第一篇
我們居住的偉大星球

第一章　最初的世界

我們居住的地球到底是怎么形成的呢？在遠(yuǎn)古時(shí)代，人們看著太陽(yáng)每天從東方升起，白天在頭頂上運(yùn)行，晚上在西方落下；看著無(wú)數(shù)的星星像鉆石一樣在深藍(lán)的夜空中閃閃發(fā)光；看著春、夏、秋、冬四季永恒不變地輪回。他們一直對(duì)自己生活的土地是如何形成的充滿了好奇。自從誕生的那天起，人們就一直在試圖理解這充滿奇跡的大自然。

早期的人們對(duì)世界了解很少，所以他們會(huì)盡自己最大的努力去編造故事來(lái)解釋未知的事情。你或許從美麗的古希臘神話中知道，每天當(dāng)黎明之神歐若拉⁽¹⁾打開(kāi)位于東方的紫色大門(mén)時(shí)，太陽(yáng)神阿波羅就會(huì)乘著他的金色戰(zhàn)車(chē)巡游天空。這只是早期的人們豐富想象中有關(guān)地球的故事之一。每一個(gè)古老的民族都有很多類(lèi)似這樣的故事，我們稱(chēng)之為神話。在人們?cè)噲D理解他們所生活的世界的過(guò)程中，形成了這些神話。

早期的人們對(duì)于大自然的諸多謎團(tuán)總是充滿了敬畏和恐懼，他們意識(shí)到這些謎團(tuán)代表著某種比自己強(qiáng)大得多的力量，于是就把這種力量當(dāng)作神來(lái)崇拜。同時(shí)他們認(rèn)識(shí)到了不變的自然規(guī)律和秩序，甚至相信一定存在一個(gè)萬(wàn)能的神來(lái)掌管其他神的工作。在古希臘神話中，宙斯被認(rèn)為是眾神和人類(lèi)之父；在古羅馬神話中，朱庇特被認(rèn)為是天地的統(tǒng)治者；早期的希伯來(lái)人則認(rèn)為世界上只有一個(gè)神，那就是上帝耶和華，他是宇宙智慧而公正的統(tǒng)治者。《圣經(jīng)·舊約》向我們講述了希伯來(lái)人的信仰。而《創(chuàng)世記》開(kāi)頭的美麗詩(shī)篇，則告訴我們希伯來(lái)人所認(rèn)為的地球是怎么形成的：

萬(wàn)物之初，神創(chuàng)造了天空和大地；

大地是空虛混沌的，黑暗籠罩著深淵……

神說(shuō)，這里要有光，于是就有了光……

神稱(chēng)光明為白天，稱(chēng)黑暗為夜晚……

神創(chuàng)造了天空，并稱(chēng)之為天堂……

神說(shuō)，讓天底下的水集中到一起，使干燥的陸地露出來(lái)。于是就成了……

神說(shuō)，天上要有光，以區(qū)分白天和夜晚，以光作神跡，作季節(jié)，作日作年……

于是神創(chuàng)造了兩大束光，亮的管白天，暗的管夜晚，他同時(shí)又創(chuàng)造了很多星星。

神把這些光放在天上，普照大地；管理著白天和夜晚，區(qū)分著光明和黑暗。神認(rèn)為這樣很好。

千百年來(lái)，隨著認(rèn)知水平的提升，人們對(duì)地球的看法也在不斷發(fā)生改變。許多年來(lái)，人們對(duì)地球的形狀有很多誤解。當(dāng)我們站在地上向遠(yuǎn)處張望時(shí)，大地看起來(lái)是平的；所以就不奇怪，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，大部分人都認(rèn)為地球是平的，特別是人們還沒(méi)有在地表做足夠的旅行來(lái)發(fā)現(xiàn)它的真實(shí)面貌時(shí)。但是早在古希臘的時(shí)候，博學(xué)的人就已經(jīng)開(kāi)始相信地球是圓的了。一位偉大的學(xué)者曾說(shuō)：“當(dāng)發(fā)生月食的時(shí)候，月亮上的陰影是由于地球擋住了太陽(yáng)照在月亮上的光而形成的。既然陰影是彎曲的，那么地球也一定是彎曲的。”

很久以來(lái)，每個(gè)人都認(rèn)為太陽(yáng)是圍繞地球旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)時(shí)的人們觀察到太陽(yáng)每天從地球的一邊升起，在另一邊落下，有這種想法也很正常。到了15世紀(jì)，一位偉大的原創(chuàng)型思想家出現(xiàn)了，他叫尼古拉斯·哥白尼。從童年時(shí)起，哥白尼就很喜歡大自然，長(zhǎng)大后，他開(kāi)始研究天文知識(shí)。他常常坐在小鎮(zhèn)教堂的尖塔上觀察星空，一看就是一個(gè)晚上。他熱切地讀完了所有能找到的相關(guān)書(shū)籍，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究和思考，他逐漸意識(shí)到先前那些認(rèn)為太陽(yáng)圍繞地球旋轉(zhuǎn)的人是錯(cuò)誤的。哥白尼解釋道，太陽(yáng)的起起落落，不是由太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)造成的，而是由地球運(yùn)動(dòng)引起的。只是因?yàn)槲覀冊(cè)诘厍蛏希瑥奈覀兊慕嵌瓤雌饋?lái)好像是太陽(yáng)在動(dòng)而地球沒(méi)動(dòng)。在哥白尼的晚年，他寫(xiě)了一本書(shū)來(lái)闡述這一想法，但是他差點(diǎn)沒(méi)能親眼看到它出版后的樣子。直到他臨終前，人們把一本剛印出來(lái)的新書(shū)輕輕地放在他手心里，哥白尼才真正觸摸到了自己思想的結(jié)晶。

雖然哥白尼相信地球是圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的，但他一直無(wú)法證實(shí)自己的猜想，因?yàn)槌俗约旱碾p眼，他沒(méi)有其他任何可以借助的工具。要知道，人的瞳孔直徑不到五分之一英寸⁽²⁾，我們的眼睛只允許這么一點(diǎn)點(diǎn)光線進(jìn)入，所以僅僅用肉眼望天空，是看不到太多東西的。在哥白尼時(shí)代結(jié)束后不久，有人通過(guò)彎曲的透鏡聚集了一大片區(qū)域的光線，使之彎曲，讓這些光線可以穿過(guò)自己眼睛的小瞳孔，由此增強(qiáng)了自己的視力，這就是望遠(yuǎn)鏡的基本原理。關(guān)于望遠(yuǎn)鏡的原理是如何被發(fā)現(xiàn)的，這里有一個(gè)有趣的小故事。大概300年前⁽³⁾，荷蘭有一個(gè)制造眼鏡的商人，他的名字是漢斯·利伯希。有一天，他正在店里干活，他的孩子們?cè)谕饷嫱嫜坨R片。孩子們偶然地把一個(gè)鏡片放在另一個(gè)鏡片前面，往附近一座教堂尖塔的風(fēng)向標(biāo)上望去，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)風(fēng)向標(biāo)透過(guò)鏡片看起來(lái)離自己非常近。孩子們的尖叫聲把父親從店里吸引了出來(lái)，利伯希自己試著看了一下。果然，當(dāng)把眼鏡片放到眼前大約1英尺處時(shí)，就可以很清晰地看到遠(yuǎn)處的風(fēng)向標(biāo)。

基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，利伯希開(kāi)始用不同的鏡片做實(shí)驗(yàn)。最后，為了拿著方便，他把兩個(gè)鏡片放在一個(gè)筒里。這個(gè)被他稱(chēng)為望遠(yuǎn)鏡的東西，立刻吸引了很多人的關(guān)注。有人寫(xiě)信把這件事告訴了伽利略——當(dāng)時(shí)意大利偉大的科學(xué)家。伽利略馬上意識(shí)到這個(gè)設(shè)備將給他的天文研究帶來(lái)很大便利，于是他急忙自己動(dòng)手制作了一個(gè)望遠(yuǎn)鏡。伽利略不厭其煩地工作了很長(zhǎng)時(shí)間，將鏡片打磨并彎曲成各種各樣的形狀。最終他找到一個(gè)舊的風(fēng)琴管，把自己打磨好的兩個(gè)鏡片裝進(jìn)去，一個(gè)鏡片向外凸，另外一個(gè)鏡片向里凹。他發(fā)現(xiàn)這個(gè)望遠(yuǎn)鏡把所有東西都放大了很多倍。在做好望遠(yuǎn)鏡后的第一個(gè)晴朗的夜晚，伽利略用它對(duì)著天空看，驚奇地發(fā)現(xiàn)原來(lái)看似黑暗空虛的天空中，實(shí)際上竟然充滿了明亮閃耀的星星！你可以想象一下，當(dāng)伽利略通過(guò)望遠(yuǎn)鏡第一次真正看到天空中的奇觀時(shí)，他有多么快樂(lè)（因?yàn)檫@是第一個(gè)真正的望遠(yuǎn)鏡）。

此后的無(wú)數(shù)個(gè)夜晚，伽利略爬上高塔，用自制的望遠(yuǎn)鏡掃視著天空的各個(gè)角落，在他好奇的凝視下，越來(lái)越多的天文秘密被他發(fā)現(xiàn)。伽利略透過(guò)他新發(fā)明的“魔眼”，無(wú)論向哪個(gè)方向看過(guò)去，都能發(fā)現(xiàn)新的星星。一天晚上，伽利略把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)木星，驚訝地發(fā)現(xiàn)在木星附近有三顆小星星，兩顆在東邊，一顆在西邊；第二天晚上，他又去看木星，發(fā)現(xiàn)三顆星星都在西邊了；后面幾天晚上都是陰天，天上的烏云擋住了他的視線；在下一個(gè)晴朗的夜晚，他只在東邊看到了兩顆星星，但又出現(xiàn)了第四顆，這時(shí)候他意識(shí)到這四顆星星都是圍繞著木星旋轉(zhuǎn)的。他還發(fā)現(xiàn)了其他幾顆行星，也有一些衛(wèi)星繞著它們轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)這些觀察研究，伽利略開(kāi)始確信哥白尼的想法是對(duì)的，地球和其他行星確實(shí)是圍繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的，就像小星星圍繞著行星轉(zhuǎn)動(dòng)一樣。

伽利略的新發(fā)現(xiàn)傳播廣泛而深遠(yuǎn)，在當(dāng)時(shí)的學(xué)者中造成了巨大的轟動(dòng)。為了對(duì)伽利略這個(gè)新發(fā)現(xiàn)有更多了解，很多學(xué)生從歐洲各地蜂擁而至。但是伽利略的新發(fā)現(xiàn)顛覆了人們數(shù)百年來(lái)的信仰，要接受它需要人們完全改變自己的思維方式，因而一時(shí)間很難被普遍接受。在當(dāng)時(shí)的基督教會(huì)看來(lái)，伽利略這樣的想法是邪惡的，因?yàn)椤妒ソ?jīng)》教導(dǎo)人們，地球就是宇宙的中心。教會(huì)命令伽利略不準(zhǔn)相信，也不能引導(dǎo)他人相信這些新理論。伽利略出版了一本書(shū)來(lái)為自己的觀點(diǎn)辯護(hù)，然后他被傳喚到羅馬，以傳播錯(cuò)誤信仰的罪名被法庭宣判有罪，他被迫同意以后再也不傳播這些禁論。

無(wú)論如何，哥白尼和伽利略的工作最終還是徹底改變了人們關(guān)于地球的認(rèn)知。沒(méi)過(guò)多久，整個(gè)歐洲幾乎找不到一個(gè)不接受他們理論的學(xué)者。但是如果地球是太空中的一個(gè)大圓球，那它是如何保持在自己位置上的呢？世間萬(wàn)物為什么不會(huì)從它上面掉下去呢？多年以來(lái)，類(lèi)似的問(wèn)題一直困擾著學(xué)者們。以前，人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，任何東西都要以某種方式支撐著才能存在。因此他們推論，地球也一定需要支撐。古印度人認(rèn)為地球停靠在四只大象的背上，大象站在一只巨大的烏龜?shù)凝敋ど希@只烏龜則漂浮在宇宙的海洋中。古希臘人則認(rèn)為，一個(gè)叫作阿特拉斯的巨人因?yàn)橛|犯了眾神的權(quán)威，被懲罰站在海洋的中央，把地球扛在肩膀上。

在很多個(gè)世紀(jì)以后，一位偉大的英國(guó)科學(xué)家——艾薩克·牛頓，在自家花園中思考著這些深?yuàn)W的問(wèn)題。據(jù)說(shuō)，當(dāng)他坐在那里靜靜地思索時(shí)，附近樹(shù)上的一個(gè)蘋(píng)果突然從樹(shù)枝上脫落，掉到地上。這個(gè)聲音吸引了他的注意力。“為什么蘋(píng)果會(huì)掉在地上？”牛頓自問(wèn)，然后他又自答道，“因?yàn)榈厍蛟诶！币粋€(gè)想法逐漸在牛頓的腦海中展開(kāi)，地球附近所有的東西，都被一種巨大的看不見(jiàn)的吸引力拉向地球，他稱(chēng)之為重力。牛頓推論，地球和其他所有行星一樣，也都在太陽(yáng)的吸引下，被這同一個(gè)巨大的力量固定在它們自己的位置上。牛頓的理論帶給我們一幅多么具有啟發(fā)性的畫(huà)面啊！天體在環(huán)繞太陽(yáng)的巨大軌道上運(yùn)行，在一種無(wú)所不在的單一力量作用下，太空中的一切都被牢牢地固定在自己的位置上。

然而，地球在一開(kāi)始是怎么形成的呢？幾千年來(lái)，人們一直在試圖回答這個(gè)問(wèn)題。在18世紀(jì)末，望遠(yuǎn)鏡技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，科學(xué)家通過(guò)它可以很好地研究太空。這些巨型望遠(yuǎn)鏡像更加強(qiáng)大的眼睛般一刻不停地掃視著夜晚的天空，它發(fā)現(xiàn)了拖著尾巴的火霧狀云翳和發(fā)光的巨大氣團(tuán)，我們稱(chēng)之為星云。星云在太空中旋轉(zhuǎn)著，在深邃的宇宙中綿延數(shù)千英里，散發(fā)著熾熱的光。其中一些有長(zhǎng)長(zhǎng)的螺旋狀的旋臂，看起來(lái)就像是一個(gè)巨大無(wú)比的風(fēng)火輪在太空中旋轉(zhuǎn)。受這些星云啟發(fā)，法國(guó)科學(xué)家拉普拉斯認(rèn)為，或許在時(shí)間的起點(diǎn)，億萬(wàn)年以前，有一個(gè)由火團(tuán)組成的超級(jí)星云在無(wú)盡的宇宙中旋轉(zhuǎn)，我們的地球就來(lái)自這樣的火焰狀云氣。他認(rèn)為，從這些旋轉(zhuǎn)的氣團(tuán)中，火焰狀的旋臂時(shí)不時(shí)會(huì)被甩出來(lái)，就像巨大的圓環(huán)或者彩帶一樣，剩下的星云隨著旋轉(zhuǎn)會(huì)慢慢匯聚成球體。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歲月，被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩出去的旋轉(zhuǎn)環(huán)帶，也會(huì)聚集到一起成為火球，形成巨大的星體——行星，我們的地球就是其中之一。所有這些旋轉(zhuǎn)的球體會(huì)繼續(xù)繞著最初的火球（即太陽(yáng)）旋轉(zhuǎn)。這種解釋地球起源的理論被稱(chēng)為星云假說(shuō)，在最近的幾百年來(lái)得到了大部分科學(xué)家的認(rèn)可。

可是再經(jīng)過(guò)更深入的觀察和研究，科學(xué)家開(kāi)始認(rèn)為地球也許是通過(guò)另一種方式形成的。有些科學(xué)家認(rèn)為，億萬(wàn)年前，另外一顆巨大的恒星穿越太空，恰好經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近，它們之間形成了極強(qiáng)的電磁引力流，地球和其他行星就在這個(gè)過(guò)程中從太陽(yáng)中分離出來(lái)了。磁場(chǎng)用令人無(wú)法想象的巨大牽引力猛拉太陽(yáng)，形成了由太陽(yáng)物質(zhì)組成的巨浪，這些巨浪像手臂一樣從太陽(yáng)中伸出來(lái)，最終脫離太陽(yáng)，散落成成千上萬(wàn)的碎片。這些散落的太陽(yáng)碎片繼續(xù)在太空旋轉(zhuǎn)，逐漸匯聚起來(lái)，同時(shí)吸引著軌道周?chē)钠渌镔|(zhì)，經(jīng)過(guò)數(shù)不清的漫長(zhǎng)歲月，一點(diǎn)一點(diǎn)地變成地球以及其他行星現(xiàn)在的樣子。

經(jīng)過(guò)科學(xué)家們幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)的不懈努力，有關(guān)星星的許多秘密都被一一揭開(kāi)。伴隨著一個(gè)又一個(gè)的發(fā)現(xiàn)，我們所能觀測(cè)到的宇宙空間正在逐漸擴(kuò)大。現(xiàn)在人們已經(jīng)普遍接受：在我們看起來(lái)是如此巨大的地球，在這眾星閃耀的遼闊宇宙中，只不過(guò)是一顆很小的星星而已。宇宙的大小對(duì)我們來(lái)說(shuō)是難以想象的。

隨后，更多的問(wèn)題出現(xiàn)了。地球離開(kāi)太陽(yáng)之后，究竟發(fā)生了什么？它是怎么變成現(xiàn)在的樣子的？科學(xué)家們又一次幫助我們揭開(kāi)了謎底。他們告訴我們，這個(gè)在太空中不斷旋轉(zhuǎn)、燃燒的龐大物質(zhì)團(tuán)，在很多年之后，它的巨大熱量逐漸在太空中輻射殆盡，從而慢慢冷卻下來(lái)。它從一個(gè)發(fā)光的氣團(tuán)演變成一個(gè)液態(tài)火球，表面像火山巖漿一樣不斷地沸騰翻滾。漸漸地，熔巖也開(kāi)始冷卻、變硬，最終形成巖石地殼。

地球在冷卻的過(guò)程中，不斷有熾熱的氣體從表面釋放出來(lái)，跟周?chē)涞挠钪婵臻g接觸，凝結(jié)成濃密的大氣云層。這些云層飄浮在地球周?chē)尩厍蛟跀?shù)億年間處于水蒸氣的包裹中，也把一切都籠罩在黑暗之中。當(dāng)時(shí)沒(méi)有白天，因?yàn)樘?yáng)光無(wú)法穿透從四面八方把地球包裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的濃密云層。

日復(fù)一日，年復(fù)一年，地球一直在冷卻。隨著地球越變?cè)嚼洌鼑厍虻脑旗F狀大氣層開(kāi)始液化，變成大雨傾瀉下來(lái)。滂沱大雨沖擊著地球表面，把地球變成了一個(gè)荒涼且遍布雨水的世界，地球表面覆蓋著洶涌的黑色海洋。

隨著水汽逐漸變成雨降落到地面上，環(huán)繞在地球周?chē)拇髿鈱右仓饾u變得稀薄。在朝向太陽(yáng)的一面，一縷昏暗的陽(yáng)光終于透過(guò)大氣層灑向地面。在無(wú)盡的黑夜之后，地球終于迎來(lái)了第一個(gè)白天。時(shí)間繼續(xù)向前推進(jìn)，大氣層變得越來(lái)越稀薄，越來(lái)越多的陽(yáng)光穿透云層抵達(dá)地表，地球的白天變得越來(lái)越亮。

這個(gè)時(shí)候，地球依然在冷卻，表面的冷卻速度比里面要快很多。就像任何物體遇冷都會(huì)收縮一樣，地殼變得越來(lái)越緊，無(wú)法承受地球內(nèi)部冒出的熾熱膨脹的氣體的擠壓。每隔一小段時(shí)間，就會(huì)有一次可怕的熔巖噴發(fā)：大地晃動(dòng)著，顫抖著，地球表面忽然裂開(kāi)，出現(xiàn)了巨大的裂縫；地殼被肆意扭曲，發(fā)生彎曲和形變；熾熱的熔巖像陣雨一樣被拋向高空，可怕的光芒照亮了整個(gè)天空。當(dāng)這一切過(guò)去后，地球會(huì)安靜一段時(shí)間，然后再一次裂開(kāi)，耀眼的紅色熔巖裹挾著巨大的熱氣，噴向沸騰的空氣中。

在接下來(lái)的幾千萬(wàn)年間，暴風(fēng)雨在遍布海洋的地球上肆虐，而地球在一次又一次的地震和熔巖噴發(fā)中顫抖。通過(guò)這些劇烈變動(dòng)，地殼的一些地方向上彎曲，超過(guò)海平面，形成了大陸；還有些地方在地球表面形成巨大的褶皺，形成了最早的山脈。

此時(shí)的地球表面是由幾塊不平整的巨大陸地以及把它們隔離開(kāi)來(lái)的無(wú)邊海洋組成，海水填滿了一切縫隙。猛烈的風(fēng)抽打著海水，夾著海浪日夜不停地沖向陸地，敲打、雕刻著海岸線。泛濫的雨水在山脈間奔騰，形成河流，奔向大海。但這個(gè)時(shí)候，地球上連一棵樹(shù)，哪怕是一棵草都沒(méi)有，只有光裸的巖石和貧瘠的沙土。

在地球早期，熱力、風(fēng)力以及流水的不斷作用，逐漸雕刻出了山谷，沖刷出了海岸線，撫平了崎嶇的陸地——地球表面的形貌被不斷地重塑。經(jīng)過(guò)幾千萬(wàn)年的滄海桑田，山脈起伏，江河改道，海岸線彎曲變幻，地球在時(shí)間的作用下終于變成了我們現(xiàn)在所熟知的樣子：廣袤的大陸，無(wú)垠的海洋，高聳的山脊，地表的河流、湖泊、山谷、平原、沙灘以及熾熱的地心。