第15章 表观奇迹 (1)

中国人谈及夏朝(约公元前2205年——约公元前1782年)的时候，我们的宇宙环境忽然改变。在天空出现了十个太阳。其灼热使地球上的人们痛苦不堪，皇帝命令名弓箭手后羿射落额外的太阳。后羿得到一个药丸作为奖赏，这药丸是长生不老药，但他的妻子嫦娥偷走药丸。由于这个罪过她被驱逐到月亮上去。

中国人认为拥有十日的太阳系对人类生活不友善，这点是正确的。我们今天知道，除了让皮肤晒黑之外，具有多个太阳的太阳系也许永不允许生命发展。其原因不象中国神话想象的灼热那么简单。事实上，一个围绕多个恒星公转的行星至少一会儿能感受到舒适的温度。但长期一致的取热，这对于生命似乎必要的情景，则是不太可能的。为了理解其原因，让我们看在最简单的多恒星系统，一种具有两个太阳的称作双星系统。在天空中大约有一半的恒星是这种系统的成员。然而甚至简单的双星系统也只能维持显示在下图的那种类型的某种稳定轨道，这些轨道中的每一个都可能有这样的时候，这时行星要么太热要么太冷，以致于不能维系生命。对于多恒星团的情形甚至更坏。

我们太阳系还具有其它“幸运”的性质，若无这些性质复杂的生命形式也许永远不能演化。例如，牛顿定律允许行星轨道要么是圆要么是椭圆(椭圆是挤扁的圆，在一个轴上较宽，而沿着另一轴较窄)。椭圆被挤扁的程度用所谓的偏心率来描述，这是一个在零和一之间的数。偏心率接近零表示图形类似于圆周，而偏心率接近一表示它非常扁。恒星不进行完美的圆周运动使开普勒非常不安，然而地球轨道具有仅仅大约百分之二的偏心率，这表明它几乎是圆形的。后来发现，这真是个好运气。

地球上的季节天气模式主要是由地球旋转轴相对于围绕太阳轨道面的倾角确定。例如，在北半球冬季之际，北极向离开太阳方向倾斜。事实上在那时，地球离太阳最近——只有0.915亿英哩那么远，而相对于7月初离开太阳大约有0.945亿英哩，这个事实和它的倾斜相比较对于温度只有可忽略的效应。然而，在具有大轨道偏心率的行星上，离日距离的变化起的作用大多了。例如，在具有偏心率百分之二十的水星上，在它处于近日点时的温度超过其处于远日点时200华氏度。事实上，如果地球轨道的偏心率接近于1，我们到达近日点时海洋沸腾，而到达远日点时冰冻，无论是寒假还是暑假都不宜人。大轨道偏心率无助于生命，因此我们很幸运地拥有其轨道偏心率接近于零的一个行星。

在我们太阳质量和我们离开它的距离的关系上，我们也很幸运。这是因为恒星质量确定其放出的能量数量。最大的恒星拥有的质量大约为我们太阳的一百倍，而最小大约小一百倍。而且还有，假如日地距离给定，如果我们的太阳只要百分之二十更轻或更重，地球就会比现在的火星更凉，或比现在的金星更热。

在传统上，给定任何恒星，科学家将可栖息区域定义为围绕着恒星的狭窄地区，该处温度使得液态水能存在。可栖息区域有时称为“金凤花区域”，这是因为要求液态水存在意味着，正如金凤花，智慧生命的发展要求行星温度“刚好合适”。上面画里的我们太阳系中的可栖居区域很微小。幸运的是，对于我们之中的那些智慧生命形式，地球刚好落在其中！

牛顿相信，我们奇异的可栖息区域并非“仅由自然定律从混浊中产生”。他反而主张，宇宙中的秩序“最初是由上帝创造的，并由他将同样的状态和条件保存至今。”很容易理解为何人们会这么想。如果我们的太阳系是宇宙中唯一的，那么许多似不可信的事件协同发生使我们得以存在，以及我们世界的善待人类的设计，确是令人困惑。然而这被1992年一颗绕着有别于我们太阳的恒星公转的行星观测首次确认。我们现在知道几百颗这样的行星，而在我们宇宙中的亿万颗恒星之中存在无数其它的行星，很少人对此会有疑问。这使得我们行星条件——单独太阳，日地距离和太阳质量的幸运组合——作为地球是仅仅为了取好我们人类而精心设计的证据，远非那么不寻常，那么引人注目。所有种类的行星存在。有些——至少一个——支持生命。显然，当在一个支持生命的行星上的生命研究围绕着他们的世界，他们一定发现其环境满足他们要求存在的条件。

上面最后陈述可能被变成一个科学原理：正是我们的存在赋予确定我们从何处在何时可能观测宇宙的规则。也就是说，我们存在的事实限制了我们发现自己处于其中的一类环境的特征。这个原则称为弱人存原理。(我们很快就要看到为什么附加了形容词“弱”。)比人存原理更好的术语可以是“选择原理”，因为这原理是指对我们存在的自我了解如何强加规则，这规则从所有可能的环境中只挑出那些具有允许生命的特征的环境。

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