宇宙現(xiàn)在是這樣，過去是這樣，將來也永遠(yuǎn)是這樣。只要一想起宇宙，我們就難以平靜——我們心情激動(dòng)，感嘆不已，如同回憶起許久以前的一次懸崖失足那樣令人暈眩戰(zhàn)栗。我們知道我們在探索最深?yuàn)W的秘密。

宇宙的大小和年齡不是一般人所能理解的。地球這個(gè)微小的行星只不過是永恒且無限的時(shí)空中的一個(gè)有限世界。從宏觀來看，大多數(shù)人類所關(guān)心的問題都可以說是無關(guān)緊要的，甚至是微不足道的。但是，我們?nèi)祟惓瘹馀畈⒑闷娉尚浴⒂赂姨剿鳌⑶巴緹o量。幾千年來，我們對宇宙及人類在宇宙中所處的地位作出了最驚人的和出乎意料的發(fā)現(xiàn)。人類對宇宙的探索，回想起來是很令人興奮的。這些探索活動(dòng)提醒我們：好奇乃人類的本性、理解乃人生之樂趣，而知識是生存的先決條件。因?yàn)槲覀冊谶@個(gè)宇宙中只不過是晨空中飛揚(yáng)的一粒塵埃，所以，我們認(rèn)為，人類的未來取決于我們對這個(gè)宇宙的了解程度。

我們探索宇宙的時(shí)候，既要敢于懷疑，又要富于想象。想象經(jīng)常能夠把我們帶領(lǐng)到嶄新的境界，沒有想象，我們就到處碰壁。懷疑可以使我們擺脫幻想，還可以檢驗(yàn)我們的推測。宇宙神奧非凡，其中有典雅的事實(shí)，錯(cuò)綜的關(guān)系，微妙的機(jī)制。

宇宙是浩渺無限的海洋，地球表面只是這個(gè)海洋的濱岸，正通過從地球，人類獲得了現(xiàn)有的大部分知識。近來，我們已經(jīng)涉足宇宙的海洋，當(dāng)然，海水才剛剛沒及我們的腳趾，充其量也只不過濺濕我們的踝節(jié)。宇宙的海洋張開懷抱向我們發(fā)出邀請，召喚著我們。人類的本能告訴我們，人類是在這個(gè)海洋里誕生的，我們急切地盼望回歸故里。雖然我們的夙愿可能會(huì)冒犯“天神”，但是我相信我們并不是在做無謂的空想。

因?yàn)橛钪孢|闊無垠，所以那些我們所熟悉的適用于地球的量度單位——米、英里等等已經(jīng)沒有意義。我們用光速來度量距離。一束光每秒鐘傳播18.6萬英里，約30萬公里，也就是7倍于地球的周長。一束光從太陽傳播到地球用8分鐘的時(shí)間，因此我們可以說，太陽距離我們8光分；一束光在一年之內(nèi)約穿過10萬億公里（相當(dāng)于6萬億英里）的空間，這個(gè)長度單位——光在一年里所通過的距離——稱為一光年。光年不是度量時(shí)間的單位，而是度量距離的單位，這個(gè)單位巨大無比。

地球是宇宙中的一個(gè)地方，但絕不是唯一的地方，也不是典型的地方。任何行星、恒星或星系都不可能是典型的，因?yàn)橛钪嬷械拇蟛糠质强盏摹Ｎㄒ坏湫偷牡胤皆趶V袤、寒冷的宇宙真空之中，在星際空間永恒的黑夜里。那是一個(gè)奇特而荒蕪的地方。相比之下，行星、恒星和星系就顯得特別稀罕而珍貴。假如我們被隨意擱置在宇宙之中，我們附著或旁落在一個(gè)行星上的機(jī)會(huì)只有1033分之一（1033，在1之后接33個(gè)0）。在日常生活當(dāng)中，這樣的機(jī)會(huì)是“令人羨慕的”。可見天體是多么寶貴。

從一個(gè)星系際的優(yōu)越地位上，我們可以看到無數(shù)模糊纖細(xì)的光須像海水的泡沫一樣遍布在空間的浪濤上，這些光須就是星系。其中有些是孤獨(dú)的徘徊者，大部分則擁擠在一起，匯聚成團(tuán)，在廣袤的宇宙之夜里飄蕩。展現(xiàn)在面前的是我們所見到的極其宏偉壯觀的宇宙。我們隸屬于這些星云，我們所見到的星云距離地球80億光年，處在已知宇宙的中心。

星系是由氣體、塵埃和恒星群（上千億個(gè)恒星）組成的，每個(gè)恒星對其他星體來說都可能是一個(gè)太陽。星系里有恒星、行星，也可能有生物、智能生命和宇宙間的文明。但是從遠(yuǎn)處著眼，星系更容易讓我聯(lián)想到可愛的收藏品，例如貝殼，或許還有珊瑚，即造物主在宇宙的汪洋里創(chuàng)造的永恒物品。

宇宙間有若干千億個(gè)星系。每個(gè)星系平均由1000億個(gè)恒星組成。在所有星系里，行星的數(shù)量跟恒星的總數(shù)大體相同，即1011×1011＝1022。在這樣龐大的數(shù)量里，難道只有一顆普通的恒星——太陽——獲得有人居住的行星的伴隨嗎？為什么我們這些隱藏在宇宙中默默無聞的角落里的人類就這樣幸運(yùn)呢？我認(rèn)為，宇宙里很可能到處都充滿著生命，只是我們?nèi)祟惿形窗l(fā)現(xiàn)而已。我們的探索才剛剛開始。80億光年以外嵌著銀河系的星系團(tuán)催迫著我們?nèi)ヌ剿鳌Ｌ剿魈柡偷厍蚓透挥谜f了。我們確信，有人居住的這個(gè)行星只不過是一丁點(diǎn)兒的巖石和金屬，靠著反射太陽光而發(fā)出微光，在以光年為單位的星系距離里，難能見到其蹤影。

此時(shí)此刻。我們的旅程只到達(dá)地球上的天文學(xué)所通稱的“本星系群”。本星系群寬達(dá)數(shù)百萬光年，大約由20個(gè)子星系組成，是一個(gè)稀疏、模糊而又實(shí)實(shí)在在的星系團(tuán)。其中的一個(gè)星系是M31，從地球上看，這個(gè)星系位于仙女星座。跟其他旋渦星系一樣，它是一個(gè)由恒星、氣體和塵埃組成的巨大火輪。M31有兩個(gè)衛(wèi)星，它通過引力，也就是讓我穩(wěn)坐在椅子上相同的物理學(xué)定律，將矮橢圓星系束縛在一起。整個(gè)宇宙中的自然法則都是一樣的。我們現(xiàn)在離地球200萬光年。

M31以外是另一個(gè)非常相似的星系，也就是我們自己的星系。它的旋渦臂緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)著——每2.5億年旋轉(zhuǎn)一周。現(xiàn)在，我們離地球4萬光年，我們正處于密集的銀河中心。但是，假如我們希望找到地球的話，就必須將方向扭轉(zhuǎn)到銀河系的邊遠(yuǎn)地帶，扭轉(zhuǎn)到接近遙遠(yuǎn)的旋渦臂邊緣的模糊的區(qū)域。

我們印象最深刻的是，恒星即使在兩個(gè)旋臂之間，也像流水一樣漂浮在我們的四周——?dú)鈩莅蹴绲淖陨戆l(fā)光的星球，有些雖然像肥皂泡一樣脆弱，卻又大得可以容得下1萬個(gè)太陽或1萬億個(gè)地球；有些小如一座城池，但密度卻比鉛大100萬億倍。有些恒星跟太陽一樣是孤獨(dú)的；多數(shù)恒星有伴侶，通常是成雙成對，互相環(huán)繞。但是那些星團(tuán)不斷地從三星系逐漸轉(zhuǎn)化成由數(shù)十個(gè)恒星組成的松散星團(tuán)，再轉(zhuǎn)化成由百萬個(gè)恒星組成的璀璨奪目的大球狀星團(tuán)。有些雙星緊靠在一起，星體物質(zhì)在他們之間川流不息，多數(shù)雙星都像木星與太陽一樣分離開來。有些恒星——超新星——的亮度跟它們所在的整個(gè)星系的亮度一樣；有些恒星——黑洞——在幾公里以外就看不見了。有些恒星的光彩長年不減；有些恒星閃爍不定，或以勻稱的節(jié)奏閃爍著。有些恒星穩(wěn)重端莊地轉(zhuǎn)動(dòng)著，有些恒星狂熱地旋轉(zhuǎn)著，弄得自己面貌全非，成了扁圓形。多數(shù)恒星主要是以可見光成紅外光放出光芒；其他恒星也是X光或射電波的光源。發(fā)藍(lán)光的恒星是年青的星，會(huì)發(fā)熱；發(fā)黃光的恒星是常見的星，它們已經(jīng)到了中年：發(fā)紅光的恒星往往是遲暮的老年星；而發(fā)白光或黑光的恒星則已奄奄一息。銀河里大約有4千億個(gè)各種各樣的恒星，它們的運(yùn)轉(zhuǎn)既復(fù)雜又巧妙。對于所有這些恒星，地球上的居民到目前為止比較了解的卻只有一個(gè)。

每個(gè)星系都是太空中的一個(gè)島嶼，它們與其鄰居隔光年之距遙遙相望，我可以想象，在無數(shù)星球上的生物對宇宙的模糊認(rèn)識是如何產(chǎn)生的：他們在開始的時(shí)候都以為，除了他們自己小小的行星以及他們周圍的那些區(qū)區(qū)可數(shù)的恒星以外，再也沒有其他的星星了。我們是在與世隔絕的情況下成長起來的，我們對宇宙的正確認(rèn)識是逐漸形成的。

有些恒星可能被數(shù)百萬個(gè)沒有生物的由巖石構(gòu)成的小星球所包圍，這些小星球是在其演化的某個(gè)初級階段凍結(jié)而成的行星系。大概許多恒星都有與我們類似的行星系：在外圍具有由大氣環(huán)所包圍的行星和冰凍衛(wèi)星，而在接近中心處則有溫?zé)岬摹⑻焖{(lán)色的、覆蓋著云的小星球。在一些行星上可能已經(jīng)有高級動(dòng)物，他們也許正在從事某種巨大的工程建設(shè)改造自己的行星世界，他們是我們宇宙中的兄弟姐妹。他們跟我們的差別很大嗎？他們的形狀、生物化學(xué)、神經(jīng)生態(tài)、歷史、政治、科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、音樂、宗教、哲學(xué)等方面的情況如何？也許有一天我們會(huì)知道的。

我們現(xiàn)在已經(jīng)回到了我們的后院——離地球1光年的地方。包圍著我們的太陽的是一群巨大的雪球，這些雪球由冰塊、巖石和有機(jī)分子組成：它們就是彗核。每當(dāng)恒星經(jīng)過的時(shí)候都對彗核產(chǎn)生一定的引力作用，最后迫使其中的一個(gè)雪球傾倒到內(nèi)太陽系。在太陽的高溫作用下，冰塊蒸發(fā)汽化，于是就出現(xiàn)了美麗的彗尾。

我們現(xiàn)在來到我們星系的行星上。這些星球相當(dāng)之大，它們都是太陽的俘獲物。由于重力作用，它們被迫做近似圓周運(yùn)動(dòng)。它們的熱量主要來自太陽，冥王星覆蓋著甲烷冰，它唯一的伙伴是它的巨大衛(wèi)星卡戎。冥王星是被太陽照亮的，因?yàn)樘栯x它很遠(yuǎn)，從漆黑的天空中看上去，太陽只不過是一個(gè)明亮的光點(diǎn)。巨大的氣體星球海王星、天王星、土星——太陽系的寶石——和木星分別有一個(gè)冰凍衛(wèi)星做伴相隨。在氣體行星及其冰凍衛(wèi)星的內(nèi)側(cè)就是充滿巖石的溫暖的內(nèi)太陽系。例如，在那里有紅色行星——火星。在火星上有高聳的火山、巨大的裂谷、席卷火星的大沙暴，并且完全可能還有一些初級形態(tài)的生物。所有太陽系的行星都繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)。太陽是離我們最近的一個(gè)恒星，它是一個(gè)令人恐怖的氫氣和氦氣的熱核反應(yīng)爐，它的強(qiáng)光照耀著整個(gè)太陽系。

經(jīng)過一番漫游之后，我們終于回到了我們這個(gè)弱小的淺藍(lán)色星球。宇宙汪洋茫無際涯，范圍之大，難以想象，而這個(gè)星球僅是其中之一，完全淹沒于宇宙汪洋之中。它的存在可能僅僅對我們有意義。地球是我們的家，我們的母親。人類是在這里誕生和成長的，是在這里成熟起來的。正是在這個(gè)星球上，我們激發(fā)了探索宇宙的熱情。也正是在這里，我們正在痛苦和不安之中掌握我們自己的命運(yùn)。

人類有幸來到地球這個(gè)行星上。這里有充滿氮?dú)獾乃{(lán)天，有碧波蕩漾的海洋，有涼爽的森林，還有柔軟的草地。這無疑是一個(gè)生機(jī)勃勃的星球。從整個(gè)宇宙來看，它不但景色迷人，天下稀有，而且到目前為止，在我們的行程所經(jīng)歷過的所有時(shí)空當(dāng)中，只有這個(gè)行星上的人類開始對宇宙進(jìn)行探索。必定有許多這樣的星球散布在整個(gè)宇宙空間里，但是，我們對它們的探索從這里開始。我們有人類百萬年來用巨大的代價(jià)積累起來的豐富知識。我們這個(gè)世界人才濟(jì)濟(jì)，人們勤學(xué)好問。我們的時(shí)代以知識為榮。我們是很幸運(yùn)的。人類是宇宙的產(chǎn)物，現(xiàn)在暫時(shí)居住在叫做“地球”的星球上。人類返回家園的長途旅行已經(jīng)開始。

跟許多其他的發(fā)現(xiàn)一樣，人類發(fā)現(xiàn)地球只是一個(gè)小星球。那是在古代的近東地區(qū)，在被一些人稱為公元前三世紀(jì)的時(shí)代，在當(dāng)時(shí)最大的城市——埃及的亞歷山大發(fā)現(xiàn)的。在這個(gè)城市里住著一個(gè)名叫埃拉托斯尼的人，當(dāng)時(shí)一個(gè)最羨慕他的人稱他“貝塔（β）”——希臘文的第二個(gè)字母。這是因?yàn)椋f埃拉托斯尼是世界上第一個(gè)無所不知的人。但是埃拉托斯尼顯然幾乎在所有的領(lǐng)域里都是“阿爾法（α）”（希臘文的第一個(gè)字母）。他是一個(gè)天文學(xué)家、歷史學(xué)家、地理學(xué)家、哲學(xué)家、詩人、戲劇批評家和數(shù)學(xué)家。他的著作從《天文學(xué)》到《痛解論》，樣樣都有。他還是亞歷山大市圖書館的館長。有一天，他從該館的一本手抄本里讀到下面一段話：在南部邊疆西因前哨靠近尼羅河第一大瀑布的地方，在6月21日正午，直立的長竿在地面上沒有投下陰影。在夏至那天——一年當(dāng)中白晝最長的一天，接近中午的時(shí)候，圣堂圓柱的陰影越來越短，最后在正午消失掉。這時(shí)太陽從頭頂上直射下來，在一口深井的井水里可以看到太陽的倒影。

上述觀察很容易為人們所忽略。長竿、陰影、井里的倒影、太陽的位置——日常生活中這樣簡單的事情有什么重要意義呢？但埃拉托斯尼是一個(gè)科學(xué)家，他當(dāng)即想到做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)地觀察一下亞歷山大的直立長竿是否在6月21日正午會(huì)在地面上投下陰影。結(jié)果他們的實(shí)驗(yàn)證實(shí)：長竿在地面上投下了陰影。