前言

終有一日，今天的未知之謎會得到解開，但那需要漫長的勤勉研究。人類壽命有限，一個人窮盡畢生之力也不足以攻克天空這如此巨大的課題?！虼耍ㄓ薪?jīng)過歲月和持續(xù)數(shù)代的研究，此等知識才能逐漸顯現(xiàn)。終有一日，我們的子孫會驚訝于他們的先人竟不了解那些無比淺薄的常識……待到謎團揭開之時，我們早已被遺忘。如果宇宙無法為人類世代提供無窮無盡的謎題，那它就實在太渺小，太可悲了……大自然不會一下子彰顯它的全部奧秘。

——塞涅卡，《自然問題》卷七，1世紀

古人在日常對話和生活中，總是把最平凡的事物和最宏大的宇宙聯(lián)系在一起。這里有個有趣的例子，公元前1000年的亞述人在被牙痛所擾時，會念誦這樣一段以宇宙起源為首、以祛除牙痛為尾的咒語：

安努造天空，

天空造大地，

大地造河流，

河流造小溪，

小溪造沼澤，

沼澤造蠕蟲，

蠕蟲面覲沙瑪什，

在伊亞面前哭泣：

“你給我什么當食物呢，

你給我什么喝？”

“我會給你無花果干，

還有杏仁。”

“它們與我何干？無花果干，

還有杏仁！

讓我居住在牙齒間，

讓我居住在牙齦里！……”

因你說的這些話，小蟲子，

愿伊亞用他的力量

毀滅你！

（對付牙痛的咒語）

配方：二等啤酒……與油調(diào)和；

念三遍咒語，然后把藥涂抹在牙上。

我們的祖先渴望了解世界，只是未找到正確的方法。他們想象中的宇宙小巧、古雅又完整，由安努、伊亞和沙瑪什等神明掌控。在古人的宇宙里，人類即便不是萬物中心，也扮演了重要角色，我們和大自然的其余部分緊密相連，就像用二等啤酒治療牙痛，也與最深奧的宇宙秘密相關。

時至今日，我們才找到了理解宇宙的良方。它名為“科學”，既有效，又優(yōu)雅?？茖W揭示出的宇宙如此古老，如此浩瀚，以至于人類在其中的戲份乍看之下無足輕重，我們和宇宙的距離反倒顯得更遠，甚至變得遙不可及，星空不再與日常事務有什么相干。然而科學同樣揭示出，宇宙不但有著令人頭暈目眩的宏偉尺度，也可以為人類所理解。從本質(zhì)上來說，人類誕生在宇宙一隅，命運早已注定與之緊密相連。我們最尋常、最瑣碎的事務，都可以追溯到宇宙及其起源——這正是本書所致力于呈現(xiàn)的視角。

1976年夏秋，作為“海盜號”著陸器飛行成像團隊的一員，我和上百個科學家同僚一道參與了火星勘測行動。這是人類第一次把航天器降落在其他行星上，可謂開創(chuàng)歷史。我們收獲了驚人的成果（詳見第五章），但對于這件大事，公眾似乎并不買賬。媒體只有零星報道，電視節(jié)目對此也漠不關心。當“火星上是否有生命”的問題答案逐漸明朗，人們的興趣更加低落。對于那些模棱兩可之事，人們甚少耐心。我們宣布火星天空的色澤近似桃黃，而非此前錯誤報道的蔚藍，結(jié)果引來了記者噓聲一片。即使只是在顏色上，他們也希望火星能和地球一樣。他們相信火星和地球的相似度越低，觀眾的興趣就越寥寥。然而實際上，火星上氣勢雄渾的景觀美得令人震驚。以個人經(jīng)驗而言，我相信全世界人民都會對行星探索和相關課題抱有興趣——比如生命、地球和宇宙的起源、對地外文明的搜尋、我們和宇宙的關系，等等。我還確信，這種興趣可以通過最強有力的媒體——也就是電視——被激發(fā)。

“海盜號”數(shù)據(jù)分析和任務規(guī)劃主管B.金特里·李（他的組織能力非凡）也有同感。我一開始只是打趣說應該想辦法改變目前的狀況。結(jié)果李給了個建議，說我們不如合伙成立制片公司，用一種既受歡迎，又易于理解的方式傳播科學。于是在接下來的幾個月里，我們接觸了一系列項目，其中最有趣的是洛杉磯公眾廣播KCET提出來的那個。討論后，我們同意制作一部共十三集的電視紀錄片，以天文學為主題，同時平易近人。它的目標群體是普羅大眾，需要有強大的視效和音效以喚起人們心中的情感。再后來，我們和承包商進行洽談，聘了執(zhí)行制片人，然后開始了為期三年、名為《宇宙》的項目。

寫這篇文章時，全世界范圍內(nèi)收看電視紀錄片《宇宙》的觀眾已經(jīng)突破了1.4億，或者說，地球總?cè)丝诘?%。這表明大眾遠比通常以為的更聰明。世界的本質(zhì)和起源這類自然科學中最深奧的問題，點燃了無數(shù)人的興趣和激情。我們身處的時代處于決定人類文明走向，甚至物種存亡的十字路口。不論去向何方，我們的命運都與科學密不可分。掌握科學，實際上已成為生活的必要前提，但這過程本身也妙趣橫生；漫長的演化使人類樂于理解新鮮事物——因為那些善于獲得新知的人更有可能存活?！队钪妗废盗须娨暭o錄片連同本書，為如何傳播科學思想、方法和樂趣提供了一個佳例。

本書和電視紀錄片相輔相生。不過書本和電視的受眾并非全然一致，傳播方式也各不相同。書本最大的優(yōu)勢在于，讀者能反復閱讀晦澀難懂的章節(jié)，而錄像和影碟類似的功能剛起步研發(fā)；對作者來說，在書中深度拓展一個專題，比在時長58分30秒的非商業(yè)電視紀錄片里把事情說清楚更方便。正因如此，本書在許多主題上的探討比電視紀錄片更為深入，還有一些紀錄片不曾涉及的內(nèi)容。當然了，紀錄片所提及的東西，本書也未完全包括，比如那張清楚明了的“宇宙歷”，就只能在電視上看——部分原因是我在《伊甸園的飛龍》中曾談過這個話題；同理，書里不會細談羅伯特·戈達德的生平，因為《布羅卡的腦》中專門為此辟出了一章。不過紀錄片的每一集都對應本書的一個章節(jié)；我相信這種聯(lián)系會增加閱讀的樂趣。

為了方便理解，有時我會反復講解同一個主題，力求由淺入深。打個比方，第一章里，我先對天體進行了大致介紹，然后才從更細節(jié)的角度進行闡釋；講突變、酶和核酸的第二章也采用了這種形式。有些情況下，書中提及的概念不按時間排序。例如第七章講古希臘科學家的思想，但早在第三章，我們就先行討論了開普勒。這樣的安排，是因為我相信，只有在意識到古希臘人曾距離真知不過咫尺后，讀者才能更深刻地理解他們完成的到底是何等偉業(yè)。

科學無法與人類的其他活動割裂，不把它和社會、政治、宗教和哲學問題聯(lián)系起來（對這些問題，本書有時概述，有時則會詳解），探討就無從展開。從現(xiàn)實角度說，我們在科學紀錄片拍攝過程中就曾遭到愈演愈烈的全球軍事活動的干擾。

用等比例“海盜號”著陸器在莫哈維沙漠模擬火星探索時，拍攝活動數(shù)次遭到打斷，因為美國空軍要在附近靶場進行轟炸練習。亞歷山大港也不安生。埃及空軍會在每天早上九點到十一點，把我們下榻的酒店當作掃射練習的目標來飛上一遭。在希臘薩摩斯，由于北約軍演，和各種顯然為安放火炮和坦克而設置的地下與山坡掩體，我們等到最后一刻才拿到自由拍攝許可。捷克斯洛伐克的郊區(qū)公路上，我們的無線對講機引起了某戰(zhàn)斗機駕駛員的注意，他在頭頂盤旋了好一陣子，直到我們用捷克語聯(lián)系當局，解釋這只是給拍攝做后勤準備，不會威脅國家安全后事情才算過去。攝制組在希臘、埃及和捷克斯洛伐克工作時，不管走到哪兒都有國家安全機關的特工陪同。我們本打算去蘇聯(lián)卡盧加，拍些俄國航天先驅(qū)康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基生平的相關內(nèi)容，但計劃胎死腹中。后來我們發(fā)現(xiàn)，當時他們打算在那里審判異見人士。無論在哪個國家，我們的攝制組都感受到無數(shù)的善意，但全球軍備競賽以及各國懷有的恐懼也如影隨形。這段經(jīng)歷堅定了我的決心：我將在紀錄片和本書中，對相關的社會問題進行討論。

科學不斷發(fā)展，永無終結(jié)，不存在什么終極真理能讓所有科學家解甲歸田。正因如此，對科學家，以及世界各地的、非專業(yè)但對科學發(fā)現(xiàn)抱有濃厚興趣的人來說，這世界樂趣無限。從首次面世至今，《宇宙》的內(nèi)容依舊不顯過時，但在此之外，人類又獲得了許多重大的發(fā)現(xiàn)。

“旅行者”一號和二號在飛躍土星時見證了這個行星系統(tǒng)的諸多奇跡，復雜的星環(huán)、成群結(jié)隊的衛(wèi)星，其中最引人關注的是俗名“泰坦”的土衛(wèi)六——和早期地球類似，它大氣中的稠密云層由復雜有機分子組成，地表可能還存在液態(tài)碳氫海洋；最新觀察表明，許多年輕恒星周圍存在碎石帶，行星或誕生其中，這暗示著銀河系存在海量行星；在溫度極高的地球海底噴口附近，人們意外發(fā)現(xiàn)了以硫為食的生物；越來越多的新證據(jù)表明，彗星會周期性地闖進內(nèi)太陽系，導致地球物種的大量滅絕；我們探查星系間的廣袤空間，發(fā)現(xiàn)那里似乎完全不存在任何恒星系；關于宇宙組成的研究有了新的重大突破，我們對宇宙的終極命運有了更多了解。

新知的步伐仍在繼續(xù)。日本、歐洲航天局和蘇聯(lián)的飛船計劃在1986年對哈雷彗星進行抵近觀測。美國制造的史上最大太空望遠鏡會在這個十年結(jié)束前升空；人類終于有機會真正通過空間任務探索火星、其他彗星、小行星和“泰坦”；美國“伽利略號”航天器計劃于1988年抵達木星，首次將探測器送進木星大氣層之內(nèi)。

然而科學的發(fā)展也有陰暗面：最近的研究表明，如果核戰(zhàn)打響，那么原爆揚起的塵埃將遮天蔽日，導致地球寒化。即使是那些沒直接參與戰(zhàn)爭的國家也會因此遭遇前所未有的災難。技術(shù)的發(fā)展既能幫人類進一步探索宇宙的奇跡，也能讓地球陷入混亂無序。我們有幸生于史上最重要的時代之一，甚至有幸決定歷史的走向。

《宇宙》項目規(guī)模龐大，我沒辦法在這里向每一個為它做出過貢獻的人表達謝意。但我要特別感謝B.金特里·李；紀錄片的制作人員，包括資深制片人杰弗里·海茵斯-斯泰爾斯、大衛(wèi)·肯納德和執(zhí)行制片人艾德里安·馬龍，藝術(shù)家喬·隆伯格（他在《宇宙》視覺效果設計和組織階段起了關鍵作用）、約翰·艾利森、阿道夫·夏勒、里克·施特恩巴赫、唐·戴維斯、布朗和安妮·諾爾察；顧問唐納德·戈德史密斯、歐文·金格里奇、保羅·福克斯和黛安·阿克曼；卡梅隆·貝克；KCET管理層，特別是格雷格·安道菲爾，他向我們傳達了KCET的提案，查克·艾倫、威廉·蘭布、詹姆斯·洛佩爾；還有《宇宙》電視紀錄片的承銷商與聯(lián)合制片人，包括美國大西洋里奇菲爾德公司、公共廣播公司、亞瑟·維寧·戴維斯基金會、阿爾弗雷德·P.斯隆基金會、英國廣播公司和波利提爾國際公司。另一些幫助我澄清事實或方法的人會列在書后。當然，本書的最終責任人是我。我得感謝蘭登書屋的工作人員，包括編輯安妮·弗里德戈德。他們不僅工作出色，還在紀錄片和書本的最后檔期起沖突時展現(xiàn)出了極大的耐心。我要格外感謝我的行政助理雪莉·阿爾丁。她樂天開朗，工作高效。雪莉不但負責本書初稿的打字工作，也參與了成書的各個階段。實際上，她對《宇宙》項目貢獻良多，遠不止于此。對于給了我兩年假期來從事此項目的康奈爾大學，以及我的大學同事、學生，還有我在NASA、噴氣推進實驗室，以及“海盜號”成像團隊的同事，我的感激之情同樣無以言表。

《宇宙》創(chuàng)作過程中，給予我最大幫助的人是電視紀錄片的合作編劇安·德魯彥和史蒂文·索特。他們對《宇宙》系列的基本創(chuàng)作理念、整體知識結(jié)構(gòu)、章節(jié)的安排和風格的奠定做出了重大的貢獻。他們對本書早期版本的批評，在后續(xù)版本提出的建設性、創(chuàng)造性修改建議，還有對紀錄片腳本的定奪，都影響了本書的最終成稿。和他們的數(shù)次討論讓我獲益良多，這也是《宇宙》項目帶給我的最大回報之一。

于伊薩卡和洛杉磯
1980年5月
1984年7月修訂