- 宇宙的光榮
- 潘家錚 凌晨主編
- 3050字
- 2019-06-24 12:26:58
序曲 仰望蒼穹
最叫亞兵覺得奇異的,是他居然在這黑漆漆的夜里看到一輪光耀奪目的太陽,噴著火焰、鑲著玫瑰色的日珥的太陽;同時他又看到了離開太陽不遠處一彎窄窄的娥眉月。那實際上是一個“娥眉”般的地球。
這真是不可思議的瑰麗和神奇!亞兵不由得閉上了眼睛,但他立刻又睜開來了。他無法把自己的目光從這壯麗的宇宙奇景面前拉開。他當然知道,在地球上,由于厚厚大氣層的阻隔,所以在太陽朗照的白晝,星星是不會出現的。然而在宇宙空間,就再也沒有什么白晝、黑夜了,天空永遠是黝黑黝黑的,每一顆星星都像浮動的寶石,而銀河,正在不出聲地流淌……
鄭文光《飛向人馬座》
人類的宇宙紀元始于1957年。
在此之前,人類經過了幾千年漫長的等待和探索。自人類走出山洞,那天上的明月和迷蒙的群星就被他們遙望、向往。無數人在深夜企盼,于是有了奔月逐日的神話,有了七夕銀河的浪漫愛情故事。然而,神仙們并沒有送來升天靈藥,人類還是只能憑借自己的力量走出這溫暖的地球搖籃。
古時,征服群星的夢想僅僅停留在神話中。古希臘人幻想偉大的英雄將會不朽,他們的身軀化為星座,永遠閃耀在幽藍的天幕上。中國古人的幻想更為不羈,不僅在天庭建立了一個有序的世界,而且這個世界可以被接近、被征服:高居第33重天之上的玉皇大帝會為一只猴子不安;西王母賜下的長生藥吃多了就能飛升;更有人間的英雄后羿,向天發射神箭,射落下9個太陽。

像鳥兒一樣飛翔是人類自古的愿望

馬王堆出土的奔月圖

中國的原始火箭
是的,弓箭這人類最早的遠程武器在不知不覺中就被賦予了征服星空的重任。人們發現,普通的箭飛行一段距離后總還是要落回地面,即使安裝火藥推進器以提高射程的火箭也不例外。唯有飛禽可以長久高飛不落。大膽的飛行夢想家們意識到那是翅膀的力量,于是他們把火藥推動的箭和依靠空氣動力飛行的翅膀結合起來,這就是著名的“萬戶實驗”。
那是600多年前的中國明朝,一個風和日麗的早晨,萬戶手持兩個大風箏,坐在捆綁了49枝火箭的椅子上,希望由此成為世界上第一個乘火箭升空的人。可惜這樣的簡單組合飛船無法成功,他因此殉難,但他的勇氣令人敬佩。后人將一座月球環形山命名為“萬戶”,以表達對他的崇敬之情。

萬戶試驗

后人為萬戶修建的紀念雕塑
看來,僅僅依靠勇氣,飛天之夢是無法實現的。科學技術才能幫助人類實現夙愿。人們需要清楚大氣對飛行的作用,需要掌握飛行的原理和技術,需要等待材料力學等大量科學技術水平的提高。
但夢想不愿等待。萬戶試驗的失敗并未能阻止人們探索空間的步伐。既然依靠自身的力量無法實現遨游太空的夢想,那么只能求助于上蒼。尤其是在遙遠的傳說中人和神明還很接近的年代,人們相信自己虔誠的祈禱可以感動上蒼。那在冥冥之中決定天地命運的大神總有一天會幫助他們實現夢想。這些懷抱希望的人們便成為最早一批星空觀察者,他們喜歡稱自己為“占星術士”。

我國保存至今的10世紀古星圖
有沒有人住在天上?這些人的文明程度可與我們匹敵嗎?或許,他們的文明已經遠遠超過我們,甚至能夠主宰我們?古人對天空懷著深深的敬畏之心,只有神仙才能居住在天上,也只有神仙才能夠自由自在地飛翔于九天之上。這些神仙教地球人種植與釀造,保佑他們繁衍生息、子孫滿堂。唯一讓我們的祖先懷有些許不滿的,是神仙們似乎從未真正降臨,也未曾光明正大地帶走過哪怕一個虔誠的信徒。其實從來就沒有什么救世主,神仙也不過是一種虛無縹緲的想象。掌握地球人命運的始終是地球人自己。那些充滿自信與探索精神的人們,堅持不懈地仰望星空,用他們的真誠,用他們銳利的眼睛,用上天賜予和自己雙手創造的一切可用工具,直到把這迷夢般的蒼穹看個清清楚楚。

西方占星術士在研究星空
就在這日復一日、年復一年的仰望中,占星術士被歷史湮沒,天文學家誕生了。
與其他科學相比,天文學最大的特點就在于它是一門觀測科學而不是實驗科學。我們不能把太陽拿到手里來仔細觀察,也不能把星星放在解剖臺上看看里面有些什么。除了掉在地球上的隕石可以拿來實驗外,其他所有的天體和天象都是看得見摸不著的。它們的信息以輻射為載體向外傳播,這些輻射包括可見光和不可見的無線電、微波、X射線、γ射線、紅外線、紫外線等電磁波。獲取并分析天體輻射信息是天文學家最基本的研究方式和手段,但絕大多數天體的輻射都因其距離極為遙遠而極其微弱。為了觀測這些微弱的信號,必須擁有強大的觀測儀器。
早期天文學家可以仰賴的觀測儀器唯有自己的雙眼,星空對他們來說是一個神秘世界。更多的時候,是想象力代替了觀測,于是天界有了嫦娥桂樹、雄獅猛虎,也有了執劍武士、彈琴少女,有了淚水凝集的七夕和鼓樂笙歌的蟠桃宴會,卻無法給人們心中那不滅的飛天夢想一個明確答案。直到望遠鏡發明以后,人們才終于看清楚,原來高掛在天空中的,不過是些大大小小、冷的或熱的、球體或非球體的星星。
失望嗎?也許開始會有一點點兒,但天文學的進步隨即為人們提供了更值得激動的好消息:天界和人界本來就是一樣的!在那群星之中,也許就有適合我們居住的家園!

西方人將星空分成很多星座

星空深處的景象只有強大的觀測儀器才能看到

牛頓的望遠鏡

伽利略的望遠鏡

18世紀的天文望遠鏡
登天的夢想再一次被點燃了,這次不是虛幻的想象和沒有理論根據的盲目嘗試,19世紀以來用現代科技武裝的人類決定排除萬難,依靠自己的雙手重新打造登天之路。他們企盼著這次可以用光輝的勝利來證明自己作為萬物之長的尊嚴。
當望遠鏡讓天文學家們看清星空的同時,這些追蹤群星的人們也開始了另一項偉大的事業。這其實是他們很久以前就開始嘗試的,那就是探尋天界的規律。開普勒“行星三定律”粗看似乎只是個數學游戲,但敏銳的人們很快發現,它所蘊涵的,正是宇宙中最基本的法則“萬有引力”,并且這法則無論在地面上還是在星空中,都有著同樣的形式。
好了,這就足夠了,我們不必繼續等待神仙們的恩賜,因為我們發現自己也有資格做神仙。我們的箭仍然不能遨游天界,甚至加上火藥和翅膀的力量也不一定能成功,它還不夠快。但這不是什么嚴重問題,因為我們有辦法知道箭的速度究竟要多快才能向天界送去一個問候。靠著那條看似平凡的引力定律,加上在地面上的實驗和一點點的計算,我們得出:環繞地球飛行、永不墜落的箭速要快到每秒7.9千米,這個速度被稱為第一宇宙速度,相當于每秒鐘繞400米標準操場跑20圈;如果再快些,要脫離地球引力進入環繞太陽的軌道,則需每秒11.2千米的第二宇宙速度,北京到上海的高鐵用這個速度開就僅需2分多鐘;再快點兒呢?把箭加速到每秒16.7千米的第三宇宙速度吧,那它會脫離太陽引力,成為宇宙中和恒星同等級的天體。以第三宇宙速度飛行,從地球到月球只要6個多小時。事情就這么簡單,只要你跑得足夠快,你就是神仙。現在我們真的離天界只有一步之遙了,只要有一支夠快速的箭。哦,炮彈也可以。既然炮兵早已在戰場上淘汰了弓箭手,在實現登天夢想上他們也該能出點兒力吧?至少科幻作家儒勒·凡爾納希望炮兵這么干。1865年,儒勒·凡爾納創作了科幻小說《從地球到月球》。書中的主人公依靠一門超級大炮的彈射獲得了高速度。只是作者忘記了人無法承受炮彈發射的沖力。

在儒勒·凡爾納筆下,人類乘坐炮彈實現了飛上月球的夢想
更為可行的方法還是要依靠火箭。由神話到現實,人類的太空夢想逐漸清晰了。這個夢想里也有我們中國人的一部分。令人欣喜的是,經過幾十年的艱苦努力,我國太空事業得到了極大發展,航天技術已處于世界領先地位。而今,“神舟十一號”飛船載人飛行成功,我國航天員們在“天宮二號”空間站生活30天,意味著中國航天將開始新的歷史篇章,展開中華文明史上的又一段輝煌。

宇宙速度示意圖