給孩子講宇宙：第1講地球是什麼樣的_李淼

小朋友們應該都很熟悉微信的登錄畫面。一個孤獨的小人，默默地看著一個藍白相間的大圓球漂浮在茫茫太空之中。這其實來源於一張真實的圖片，名叫藍色彈珠，是由阿波羅17號飛船的宇航員於1972年12月7日在太空中拍攝的。這個懸浮在太空中的大圓球，其實就是我們腳下的這片大地的全貌。

但如果再繼續追問：「為什麼大地是這個樣子的？你是怎麼知道的？」，恐怕很多小朋友就說不出個所以然了。其實大地到底是什麼樣的，是一個非常古老的問題，人類的各個主要文明對此都有自己的猜想。

比如說，中國歷史上就長期存在著蓋天說和渾天說的爭論。周朝時，人們都相信蓋天說，認為「天圓如張蓋，地方如棋局」；也就是說，天像一把圓形的大傘，籠罩在像一個正方形棋盤的平坦大地上。而漢朝天文學家張衡更青睞渾天說，認為「渾天如雞子，地如雞中黃」；換句話說，天像一個巨大的雞蛋殼，裡面包裹著像蛋黃般的大地。

再比如說，古印度人認為，大地被馱在四頭大象的背上，而四頭大象又站在一隻大海龜的背上。關於這個傳說，還有一個好玩的故事。著名科學家羅素曾做過一個描述我們所生活的這個世界的演講。演講結束之後，一個坐在後排的老婦人站起來，大聲說：「你完全是在胡說八道！大地其實是被馱在一隻大海龜的背上的。」羅素很有涵養地問：「那大海龜又站在什麼上面呢？」老婦人答道：「你確實很聰明，年輕人。不過那是一隻駝一隻，不斷駝下去的海龜塔。」

古人這些關於大地的猜想是對的嗎？咱們可以用一個實驗來檢驗一下。現在我們從我國首都北京出發，坐飛機往東飛，大概飛上13個小時，就會到達美國最大的城市紐約。然後從紐約出發，繼續坐飛機往東飛，大概飛上7個小時，就會到達英國首都倫敦。再從倫敦出發，繼續坐飛機往東飛，大概飛上11個小時，你猜怎麼著，我們又會飛回到最開始出發的北京。

這個實驗能告訴我們一件事：大地肯定是彎曲的，而不是平坦的。因為在這個實驗中，我們一直都貼著大地表面往同一個方向飛。如果大地是平坦的，我們只會越飛越遠，永遠都沒法飛回來。但事實上，我們飛著飛著，居然又飛回了出發的地方。這意味著大地本身必須是球形的，否則我們不可能在不知不覺間悄悄地繞回來。僅憑這一點，我們就可以確定微信的大地圖像比較靠譜，而古人的那些猜想都是錯的。

你看，我們很輕鬆地證明了大地是球形的。但在沒有先進交通工具的古代，人類可費了很大的力氣才搞明白這件事。世界上第一個科學地論證大地是個圓球的人，是古希臘大哲學家亞里士多德。

亞里士多德出生在古希臘一個非常富裕的家庭，他爸爸是馬其頓國王的宮廷御醫。17歲那年，亞里士多德進入了當時世界上的最高學府，雅典的柏拉圖學園。這是由大哲學家柏拉圖開辦的學校。和我們今天的學校完全不同，柏拉圖學園裡沒有一座教學樓，取而代之的是一個大公園；學生就像來參加聚會一樣與柏拉圖一起在公園裡討論、吃吃喝喝。估計有不少小朋友都會嚮往這樣的學校。

亞里士多德

亞里士多德天資聰慧，很快就從學生中脫穎而出。柏拉圖很賞識他，管他叫「學園之靈」。亞里士多德也非常敬愛自己的恩師，寫了不少詩來讚美柏拉圖。不過亞里士多德是一個很有主見的人，他並沒有全盤接受柏拉圖的學術觀點。有一次學園集會，亞里士多德甚至當著眾人的面毫不客氣地反駁了柏拉圖的觀點。有人跳出來指責他不懂得尊敬老師，亞里士多德的回應後來成了千古名言：「吾愛吾師，吾更愛真理」。

或許是因為學術觀點的差異，柏拉圖並沒有選擇亞里士多德做他的接班人。柏拉圖死後，亞里士多德也離開了他生活了20年的雅典。在希臘各地漫遊了幾年後，他接受了馬其頓國王的邀請，回到了他童年生活過的地方。在那裡，他遇到了第二個影響他一生的人，一個13歲的矮個子男孩。那就是後來威震天下的亞歷山大大帝。

此後的幾年，亞里士多德一直陪伴在亞歷山大的身邊，把希臘文明的精髓都傳授給這個世界未來的君王，並和他建立了很深厚的個人感情。八年後，亞歷山大繼承了馬其頓的王位，並且很快就征服了那些想鬧事的希臘城邦。野心勃勃的亞歷山大並沒有就此滿足，馬上又把目光投向了東邊的波斯帝國。就在他遠征波斯前夕，亞里士多德作為國王的特使重回雅典。靠著亞歷山大資助的大量土地和金錢，亞里士多德終於實現了自己的夢想，在當時的世界學術中心雅典建立了一個自己的學園。

亞里士多德是個很奇怪的老師，他不喜歡坐著講課。上課的時候，他總要帶著學生在花園裡漫步，邊走邊討論學術問題。正因為如此，人們把亞里士多德及其門徒稱為「逍遙學派」。亞里士多德根據他的講課筆記撰寫了大量的學術著作，這就是歷史上最早的教科書。這些著作的研究範圍涵蓋了當時人類所能涉及的一切領域，這讓亞里士多德成了當時世界上最博學的人。在其中的一部著作《論天》中，亞里士多德第一次科學地論證了為什麼大地是個圓球。

他是怎麼發現這件事的呢？其實很簡單。小朋友們都知道，在晴天出太陽的時候，我們總能在地面上看到自己的影子。這是由於我們的身體擋住了太陽光，讓它無法照射到我們身後地面的緣故。更細心的小朋友還會發現，我們影子的形狀其實和我們的身體差不多。換句話說，只要能知道一個物體影子的形狀，我們就能大致推斷出這個物體到底長什麼樣。亞里士多德就想，既然我們搞不清整個大地的形狀，那我們能不能弄清大地影子的形狀呢？幸運的是，我們確實能看到大地在天上的影子，這就是所謂的月食。

下面給大家看一張描述月食發生過程的圖。本來好好的圓月，像是被什麼東西給弄髒了似的，突然就黑了一塊；黑色的斑塊還會漸漸變大，最終吞沒整個月亮。古時候，人們普遍覺得月食是件很不吉利的事情。比如，中國古代就流傳著天狗吃月亮的傳說，人們認為月亮是被一隻兇惡的大狗給吃了。所以月食發生的時候，家家戶戶都要走上街頭敲鑼打鼓，好把這只惡狗給嚇跑。不過在兩千多年前，古希臘人發現，月食其實是大地飛到了太陽與月亮之間，擋住太陽光後留下的影子。亞里士多德仔細地觀察了幾次月食，發現了一件很有意思的事：每次月食時遮住月亮的黑斑，其邊緣總是呈圓弧形。他據此推測出大地的影子應該是圓的，而這就意味著大地本身也應該是圓的。

當然，觀察月食時看到的畢竟只是大地的影子，並不能作為推斷大地形狀的直接證據。要想從根本上證明大地是球形的，必須要像我們開始時做的實驗那樣，從某個地方出發，沿著一個方向一直走，最後還能回到出發點。這是一件非常困難的事，最早完成這一壯舉的，是葡萄牙著名航海家麥哲倫。

可能有些小朋友知道，人類歷史上有一個特別了不起的地理大發現的時代，叫作大航海時代。這個時代出了一些非常有名的航海家。比如，哥倫布橫渡大西洋，發現了美洲大陸；達·伽馬繞過好望角，找到了通往印度的新航線。而大航海時代的最後一位大航海家，就是我們前面提到的麥哲倫。

1519年9月20日，受到西班牙國王資助的麥哲倫，帶著一支由5艘船、270人組成的遠航隊從西班牙的塞維利亞港揚帆起航。這是一次災難性的航行，遠航隊一路上遇到了數不清的危險，包括飢餓、疾病、風暴、內訌和戰爭。很多時候，麥哲倫是靠坑蒙拐騙才渡過難關的。

麥哲倫

比如說，麥哲倫的船隊曾經到了太平洋上的一個小島。當時遠航隊幾乎已經耗盡了食物和水，島上的土著又不肯伸出援手，眼看就要全軍覆沒了。恰好那時發生了一次月食，把不懂科學的土著們嚇得半死。麥哲倫就趁機嚇唬那些土著，說這次月食是他用法力變出來的，如果他們不滿足他的條件，他還會變出更多的月食給小島帶來災禍。小島的土著們嚇得魂飛魄散，趕快乖乖地奉上水和食物。

不過好運並沒有一直伴隨著麥哲倫。在菲律賓，他捲入了當地土著間的戰爭，結果死在了那裡。剩下的船員繼承了他的遺志，繼續進行這場環球航行。1522年9月6日，遠航隊終於回到了他們一開始出發的西班牙塞維利亞港。在經過了一千多天的遠航後，最後回來的只剩下1艘船、18個船員。雖然付出了慘重的代價，但是這次載入史冊的偉大航行，以確鑿無疑的證據證明了我們腳下的大地的確是球形的。從那以後，人們就把我們生活著的這片大地稱為地球。

可能有些聰明的小朋友會問：「你只是說了地球是個大圓球，但它為什麼是球形的呢？」解答這個問題的關鍵是萬有引力。

估計小朋友們都聽過下面這個故事。有一天，偉大的牛頓爵士坐在一顆蘋果樹下，思考著天上的星星如何運動的大問題。突然有一顆熟透了的蘋果掉了下來，正好砸在他的頭上。沒想到這麼一砸，竟砸出了牛頓爵士的靈感。他馬上意識到，在任意兩個有質量的物體之間，都存在著一種彼此吸引的力，其大小與兩個物體質量的乘積成正比，而與兩個物體間距離的平方成反比。這種力普遍存在於整個宇宙，既可以讓成熟的蘋果從樹上掉下來，也可以讓各大行星都繞著太陽轉。這種無處不在的吸引力就是萬有引力。

但其實，這個故事是法國大思想家伏爾泰在他所寫的牛頓傳記中編出來的。伏爾泰宣稱這個故事是從牛頓爵士的侄女那裡聽到的，但牛頓爵士本人留下的文字記錄中卻壓根沒提過這個神奇的蘋果。這是怎麼回事呢？德國數學王子高斯提出了這樣的猜想：有一天，一個討人厭的傢伙去找牛頓，非要問他是如何發現萬有引力的。牛頓想盡快把這個人打發走，就忽悠他說，這是蘋果砸到我頭上砸出來的。這段對話被牛頓的侄女聽到，結果就讓她信以為真了。

有了萬有引力，我們就可以解釋為什麼地球是個大圓球了。喜歡玩滑梯的小朋友都知道，你只要一坐上滑梯，很快就會滑到地面上。為什麼你會往下滑呢？因為地球對你施加了一個方向向下的引力。那為什麼你會一直滑到地面呢？因為在堅硬的大地之上，只有地面處的引力能最小。

在物理學中有一個非常重要的原理：物體總想處於能量最小的狀態。打個比方，有些比較懶的人，只要能坐著就絕不站著，只要能躺著就絕不坐著。為什麼他們會覺得躺著最舒服？因為在躺著的狀態下，他們對抗地球引力所消耗的能量最小。

現在我們把這個原理推廣到整個地球。很明顯，地球本身也想處於一個引力能最小的狀態。那什麼情況下整個地球的引力能會達到最小呢？答案就是，當它處於球形的時候。這個規律是普適的。那些其他的大質量天體（包括我們熟悉的太陽和月亮）都是球形的，就是這個道理。

好了，現在我們已經知道地球是一個大圓球了。那麼接下來一個很自然的問題就是：這個圓球到底有多大？我們還是秉承科學的精神，繼續用實驗來檢驗一下。

我們還是從北京出發。由於這回要測量的是整個地球的大小，上次實驗的飛行路線就不能用了，因為它繞的並不是地球上最大的圓。這次我們需要飛到地球另一面，那個離北京最遠的地方，然後再飛回來。科學上，我們把這個最遠的地方叫作對跖點。而北京的對跖點是阿根廷一個港口城市，名叫布蘭卡。

好了，現在我們出發前往布蘭卡港。由於沒有直達的航班，我們必須得中轉。最近的航線是下面這條：先從北京飛到美國的達拉斯，再從達拉斯飛到阿根廷首都布宜諾斯艾利斯，最後從布宜諾斯艾利斯飛到布蘭卡港。很明顯，這是一條往東飛的航線。接下來，我們還是繼續往東飛：先從布蘭卡港飛到布宜諾斯艾利斯，再從布宜諾斯艾利斯飛到荷蘭首都阿姆斯特丹，最後從阿姆斯特丹飛回北京。這樣，我們就繞出了地球上最大的圓。不算中途候機的時間，完成這樣的環球旅行大概需要在天上飛50個小時，比麥哲倫的環球航行輕鬆多了。我們知道，飛機的平均飛行速度是每小時800到1000公里。只要用時間乘以速度，小朋友們就可以很容易地算出，地球的周長是4萬到5萬公里。

當然，在過去沒有飛機的年代，這樣的實驗就做不成了。不過科學家依然想出了測量地球大小的好辦法。世界上第一個準確地測出地球周長的人，是古埃及著名哲學家埃拉托色尼。

我們前面提到過，亞里士多德有一個學生，人稱亞歷山大大帝。三十歲的時候，亞歷山大大帝就已經先後征服了希臘、埃及、波斯和印度，建立了一個超級龐大的帝國。可惜帝國沒建立多久，他就病死了。隨後內戰爆發，他麾下的幾個將軍瓜分了他的帝國。其中一個將軍叫托勒密一世，他分到了整個埃及，並在那裡建立了一個後來延續三百多年的托勒密王朝。這個王朝定都於亞歷山大市，被譽為「世界七大奇跡」之一的亞歷山大燈塔就位於這座城市。

托勒密一世雖然靠打打殺殺上台，但在內心深處卻是個文化人。他創建了著名的亞歷山大圖書館，決心要「收集全世界所有的書」。他的繼承人也很看重這個圖書館，高薪聘請了很多世界著名的學者。比如幾何之父歐幾里得，力學之父阿基米德，都曾在這個圖書館里長期工作過。而到了第三代國王托勒密三世統治時期，圖書館迎來了一位新館長，他就是被後世譽為「地理學之父」的埃拉托色尼。

埃拉托色尼

埃拉托色尼是一個很敬業的館長。他想盡了一切辦法來擴大亞歷山大圖書館的藏書量。在他剛上任的時候，全世界藏書最多的圖書館還在希臘。而在那個印刷術還未發明的年代，所有的書都是手稿。埃拉托色尼向希臘的圖書館付了很多錢，把大量圖書都借來臨摹副本。這些副本臨摹得特別好，完全達到了以假亂真的程度。所以在還書的時候，埃拉托色尼就非常奸詐地只還了副本，而把真品都留在了亞歷山大圖書館裡。靠著種種正當或不正當的手段，亞歷山大圖書館迅速成為當時世界上最大的圖書館。

在日常管理之餘，埃拉托色尼也會充分利用圖書館的資源進行學術研究。他是一個全才，在數學、物理、天文、地理、詩歌、戲劇等多個領域都做出了劃時代的貢獻。不過他最有名的工作，還是對地球周長的測量。

在埃及南部城市西恩納（今天叫阿斯旺，著名的阿斯旺大壩所在地）附近，有一個位於尼羅河中間的河心島。島上有一口深井，在夏至日的正午時分，太陽光恰好可以直射井底。這意味著，此時太陽正好處於西恩納的正上方。這個現象非常有名，每年都吸引了大批遊客前來觀賞。而埃拉托色尼發現，它其實也可以用來測量地球周長。

下面這張圖就是埃拉托色尼測量地球周長的原理圖。圖中的紫色長方形就代表西恩納的那口井。在夏至日的正午時分，紅色平行線所表示的太陽光可以直射在這口井的井底。就在同一時刻，埃拉托色尼在距離西恩納將近800公里（這個距離是他雇一個埃及商隊量出來的）的亞歷山大市測量一個很高的方尖塔（橙色圖案）的陰影長度，並以此算出亞歷山大市方尖塔和太陽光射線之間的夾角（綠色圖案），結果是7度左右。運用簡單的幾何學知識，我們可以知道西恩納和亞歷山大市之間的圓弧相對於地球球心的角度也是7度左右。這意味著，兩者之間的距離大概是地球周長的1/50。這樣埃拉托色尼就測出了地球的周長，測量結果是39375公里。

這是人類歷史上最有名的實驗之一。埃拉托色尼的測量結果相當準確，以至於一千八百多年後才有人超越他。這個超越他的人曾是一名英國水手，名叫理查德·諾伍德。

26歲那年，諾伍德離開英國，坐船前往英屬殖民地百慕大群島。他為什麼要跑到那麼遠的地方呢？因為有人忽悠他，說那裡有很多很多的珍珠，撈到了可以發大財。結果他跑到那兒一看，珍珠早就被別人給撈光了，諾伍德不得不改行去給當地政府繪製地圖。靠著對幾何學的精通，諾伍德成功地繪製出了當時最精確的百慕大地圖。也正是這次經歷，讓諾伍德萌生了測量地球周長的想法。

後來諾伍德回到英國，在倫敦的一所中學做了一名數學老師，但他一直沒有忘記那個測量地球大小的夢想。1633年的夏至日，他終於付諸行動，開始了一次歷史罕見的、單槍匹馬測量地球周長的壯舉。諾伍德以倫敦塔為起點，一步一步地向北走去，邊走邊測量走過的距離。這次測量持續了整整兩年。在這兩年間，他一絲不苟地記錄著每天走過的距離，並對道路起伏等干擾因素進行了仔細的修正。最後，在1635年的夏至日，他終於到達了目的地約克，並在那裡重複了埃拉托色尼著名的角度測量實驗。諾伍德算出地球的周長是39860公里。

諾伍德把他對地球周長的測量寫進了一本書，書名是《水手的實踐》。這本書讓諾伍德名聲大噪。就連大名鼎鼎的牛頓爵士，都在他的傳世名著《自然哲學的數學原理》中引用了諾伍德的測量結果。成名之後的諾伍德又重回百慕大，並在那裡建立了當地的第一所學校。可惜的是，後來諾伍德過得並不太平。在他生命的最後20年，審判巫師的活動逐漸在百慕大群島盛行起來。諾伍德害怕別人把自己那些寫滿神秘符號的幾何學論文當成是與魔鬼交流的證據，結果在整天提心吊膽的狀態下度過了自己的晚年。

隨著科技的進步，尤其是衛星探測技術的應用，現在人們對地球的形狀和大小有了更深的認識。科學家發現，由於地球一直在自轉，因此它並不是一個完美的圓球，而是一個赤道略鼓、兩極略扁的橢球體。給你們看張圖，你們就清楚了。根據人造衛星的測量，地球的赤道半徑（也就是球心到赤道的距離）略大，有6378公里；而它的極半徑（也就是球心到極地的距離）略小，有6356公里。不過兩者的差距很小，只有千分之三，所以我們還是可以把地球看成是一個比較標準的大圓球。

我們平時常說的地球周長，一般是指赤道的長度；根據衛星測量的結果，它有40076公里。這是什麼概念呢？我們都知道，世界上有一項挑戰人類極限的運動，叫馬拉松。馬拉松是一個長跑比賽，參賽者總共要跑42.195公里，大概相當於繞著中學操場的跑道跑上105圈半。假設有一個非常厲害的長跑運動員，每天都能跑一場馬拉松，那他大概需要不間斷地跑上950天，才能夠環繞地球一圈。對於我們人類，地球就是這樣的龐然大物！

講到這裡，想必大家已經對我們的美麗家園有了一個基本的印象。由於萬有引力的影響，地球是一個比較標準的大圓球；它的周長為4萬公里，需要跑950個馬拉松才能環繞一圈；它像一顆藍色的彈珠，孤零零地漂浮在太空之中。但是這一切，全都是在地球附近看它所得到的印象。在本節課的最後，我們要給大家展示一下，從遙遠的太陽系邊緣看地球，到底是什麼樣的。

不過在此之前，我們要先給大家講講人類航天史上一個最具傳奇色彩的太空探索項目——旅行者號空間探測器。說到太空探索，有一個不得不提的重要人物，就是美國數學家邁克爾·米諾維奇。在1961年，米諾維奇還只是加州大學洛杉磯分校數學系的一個研究生。當時他在研究一個非常難的數學問題，叫三體問題。

想必有不少小朋友，對「三體」這個名詞已經不陌生了。這要歸功於我國著名科幻作家劉慈欣寫的系列科幻名著《三體》。三體問題研究的是三個有質量的物體在萬有引力作用下的運動規律。而米諾維奇主要關心其中一種特殊情況：一個從地球發射的航天器，在經過太陽系中的其他行星時會發生什麼？

這是一個困擾了學術界300多年的難題。就連大名鼎鼎的牛頓爵士也對它無可奈何。那為什麼一個初出茅廬、名不見經傳的研究生會敢啃這樣的硬骨頭呢？因為他有一個連牛頓爵士都沒有的秘密武器。

米諾維奇的秘密武器就是加州大學洛杉磯分校的IBM-7094計算機。這台計算機非常大，它的各個儀器部件擺滿了整個房間。別看IBM-7094這麼大，它的計算速度其實相當慢，比今天最差的筆記本電腦還要慢得多。慢就不說了，它還特別貴，一旦開機，每小時就得花掉1000美元。要知道，當時美國家庭的平均年收入也才5000多美元。換句話說，你要是用這台電腦玩上5個小時的遊戲，一年內全家人就得陪你一起喝西北風了。儘管如此，加州大學洛杉磯分校還是全力支持米諾維奇的研究，讓他可以想用多少小時電腦，就用多少小時。

米諾維奇的研究結果表明，當航天器靠近某顆行星的時候，會被它的引力所吸引。由於行星本身也在以很高的速度繞太陽旋轉，它就會帶著航天器和它一起跑，從而把自己的速度也傳給航天器。這有點類似於一個人在火車上跑步：火車不開時，他的速度不會特別快，火車一旦開了，就會帶著他一起跑，從而使他相對於地面的速度大大增加。這樣，只要航天器不被行星捕獲，它離開行星時的速度就會比原來大很多。換句話說，這些行星就成了能給航天器加速的太空加油站。這個「引力彈弓」效應是人類航天史上一個里程碑式的發現。在此之前，人類發射的航天器最遠也到不了火星；而在此之後，人類就有了探索整個太陽系的能力。

1964年，另一個至關重要的人物也登場了。他叫加裡·弗蘭德羅，當時他還是加州理工學院的一個研究生。那年夏天，弗蘭德羅跑到NASA（美國國家航空航天局）下屬的一個實驗室去做暑期實習。可是實驗室的人根本不重視他，給他找了一份技術含量不高的差事，讓他去計算從地球飛往其他行星都有哪些可能的航線。弗蘭德羅覺得自己被別人晾在了一邊，這讓他頗為沮喪。

儘管不開心，弗蘭德羅還是兢兢業業地完成了自己的工作。在測算了上百條平淡無奇的航線之後，他發現了一條意義非凡的航線，就是下圖顯示的這條。

我來給小朋友們解釋一下這張圖。我們知道，太陽系中有很多行星，這些行星有一個共同的運動規律，那就是它們只能在同一個平面上繞著太陽旋轉。這有點像是學校運動會的田徑比賽，運動員們必須在學校操場所在的平面上跑步，而不能往位置更高的主席台或觀眾席上跑。

弗蘭德羅的計算表明，如果在1976-1977年間向木星方向發射一個航天器，依靠我們前面講過的「引力彈弓」的幫助，它可以一次就同時遊歷木星、土星、天王星和海王星這四大行星！此外，正常情況下飛往海王星需要花40年，但如果飛這條航線，就能把航行時間一下縮短到12年！這是一次百年不遇的機會。若是到1977年還不能把航天器發射出去，下一次機會人類就得再等上176年。

但這同時也是一個極度瘋狂的主意。那時人類的航天器連火星都沒去過。在這種情況下，策劃一次同時遊歷木星、土星、天王星和海王星的航行，其瘋狂程度就相當於讓連衝出亞洲都辦不到的中國男足直接策劃如何奪得世界盃冠軍。

不過，NASA向來不缺少瘋狂的人。經過仔細的論證，NASA決定全力支持這個被稱為「大旅行」的計劃，到1977年時發射旅行者號探測器去探索太陽系。這意味著他們只有短短12年的時間來突破大量前所未有的技術難關。此外，他們還要面對另一個巨大的難題，那就是錢。要想完成這麼宏大的計劃，他們必須從政府那裡拿到大量的經費；而要想從政府那裡拿到大量的經費，他們又必須向國會和公眾證明這次宇宙探索具有的意義和價值。這時候，有個人站了出來，他就是美國著名天文學家、科普作家卡爾·薩根。

1939年，五歲的卡爾·薩根和父母一起參觀了在紐約舉辦的世界博覽會。在博覽會上，一個非常特別的儀式把小薩根牢牢地吸引住了，那就是「西屋時間膠囊」的掩埋儀式。「西屋時間膠囊」是由美國西屋電器公司打造的一個魚雷狀的金屬容器，裡面放著很多代表時代特點的物品，以及一封愛因斯坦寫給後人的信。這個時間膠囊被莊嚴地埋在博覽會舉辦地——紐約法拉盛公園的地下，要在五千年之後，也就是公元6939年才會被重新打開。把代表時代特點的物品寄給未來人的概念，讓年僅五歲的卡爾·薩根深深著迷。

長大以後，卡爾·薩根成了一名天文學家，並參與了NASA的「大旅行」計劃。或許是受「時間膠囊」的啟發，他提出了一個非同凡響的想法，要在航天器上放置能代表地球特色的物品。卡爾·薩根和同事一起刻錄了被稱為「地球之聲」的金唱片，放在旅行者號探測器上，其中包含大量展示地球上豐富多彩的生命和文明的聲音和圖片。此外，唱片還收錄了用55種不同語言說出的祝福、長達90分鐘的世界各國的音樂，以及美國總統和聯合國秘書長的問候。卡爾·薩根希望，如果有朝一日外星文明能發現旅行者號，它們就可以通過金唱片來瞭解我們的世界。這個與外星文明交流的想法，點燃了公眾對太空探索的巨大熱情。

1977年，「大旅行」計劃的兩個空間探測器，旅行者1號和旅行者2號成功發射。它們一起拜訪了木星和土星。隨後，兩兄弟分道揚鑣。旅行者1號在近距離觀察了土星的第六顆衛星「泰坦」以後，離開了太陽系所在的平面，朝銀河系中心的方向飛去。而旅行者2號則按原定的計劃，留在了太陽系平面，繼續拜訪天王星和海王星。它們傳回了大量珍貴的圖片和數據，讓人類得以用前所未有的精度來研究這些太陽系的外圍行星及其數量眾多的衛星。目前，這兩個旅行者號空間探測器已經成了人類歷史上飛得最遠的航天器。它們已不再是兩個單純的科學儀器，而是象徵著人類智慧的兩座豐碑。

「地球之聲」金唱片

讓我們言歸正傳。1990年2月14日，旅行者1號完成了人類給它佈置的最後一個任務。它轉過身，從太陽系平面之外、距離地球64億公里之遙的地方，拍下了整個太陽系的全家福。下面這張圖片，就是全家福中最著名的照片。

這張照片叫「暗淡藍點」。大家有沒有看到那個用圓圈標記出來的小小的圓點？一個稍微帶那麼一點藍色、放大前的實際大小只有十分之一像素的小圓點。這就是之前說過要向你們展示的、從太陽系邊緣看過去的地球的樣子。這是人類拍攝的最有名的太空圖片之一，它是迄今為止飛得最遠的航天器對地球最後的回眸。

關於這張照片，卡爾·薩根在一本名叫《暗淡藍點》的科普書裡這樣寫道：「再看看這個點吧。它就在那裡。那就是我們的家，我們的一切。在它上面，有你愛的、認識的和聽說過的每一個人。歷史上的每一個人，都在它上面度過了自己的一生。所有的歡樂和痛苦，所有言之鑿鑿的宗教、意識形態和經濟思想，所有的獵人和強盜，所有的英雄和懦夫，所有文明的創造者和毀滅者，所有的皇帝和農夫，所有熱戀中的情侶，所有的父母、孩子、發明者和探索者，所有的精神導師，所有的政治家，所有的超級明星，所有的最高領導人，所有的聖徒和罪人，從人類這個種族存在的第一天起——全都在這粒懸浮在太陽光中的塵埃上。」

地球是什麼樣的？它是一顆藍白相間的球形彈珠，也是一粒懸浮在茫茫太空中的微小塵埃。