图1 好奇是人类的天性

“星垂平野阔，月涌大江流”。浩瀚的宇宙，让人类的好奇心得到充分释放。
好奇是人类创新的源泉。除了生存必需，我们如今所享用的绝大多数文明成果都源于人类的好奇心。地球已经不可能有新的大陆供我们去发现，也很难再有大规模的新物种产生。当我们对地球和地球生物的了解与日俱增时，就会对他们的存在越来越熟视无睹，甚至认为地球万物本该如此，没什么可奇怪的。就在我们对地球万物产生审美疲劳，试图把整个地球都数字化后存进电脑的时候，宇宙为我们打开了一扇窗，让我们再一次认识到世界之广渺和宇宙之无穷。
天文理论的产生无一不是以人类丰富的想象力为基础，在理论推测的基础上，逐渐被观测到的天文事实所证实的。例如，宇宙始于大爆炸，是从一个质量无限大、体积无限小的极紧密、极炽热的奇点逐步膨胀到现在的状态的，宇宙现在仍在不断膨胀；银河系中可能有100万个恒星级黑洞，但目前只找到了17个；在超强引力作用下，时空是可以弯曲的，借助于连接两个不同时空的狭窄隧道——虫洞，人类可以从一个时空穿越到另一个时空……宇宙之壮阔，远远超越人类的想象力。

图2？我们的宇宙创生于137亿年前的一次大爆炸，一直膨胀至今。图左的绿色椭圆表示宇宙微波背景辐射，是宇宙大爆炸之后留下的痕迹。1964年美国射电天文学家阿诺 彭齐亚斯和罗伯特 威尔逊因发现宇宙微波背景获1978年诺贝尔物理学奖。2006年美国科学家约翰 马瑟和乔治 斯穆特因发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性获诺贝尔物理学奖。

宇宙是一个天然的巨型科学实验室，以至于天文学研究需要一套专门的度量单位来描述数字之巨大。地球和太阳之间的平均距离约等于1.5亿千米，被定义为一个天文单位；光年是天文学常见单位，光速为每秒30万千米，1光年相当于94605亿千米；在银河系中，太阳只是一个中等质量的普通恒星，质量为1.9891 10³⁰千克，是地球质量的33万倍。太阳质量是我们在描述其它恒星时常常用到的单位。

图3 时空弯曲和时间隧道在宇宙中可能真实存在

天文事件的巨大能量释放、超长时间跨度、超大空间尺度远远超越了人类的认知极限，使得在实验室内模拟天文过程变得异常困难。因此，人类对太空的想象，很大程度上是以我们所认识的地球上的事物为基础的。例如，水是生命之源，生命的产生需要水、有机物和适宜的温度。于是我们寻找地外生命，总是通过在宇宙中寻找有机物，寻找液态水，寻找位于恒星附近温度适宜的“宜居带”中的行星，特别是与地球大小相近的行星，来判断是否可能存在生命；我们发现水在太阳系里其实非常丰富，在太阳系边缘的冷库中，储存着数倍于太平洋的水量；我们在太阳系、银河系中发现了嘌呤、核苷酸、氨基酸等许多复杂的有机物……遗憾的是，我们至今没有发现任何的生命，哪怕是最低级的生命形式——单细胞。

图4 火星上发现沉积岩，证明火星曾经有过长时间的大规模水体活动

图5 火星表面发现水流冲刷痕迹和湖泊遗迹

也许宇宙中的情形与我们已经认识的事物截然不同，以地球的认识为基础来探索宇宙或许是错误的。也许地外生命的存在完全不需要水，他们可以喝着甲烷或其他液体；也许地外生命不是以碳链组装的有机物，而以硅链组装的；也许地外生命可以生活在极端的温度和压力下，人类所谓的宜居，只是因为我们自身适应罢了。因此，在恒星周围的宜居带内寻找生命可能并非有效途径。
对于宇宙，我们可以有无数的想象，但太空的奇特一定远远超越我们的想象。我们的宇宙有上千亿个星系，每个星系都有上千亿颗恒星，我们的太阳只是数千万亿亿颗恒星中的一员。因此从概率分析，地外生命的存在是必然的。但人们想象中的地外生命或三头六臂，或绿皮白发，总脱不了人的基本形状。实际上，地外生命或许具有高度智慧，或许刚处于生命萌芽，但与人类同步进化、具有相似智慧的可能性却是最小的。一种可能是地外生命远比人类落后，还处于极为低端的生命状态，如果不借助超级巨型望远镜，他们根本无法知道我们的存在。地外生命和人类就像分别在太平洋和大西洋中的两条小鱼，它们之间碰面的概率近乎于零。另一种可能是地外生命比人类更为智慧和先进，甚至控制着整个宇宙。既然他们有能力让宇宙从大爆炸中诞生，也应该有能力让它毁灭。等到他准备“关机走人”的那一刻，就是人类的末日，所以人类的未来与宇宙的命运息息相关。
人类对太阳系的认知就是在好奇心的驱使下不断拓展的。中国和世界其他国家的古人很早就注意到天空中运动的天体，中国古代五行学说中的五行最早就是指水星、金星、火星、木星、土星这五个天体，这也是人类肉眼可见的五颗行星。行星（Planet）最早的定义源自古希腊，是指在星空中游荡的天体，这是相对于位置固定不变的恒星而言的。在亚里士多德、托勒密的地心说时代，人类认为有七颗行星，把每天东升西落的太阳和月亮也都视为行星，而地球是宇宙的中心。在哥白尼的日心说确立之后，人类根据行星的运行规律认识到他们并非绕地球运行，而是绕太阳运行。地球只是行星中普通的一员，并非宇宙中心，天空中的行星数量变为六颗。

图6 太阳系八大行星和月球。上面四颗是类地行星，具有岩石组成的固体表面；下面四颗是类木行星，是由气态和液态物质组成，没有岩石组成的表面。

是否存在比土星更远的行星呢？这种好奇心驱使全世界的天文学家开始搜寻第七行星。1608年望远镜发明后，业余天文学家威廉 赫歇尔（W．Hersche）致力于磨制更高放大倍数的望远镜，他制造的望远镜比英国皇家天文学会的专业望远镜性能更优。1781年，赫歇尔利用望远镜开展系统搜寻，最终发现了天王星，成为利用现代科学技术观测发现行星的第一人。
天王星外是否还有行星呢？太阳系第八颗行星海王星的发现归功于数学家的贡献。天王星发现后，天文学家发现其轨道存在扰动，推测可能是未知天体的引力干扰着天王星的轨道。法国数学家勒维耶和英国数学家亚当斯根据牛顿力学推算出了未知行星的轨道，而后的观测终于发现了海王星。
那么，太阳系是否存在第九行星呢？上世纪初，美国天文学家罗威尔曾经痴迷于寻找火星上的运河和火星人，并捐资成立了私人天文台，聘请科学家来寻找火星文明。但后来的证据却表明火星运河和火星人纯属虚构。罗威尔一生坚信海王星之外还存在一颗X行星，但直至去世也没有找到这颗行星。然而，这种没有功利目的好奇探索反而收获颇丰。1930年，罗威尔天文台招聘的农家少年、年仅22岁的观测助理汤博，通过在亚利桑那高原寒冷的观测室里孜孜不倦的巡天观测，终于里发现了冥王星。这是首次由欧洲大陆之外的天文台工作人员发现太阳系内的行星，这一发现成为世界科学中心从欧洲大陆向北美大陆迁移的重要事件。冥王星的发现一直被美国人津津乐道，引以自豪，甚至在长达半个多世纪内被称为“美国行星”。

图7 海王星轨道以外的太阳系空间有一个由冰冻天体组成的柯伊伯带，冥王星是柯伊伯带的最大天体。柯伊伯带以外还有长周期彗星的发源地奥尔特云，太阳系远比我们已经了解的要丰富得多。

冥王星之外是空空荡荡的吗？好奇心驱使美国麻省理工学院的大卫.朱维特和研究生刘丽杏，继续搜寻冥王星之外的太阳系空间。经过五年的艰苦搜寻，终于在1992年发现了第一个柯伊柏带天体“1992 QB1”，成为一系列太阳系新发现的开端。由于在冥王星附近发现了比它更大的天体，直接挑战了冥王星保持半个多世纪的行星地位，并导致冥王星在2006年被降级为矮行星。然而，冥王星却从最具争议的行星，摇身变成了太阳系柯伊柏带数以万计冰冻天体的“领头羊”。
柯伊柏带之外是否还有新的行星？太阳系的尽头在哪里？好奇心将驱使人类继续拓展太阳系的认知边界。
好奇是人类的天性，探索未知世界是人类本能的行为。小鸟为什么喜欢歌唱？人为什么热爱自然，喜欢旅行？这些都不是生存所必需的，却是理所当然的。因为小鸟天生就喜欢歌唱，因为人类天性就热爱探索，这是兴趣使然，好奇心使然。

本文原载2015年2月的《中国社会科学报》科学与人文版。
修改后的版本载于华东理工大学道器微信公众号。
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