞行物体，但它还是得花费几万年的长远跋涉才能到达最近的恒星。任何电视节目会在几小时内走完“旅行者”号已走了多年的距离。刚刚播送完毕的电视发射波仅在几小时内就会赶上和超过处在土星区域的“旅行者”号飞船，急速飞向恒星。如果它按这个速度前进，其信号将在４年多一点的时间内就到达人马座α星。数十年或数百年之后，如果远在那里的任何智能生物听到了我们的电视广播声，我希望它会对我们宇宙进化150亿年后的产物——物质局部变形为有思想意识的生物——产生好感。最近，我们的智能向我们提供了令人敬畏的威力。人类是否具有足够的智慧去避免自我毁灭，这还说不清。但我们许多人正在尽力而为。我们希望，在不远的将来，在可展望的宇宙时代中，我们将完成一项伟业，即把我们行星和平统一为一个珍爱我们天体上每个生灵的机构，进而从容地迈出下一个伟大的步伐，把地球这个行星变为能与所有文明相互联系的银河系社会的一个部分。
第十二章 银河系百科全书
第十二章 银河系百科全书
“你们是何物？来自何方？我还从未见过任何像你们一样的生灵。”造物主拉温瞅着眼前的人，接着……惊奇地发现这个陌生的新生灵竟然如此地像他自己。
爱斯基摩人创世神话
天空出现了，
地球诞生了，
谁将与天地共存，噢，神灵?
阿兹台克人的记事诗《天国的历史》
我知道，有的人会说我们关于行星的断言有点过于冒失。我们的断言是基于许多“假设”之上的。如果其中有一个假设碰巧是错误的，并且与我们的推测相矛盾的话，那么，它就会象松软的地基一样使整座大厦倾覆沦为废墟。但是……假如地球只不过是同样崇高而神圣的行星之一，谁敢冒险断言说，别处再也找不到像我们一样欣赏着大自然歌剧奇观的生物？如果还有其他的观众，谁敢说，只有我们才深入地探索过它的奥秘并通晓它了呢？
引自C.惠更斯《关于行星世界及其居民和生产的新猜想》(约1690年)
大自然的创造者……使我们现时不可能从地球上与宇宙的其他大星球进行任何联络，很可能他同样切断了其他行星间以及不同星系之间的联系，……我们对所有星球的观测足以引起我们的好奇心，但我们却无法使这种好奇心得到满足……，如果认为我们的目光那么远大，好奇心那么强烈，结果只会使自己感到失望，那么，这种认识似乎并不与照耀整个宇宙的智慧之光相吻合。……因此，这就自然地导致我们把人类目前所处的状态看成只是人类生活的曙光或开端，看成是进一步发展的准备或预备阶段。
Ｃ.马克劳林(1748年)
没有一种语言(比数学)更通用、更简单、更少谬误和更不含混……更适合用来表述天然事物之间的各种关系。它用同一种语言解释(所有的现象)，似乎就是为了证实宇宙设计的完整性和简单性，进一步表明驾驭一切自然进程的指令是不可变更的。
J.傅立叶《热的分析理论》(1822年)
我们已经向恒星发射了4艘飞船：“先锋10”号和“先锋11”号（扫校者注：通常译为先驱者而非先锋），“旅行者1”号和“旅行者2”号。与浩瀚的星际距离比较起来，它们是落后而原始的飞船，象梦中的赛跑一样拖拉迟慢。但是，将来我们一定会进步的。我们的飞船将飞得更快些，将会有确定的星际目标，并且我们迟早会有载人的飞船。银河系中肯定有许多比地球年长数百万年的行星，有些要比地球年长数十亿年。难道地球上不曾有过天外来客吗？自从我们的星球形成以来的数十亿年中，难道从来没有来自遥远文明世界的陌生飞船从上面眺望过我们这个世界，并慢慢地降落到我们星球的表面，被五彩缤纷的蜻蜒、懒散的爬虫、啸叫的灵长类或惊讶的人类观察到吗？这种想法是很自然的。每个哪怕是漫不经心地考虑过宇宙中智能生命问题的人，都会有过这种想法。但是，这种事情是否确实发生过呢？关键问题是那些所谓证据的可靠性，我们需要的是经过严密和反复推敲的，而不是似是而非的，也不是一两个自称目击者未经证实的证据。尽管所有关于未探明飞行物及古代太空学家的声言有时似乎使人觉得我们星球充满了不速之客，但根据上述标准，有关天外来客的例子还不能令人信服。我倒希望情况会是另—个样子。有些证据是无可辩驳的，哪怕只发现一件，也许是一块深奥莫测的碑铭，都可成为解开星外文明之谜的好钥匙。这正是人类早就感到迫切需要的东西。
1801年，一位名叫约瑟夫·傅立叶的物理学家（原注：傅立叶因他对热在固体中的传导以及对波和其他周期性运动的研究而闻名于世。前者，现在用于认识行星的表面特性；后者，称为傅立叶分析，是数学的一个分支），当时是法国伊泽尔省的省长。当他巡视所辖省内的学校时，发现了一个11岁的男孩，他那超群的智慧和对东方语言的天赋已赢得了学者们的赞赏。傅立叶邀请他到家中一叙。那个孩子迷上了傅立叶所收藏的埃及工艺品，那些工艺品是在拿破仑远征期间收集的，当时博立叶正负责为那个古代文明的天文学遗物分类编日。那些楔形文字的碑铭引起了孩子极大的好奇心。“它们究竟是什么意思呢？”孩子问道，他得到的回答却是“谁也不知道”。孩子的名字叫让·弗郎索瓦·商博良。由于受到无人知晓的神奇语言的激励，他后来成了一名杰出的语言学家，热衷于研究古埃及的文字。当时，拿破仑偷来的埃及工艺品充斥整个法国，这些东西后来为西方学者所得。描述拿破仑远征的书出版了，年青的商博良贪婪地阅读它。到了成年，商博良成功地实现了他幼年的抱负，向社会提供了古埃及的象形文字的光辉译本。但直到1828年，在他与傅立叶相识27年之后，商博良才第一次踏上埃及这个他梦寐以求的国土。他沿着尼罗河从开罗逆流而上，对他所致力了解的文化表达了他的崇敬之情。这是一次非常及时的远足，一次对外国文明的拜访：
16日晚，我们终于来到登德拉。皓月当空，庙宇离我们仅有一小时的路程。世上最冷静的人啊，请你告汗我，此刻，我们怎能够抗拒它的诱惑呢？当时的命令是：用餐后立即出发。我们孤单无援，又无向导，但我们全副武装，越过田野……庙宇终于出现在我们眼前。人们可以很好地把它打量一番，但想得出结论却是不可能的。它是优雅和宏伟的最高度的结合。我们入迷地在那里呆了两个小时，在巨大的房间里穿梭奔跑……并试图在月光下辨认外面的碑铭。直到凌晨3点才回到船上，但7点又返回庙宇……。月光下的庙宇富丽堂皇，阳光下的庙宇宏伟壮观。我们这些欧洲人都感到相形见绌，没有哪个国家——不管是古代的还是现代的——能象古埃及人那样构思出这样一种令人惊奇的、伟大而壮观的建筑艺术。他们是按身高100英尺(1英尺＝0.3048米)的人的标准去构制这一切的。
在卡纳克的石壁和圆柱上，在登德拉，在埃及各地，商博良高兴地发现，他几乎可以毫不费力地阅读那里的碑铭。在他之前，有许多人都尝试过，但都未能破译出那些有趣的象形文字，就连一个意为“神圣的雕刻”的字也译不出。一些学者曾认为，它们是一种图形密码，富含隐晦的比喻，大部分是些近乎眼珠和波纹线、甲虫、土蜂和鸟一类的象形型体，特别是鸟型体，到处令人困惑不解。有一些人推断埃及人是来自古代中国的殖民地开拓者，也有一些人的推论刚好相反。当时出版了大量大开本的、足以乱真的翻译本。有一个译员对着罗塞塔的石头看了一眼，就匆匆宣告他知其含义了；其实石头上的象形文字碑铭尚未被破译！他说，这种快速译法使他得以“避免由于反复琢磨所必将导致的人为的错误”。他争辩说：“你不去考虑过多，结果反而较好。”正如今天在探索地球外生命方面的情况一样，业余爱好者的信口雌黄常常把许多专业研究人员吓得退避三舍。
商博良反对把象形文字视为图形隐喻。相反，借助于英国物理学家T.杨的卓越见解。他是这样着手研究的：罗塞塔石头是由在尼罗河三角洲拉希德镇要塞上服役的一个法国土兵于1799年发现的，当时的欧洲人大多不懂阿拉伯文，因此把拉希德叫成罗塞塔。它只是古庙的一块石板，上面的雕刻显然是用三种不同的文字来阐述同一件事的：最上面用的是象形文字，中间用的是一种古埃及象形文字的通俗草写体，下面用的是希腊文——这是解开这个谜的关键。商博良通晓古希腊语，他一下就辨认出，这块碑铭是用来纪念托勒密五世于公元前196年春天登基加冕的。在那次加冕典礼上，国王宣扣释放政治犯，减轻赋税，捐款兴建庙宇，饶恕反叛者，加强军备。简而言之，他做了现代统治者为了保住他们的宝座所做的一切。
希腊原文多次提到托勒密，在象形文字原文中大约相同的位置上，有一组由椭圆或涡形环绕的符号。商博良推论说，这些符号极可能也表示“托勒密”。如果是这样，文字符号就根本不可能是图形文字或是一种隐喻；相反，其中的大多数符号一定代表了字母或音节。商博良还耐心地数了希腊字母数和可以认为是大抵等价的原文中单个象形文字的字数，而前者要少得多，这再次说明象形文字基本上是字母和音节，但哪个象形文字对应哪个字母呢？很幸运，商博良带着一块在菲莱地里挖掘出来的方尖形石碑，石碑上有与克娄巴特拉的希腊文名字相对应的象形文字。本书正文后面附图所示的就是经过重新整理以便都可以从左向右读的“托勒密”(Pto1emy)和克娄巴特拉(C1eopatra)的涡形饰纹。Ptolemy的第一个字母是P，涡形内的第一个符号是一个正方形。Cleopatra的第五个字母也是P，而在Cleopatra涡形内的第五个位置上也同样是个正方形。因此正方形就是字母P。Ptolemy的第四个字母是L，它不正是用狮子表示吗？Cleopatra的第二个字母也是L，而在象形文字中，那里也是一只狮子。鹰表示字母A，它在Cleopatra中出现了两次，正好吻合。这样，一种很明显的格式便显现出来了：古埃及的象形文字大部分是简单的代用记号。但并不是每个象形文字都代表一个字母或一个音节，其中有的是图形文字。Ptolemy涡形的结尾符号念为“敬爱的Ptah神永生”。Cleopatra结尾的半圆和卵形是“爱西斯（生育女神）之女”的惯用表意符号。字母和图形文字的混合使用，导致了一些早期译员的失败。
现在回顾起来，这一切似乎是轻而易举的事，但人们却花费了许多世纪的时间才解开这个谜，而且，今后会有更多的事情要做，特别是要解译更为远古时期的象形文字。涡形是关键的关键，就好象埃及的法老们故意在他们的名字上画上圆圈，以便2000年后的埃及考古学家们更易于开展他们的工作。商博良到过卡纳克的大型多柱殿，无意中读到了这块使任何其他人都困惑不解的碑铭，解答了他自己在孩提时代曾向傅立叶提过的问题。打开这条与其他文明联络的渠道，使已经沉默了数千年的文化显露出它的历史、巫术、医学、宗教、政治和哲学内容，这在当时该是一件何等令人愉快的事呵！
今天，我们又在开始寻找古代外来文明的信息。我们这一次所寻找的信息，不仅在时间上，而且在空间上对我们来说都是讳莫如深的。如果我们接收到来自地球以外某一种文明的一个无线电信息，又怎样才能理解它呢？地球以外的智能生命会是文雅、深奥、内在一致的，与我们完全不同。当然，地球以外智能生命还是希望把尽可能易懂的信息发送给我们的。但是，他们如何才能做到这一点呢？是否在某种意义上也存在着一块星际罗塞塔石呢？我们相信会有的。我们相信，不管种种技术文明之间的差异有多大，肯定会有一种通用语言，那就是科学和数学。自然规律是放之四海而皆准的。遥远的恒星和星系的光谱图形，与太阳或在专门的实验室里实验得出的光谱是相同的。宇宙各处不仅存在着相同的化学元素，而且解释原子辐射的吸收和发射的量子力学定律，也是放之四海而皆淮的。遥远的星系互相环绕运行，他们所遵循的定律与苹果落地或“旅行者”号飞船向恒星飞行所遵循的万有引力定律是一样的。大自然的运动格式是无处不同的，旨在为正在崛起的文明所理解的星际信息总该是不难破译的。
我们并不认为在我们这个太阳系的任何其他行星上存在着高级的技术文明。如果有某种只比我们稍迟一点出现的文明，比如说迟上１万年，那么，它根本就不可能有什么先进的技术。如果那是一种比我们——我们已经在探测太阳系了——早出现的文明，那么，它的代表现在就应该在我们这里了。为了与其他文明进行通信联络，我们不仅需要有足以适用于行星之间的联络方法，而且还应有适用于恒星之间的联络方法。从理论上说，这种方法应是廉价的，这样，大量的信息就能以很小的代价得以发送和接收；这种方法应是快速的，这样，恒星际间的对话才有可能进行。同时，这种方法还应该是显而易见的，以便任何技术文明——不论其进化途径如何——都能尽早发现它。令人惊讶的是，这种方法确实存在，即射电天文学。
地球这个行星上最大的半可控射电／雷达观测台是阿雷西博天文台，由康奈尔大学代替国家科学基金会经管。它设在波多黎各岛边远的内地，直径305米(约1000英尺)，具有抛物形反射面，建在原有的碗形山谷中。它接收来自空间深处的无线电波，使电波聚焦在高出谷地的馈电臂天线上，并通过电路连接，送到控制室，供研究人员进行信号分析。另一方面，当望远镜用作雷达发射机时，馈电臂将信号发送到谷地、并反射到空间去。阿雷西博天文台已经用它来探索太空文明的智能信号，并曾向一个遥远的球状星团M 31播放过信息。我们具有赖以在对话双方之间进行恒星际间通讯的技术能力，这是十分清楚的，至少对我们来说是如此。
阿雷西博天文台能在为期几个星期的时间内，将全套《大英百科全书》的内容发射到邻近恒星的一颗行星上同类天文台上去。无线电被以光速传播，它比附在我们最快的星际电船上的信息快１万倍。射电望远镜能在很窄的频率范围内发出很强的信号，因此，它们能越过浩瀚的星际距离而得到检测。如果我们有确定的发射目标，那么，阿雷西博天文台就能与一个与地球相距15,000光年远——相当于从地球到银河系中心距离的一半——的行星上的同类射电望远镜进行通讯联络。射电天文学是一门自然科学技术。实际上，任何一种行星的大气层，不论它是由什么组成的，都具有部分透射无线电波的性能。恒星间的气体云对无线电信息的吸收和散射能力并不很强，就象格杉矶人即使在烟雾使光波能见度减少到只有几公里的情况下，也能清晰地收听到旧金山电台的无线电信号一样。有许多天然宇宙无线电源与智能生命毫无关系，如脉冲星和类星体、行星的辐射带，以及恒星的外层大气。在射电天文学的局部发展过程中，很早就发现了来自几乎任何行星的许多活跃的无线电源。此外，无线电反映了很大一部分的电磁波谱。任何一种能检测任意波长辐射的技术，都能很快找到光谱中的无线电部分。
也许还有其他一些确具优点的有效的通讯方法：星际飞船、可见光或红外激光、脉冲中微子、调制引力波，或其他某种1000年内我们还不可能发现的发射方式。先进文明的通讯手段可能已大大超出了无线电的范围。但是无线电通讯威力大、成本低、速度快，并且简单易行。先进文明该会知道，象我们这样的落后文明，如果有希望接收到太空的信息，就可能首先借助于无线电技术。或许，他们将只得把古代技术博物馆中的射电天文台拿出来使用。如果我们打算接收到一个无线电消息的话，我们就该知道：至少有一件可以谈论的事情，即射电天文学。
但是，那里会有我们的谈话对象吗？单我们银河系就有3000～5000亿颗恒星，难道就只有我们这一颗有人类居住的行星吗？更有可能的是，种种技术文明的存在是一种常见的宇宙现象，种种先进社会正伴随着银河系在脉动和鸣响。因此，最邻近的技术文明并不会是十分遥远的，也许，就在邻近的某个肉眼可见的行星上所建造的天线正在发射信号呢。也许，当我们在夜晚抬头仰望星空的时候，邻近的那些微弱光点中就别有洞天，那上面与我们人类极不相同的某种生物，正悠闲地对着我们称为太阳的这颗恒星看着，享受着一刹那荒诞臆测的欢乐呢。
这种假设的正确与否是很难肯定的。那里也许在技术文明进化方面存在着严重的障碍。行星的数量也许比我们所想象的少；那儿的生命起源，或许并不象我们实验室的实验结果所表明的那么容易；也许高级生命形式的进化在那儿是不可能的；那儿的情况也可能是这样的：复杂的生命形式进化迅速，但是各种有智能和技术的社会的形成和出现却有赖于种种不太可能有的偶然巧合，就象人类的进化取决于恐龙的灭亡和冰川期森林的消失一样，我们的祖先不就是在林中的树上尖声啼叫而不知所措吗？或者，文明在银河系中那数不清的天体上不可抗拒地一再出现，但通常是不稳定的，因此，除了极少数外，所有的文明都无法幸免于他们的技术所造成的灾难，并在贪婪与无知、污染和核战争中消亡。
进一步探讨这个重大的问题，把银河系中高级技术文明的数目粗略地估算为N，这倒是可能办到的。我们给高级文明下的定义是：通晓射电天文学的文明。这个定义即使算得上是个实质性的定义，当然也只是狭义的提法。宇宙中可能存在着无数的世界，那里的居民都是杰出的语言学家或伟大的诗人，可是对射电天文学却一窍不通，我们无望获得来自他们的信息。N能用几个因素的乘积来表达，每一个因素都是一个筛子，每个筛子都必须非常大，因为文明的数量极大：
N*，银河系中恒星的数目；
fp，具有行星系的恒星的比率；
ne，在给定的体系中就生态学而言适合生命生存的行星数；
fl，确有生命出现而在生态学以外的其他方面又适宜生命生存的行星的比率，
fi，住有智能生命且发生形式进化的行星比率；
fc，有智能生命居住，并且发展了通讯联络技术的行星的比率；
fL，兼备技术文明的行星生命期的比率。
全部写出来，方程为N＝N* fp ne fl fi fc fL，其中所有的f均为分数，取值0~1之间。它们都使N这个大数递减。
为了导出N，我们必须估算每一个量。前几个因素，即恒星和行星系的数目，我们知道得比较清楚；后面的因素，即关于智能的进化或技术社会的生存期，我们所知甚少。在这些方面，我们的估算只比臆测略胜一筹。如果你不赞同我下面的估算，那就请你自己作出选择，看看你对银河系中高级文明的数目所作的不同估算含义何在。这个方程最初是由康奈尔大学的德雷克提出的，它的一个很大的优点就在于它涉及面很广：从恒星和行星天文学到有机化学、进化生物学、历史、政治和变态心理学等各个学科。宇宙的绝大部分都包罗在德雷克的方程式之内。
通过对天空中虽然很小但却有代表性的区域的仔细计数，我们对银河系中恒星的数目N*是相当清楚了，有好几千亿颗。一些最新的估算把这个数目定为4×1011，其中只有极少数属于巨大的、迅速耗尽热核燃料的短寿命型星体，绝大多数能生存数十亿年或更长的时间，并在此期间稳定地发光，为邻近行星上生命的起源和进化提供适当的能源。
有证据表明，在恒星形成过程中常常有行星伴随产生，在犹如小型太阳系的木星、土星和天王星的卫星系中，在行星起源的理论中，在对双星体的研究中，在环绕恒星的吸积盘观测中，以及在恒星附近的引力摄动的一些初步调查中，都证实了这种伴随现象。许多恒星，甚至可能是大多数恒星，都有其行星。我们取有行星的恒星的比率fp为1/3，那么，银河系中行星系的总数应为N* fp≈1.3×1011如果各个行星系都象我们太阳系一样有大约10颗行星，那么银河系中的行星世界总数将超过１万亿，这真是宇宙戏剧的一个广阔的舞台。
在我们这个太阳系内，有几个天体也许适合某种生命的生存。这当然首先是地球，大概还有火星、土卫六和木星。生命一旦发生，它就具有极强的适应性和持续性。在一个特定的行星系中，肯定有许多适合生存的不同环境，但是我们保守地做出ne=2的结论，这样，银河系中适合生存的行星数就成了N* fp ne≈1.3×1011。
实验证明，在最普通的宇宙条件下，生命的分子基础是容易形成的，分子的结构单元能够自我复制。我们现在就不那么肯定了，例如在遗传密码的进化中，也许会有许多障碍，尽管我认为它不可能需要几十亿年的远古神秘变化过程。我们取fl≈1/3，意为在银河系中，生命至少在其间出现过一次的行星总数为N* fp ne fl≈1×1011即有1000亿个有居民的世界。这个数字本身就是一个惊人的结论。不可，我们的计算还没到达尽头。
要选挥fi和fc就更困难了。一方面，在生物进化和人类历史进程中，为了把我们的智能和技术发展到今天的水平，就必然出现许多个别看来不太可能出现的阶段。另一方面，要往具有特定本领的高级文明进化，肯定有许多不同的途径。考虑到在寒武纪的大爆炸中所显示出来的大型生物进化中明显的困难，让我们取fi×fc≈1/100，意为在所有有生命出现的行星中，仅有百分之一最后产生了技术文明。这个估算代表了各种科学观点中的一种折衷立场。有人认为，从三叶虫的出现到对火的驯服这样一个阶段，在所有的行星系中都只不过是一瞬间的事情而已。有的则认为，即使让它进化上100亿或150亿年，也不大可能进化到技术文明阶段。只要我们把调查研究局限于一个行星上，那就不可能通过实验来解决这样的课题。将这些因素相乘在一起，我们就可以得到N* fp ne fl fi fe≈1×109，即技术文明至少在10亿个行星上出现过一次。但是，这与关于现在存在10亿个具有技术文明的行星的说法是截然不同的。为此，我们还得对fL来一番估算。
在行星的生命期中，具有技术文明的时间占多大的百分率呢？在地球数十亿年的生命期中，仅仅是最近几十年才出现以射电天文学为特征的技术文明。因此，迄今为止，我们行星的fL小于1/(1×108)即小于亿分之一。说我们明天可能毁灭自己，那简直是天方夜谭。但是，假定把人类自我毁灭看成是一个典型的情况，而且毁灭起来相当彻底，以致于人类或任何其他类型的文明都不可能在太阳灭亡之前50亿年左右的时间里重斯出现，那么结论就是N=N* fp ne fl fi fc fL≈10。而且，在任何特定的时间内，银河系内只可能有少得可怜的几个技术文明同时存在。当新出现的社会取代了最近自我毁灭的那些社会时，这个稳态数目保持不变。数目N甚至可能小到等于1。如果在进入工业技术阶段后不久，文明趋向于毁灭自己的话，那么我们可能再也没有任何可以和我们进行对话的对象了，只能在我们同类生灵中互相对话。我们也正是这么做的，只是做得并不太好罢了。文明可能要经过数十亿年的痛苦进化才能出现，然后由于不可饶恕的疏忽，又自我毁于一旦。
但是，让我们来考虑一下另外一种可能、另一种前景吧：至少有某些文明学会了与高度的技术共存；以往大脑进化中难以预测的矛盾得到了有意识的解决，这就不至于导致自我灭亡了，或者，即使确实发生了重大的动乱，但后来几十亿年的生物进化又把它们恢复过来了。这种社会就可能继续兴旺地生存下去，直到晚年，它们的生存期或许可以用地质或星体进化的时间标尺来估算。如果有百分之一的文明能够成功地度过技术的青春期，在这个危急的历史关头，选择适当的道路走向成熟期，那么fL≈1/100，而N≈107。这样一来，银河系中现存的文明数量将以百万计了。因此，在我们所担心的德雷克方程中前几个因素可能存在的不可靠性——它涉及到天文学、有机化学和进化生物学——中，无法确定的主要还是经济、政治以及在我们地球上称之为人性的问题。如果自我毁灭并非银河系文明命中注定的归宿，那么，似乎很明显，天空中就应该充满着来自各种恒星的信息宜人的嗡鸣声。
这些估算是鼓舞人心的。它们表明，从空间接收到信息本身就是一个意义深远而充满希望的征兆，哪怕我们否时还无法破译它们。它意味着，某些智能生命已经懂得如何与高度文明共存了，并且度过技术青春期也是可能的。撇开信息的内容不说，单就这一点，就为研究其他文明的必要性提供了充分的理由。
如果有数百万个文明比较无规律地遍布于整个银河系，那么离我们最近的距离大约为200光年。即使以光速传播，一份无线电信息也需要二个世纪的时间才能从那里传到我们这里。如果我们之间开始对话，那就好象是当时约翰尼斯·开普勒提出的问题，我们今天才听到答案。特别是由于射电天文学还是一门新科学，我们肯定还比较落后，而进行发射的文明比较先进，因此对我们来说，只接收而不发送的做法是更可行的。对于更先进的文明来说，二者的位置当然得倒过来摆。
我们正处在用射电探索太空其他文明的最初阶段。在一幅密集的恒星场光学照片中，可以看到成千上万颗恒星。根据我们比较乐观的估计，它们当中有一颗正是先进文明之所在。可到底是哪一颗呢？我们的射电望远镜应当朝向哪一颗恒星呢？在可能出现先进文明的数以百万计的恒星中，我们迄今为止用射电望远镜进行研究的才不过几千颗，也就是说，我们所作的努力只是所要求的千分之一左右。不过，认真的精密的系统探索工作很快就将开始。美国和苏联都已进入准备阶段。这种探索工作的费用比较低，据估计，一艘中型现代化海军驱逐舰的成本就足以应付10年之久的探索地外智能生命计划的费用。
友善的接触历来就不是人类所遵循的常规，不同文化间的接触往往是直接的、有形的；这与接收无线电信号是根本不同的两码事，后者就象接吻那样轻而易举。仔细回顾一下我们过去所做的一两件事，哪怕只是为了看清我们的前程这样做也还是有益的：在美国革命和法国革命这两段时期之间，法国国王路易十六装备了一支赴太平洋的探险队，这是一次以研究地理、经济和民族主义为目标的航行，总指挥官是彼鲁兹伯爵，他是一位在美国独立战争中为美国战斗过的著名探险家。起航后一年左右，他于1786年7月到达阿拉斯加沿岸一个现在称为利图雅湾的地方。他很喜欢那里的港口，挥笔写道：“天地间再也找不到一个能比这里提供更多方便的口岸了。”就在这个典型的地方，彼鲁兹“发现了一些野人，这些野人挥舞着白色的斗篷和各种各样的皮革，以示友好。一些印地安人荡着独木舟，在海湾里捕鱼……这些野人的独木舟不时地向我们靠拢，他们拿出鱼、海獭和其他动物的皮毛，以及他们衣服上各种不同的小装饰品，跟我们交换铁器。使我们大为惊讶的是，他们显得很善于交往，讨价还价相当老练，一点儿也不比哪个商人逊色。”
美洲的土著人的讨价还价日趋激烈。使彼鲁兹感到烦恼的是，他们还经常行窃，偷的主要是铁制品，有一次还偷制服。有天晚上，他们把在武装的卫兵守护下酣然入睡的一些法国海军军官的制服从枕头底下偷走了，手段之高超堪与著名魔术大师哈里·胡迪尼的技艺相媲美。彼鲁兹遵照王室的命令，表现得很冷静，但他抱怨说，土人“以为我们的忍耐是无限的。”他蔑视他们的社会。但双方都没有给对方造成严重的损害。等到两艘船的食品得到补充之后，彼鲁兹便驶离了利图雅湾，从此再也不到这个鬼地方来了。1788年，探险队在南太平洋遇难，除了一人生还外，彼鲁兹和其余队员都遇难了（原注：彼鲁兹在法国招募船员时，有许多聪明好学的青年报名，但却遭到拒绝，其中就有名叫拿破仑·波拿巴的科西嘉炮兵军官。这是世界历史上一个有趣的转折点。如果彼鲁兹接受了波拿巴的申请，罗塞塔石头可能就不会被发现，商博良也许决不会破译埃及象形文字，而且我们的近代历史在许多重要的方面也将大大改观）。
