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《五十亿年的孤寂》不仅是外星球探索的入门，也是地球与地球上生命的传记，更是系外行星学如何成长的抑扬顿挫的一段故事。科学记者李•比林斯，藉由深度访谈寻找系外行星这领域*线的天文学家，探索这股「系外行星热潮」。在这场探索旅程中，不仅描绘刻画了近五十年行星天文学的发展轮廓，也探究了这些穷尽一生寻找繁星间的生命，投资与报酬却不成比例的天文学家，他们执着追梦，以及失望和希望不断交替的动人故事。

序

章 探求文明存续时间 

第二章 德雷克的兰花 

第三章 支离破碎的帝国 

第四章 一颗行星的价值 

第五章 淘金热之后 

第六章 大图景 

第七章 失去平衡 

第八章 光线的差错 

第九章 消零等级 

第十章 进入不毛之地 

致 谢 

    李·比林斯（Lee

Billings）:科学记者，他的文章见于《自然》（Nature）、《新科学人》（New

Scientist）、《大众技术》（Popular

Mechanics）以及《科学人》（Scientific

American）等杂志。目前居于纽约。

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    自20世纪90年代中期天文学家开始规律地发现系外行星后的十余年间，RV法的竞赛主要限于两大行星狩猎豪门间，其中一个位于美国，一个位于欧洲。美国的豪门于1983年在加利福尼亚州帕萨迪纳市诞生，准确地说是在一位名叫杰夫·马西（Geoff Marcy）的28岁落魄天文学博士后早晨冲澡时诞生的。马西对于恒星磁场的研究进展得并不顺利，而且饱受数位资深天文学家的批评。他感到无能、抑郁、筋疲力尽。当水自他低垂的头上流过时，他意识，截至目前为止，他的事业几乎可以说是失败的；如果他不作出任何改变，他的职业生涯尚未开始就已结束。他开始回忆到底是从何时起，他开始走上了天文学这条不归路。那可能一直要追溯到他的童年，当一个小男孩好奇天上的恒星是否都有行星时。他的热情去哪了？突然间，马西顿悟了：如果他已注定要失败，那么至少要在追寻自己挚爱而其他人不以为然的梦想的道路上壮丽地失败。当他洗完澡时，他已下定决心，将他可能已经时日无多的职业生涯用于寻找系外行星。

    马西并非真的像他自己认为的那么无能。在天文学方面，他拥有百科全书般全面的知识，加上敏捷的思维和天生的作家才能，可以让一位门外汉理解天文学中深奥的课题。不久之后他在旧金山州立大学担任初级教员，在任教之余他开始设计一个RV法行星搜索计划，尽管这个想法仍不完善——如果不能正确进行标定，行星的光谱信号是无法辨认的。当他遇到了保罗·巴特勒时，事情迎来了转机。当时巴特勒正在同时攻读化学学士和天体物理学硕士。巴特勒对系外行星学也颇感兴趣，因此很快与马西成为了好友。他们一起尝试解决标定的难题，巴特勒提出一个方案：将一个封装着碘的玻璃管置于光谱仪前。恒星的光线通过这个“吸收室”后，其光谱上会留下碘元素的吸收线，这将作为基准以监测细微的光谱摆动。巴特勒的“碘室法”将成为未来几十年间RV法行星搜索中的标准标定方法。

    1987年，马西和巴特勒将碘室法，同马西的博士导师、加州大学圣克鲁兹分校的天文学家史蒂夫·沃格特组建的多用途 “汉密尔顿”光谱仪结合，开始了他们的行星搜索。他们将圣何塞（San Jose）以东25英里（40.2千米）的汉密尔顿山顶的利克天文台（Lick Observatory）中大大小小的望远镜与光谱仪联用，对约120颗类日恒星展开了长达数年的搜索。他们试图找到这些星系中类似于木星的行星，但是一无所获。期间，巴特勒离开团队一段时间去完成其在马里兰大学的博士学业。他随后回归并继续改进二人的数据分析软件，并成功将他们数据的RV精密度自15米每秒提高到5米每秒。到1995年秋天，二人在该项目上几乎已经耗尽了所有耐心。正在这时，日内瓦大学（University of

Geneva）的两位天文学家，米歇尔·梅厄（Michel Mayor）和迪德尔·奎罗兹（Didier Queloz）公布了其对飞马座51b的发现，这项发现基于法国南部上普罗旺斯省（Haute-Provence）天文台进行的另一项RV探测的数据。

    当马西和巴特勒得知这条新闻后，他们马上开展了对飞马座51的观测。数天之内，他们就观察到了由其热木星产生的恒星摆动；他们在此前数年的观测中从未确认热木星这种类型的行星，因此也从未刻意寻找过这种目标。通过对此前数据的重新审阅，他们迅速发现了两颗更为巨大的系外行星——分别围绕大熊座47（47 Ursae Majoris）和室女座70（70 Virginis）旋转，一举夺回了即将开始的系外行星发现竞赛的领先地位，并就此开启了长达数十年的互相竞争。

    在早期的黄金时代，马西和巴特勒借助他们在系外行星学领域近十年的经验和此前积攒下的丰富数据，在竞争中遥遥领先。截止新世纪来临之际，他们已经发现了近40颗紧紧围绕其恒星公转的气态巨行星。每一个发现的公布都是一次新闻事件——那时系外行星的发现尚未变得如现在这般常见。随着他们的研究结果登上了杂志封面和全国新闻播报，大批学术机构向他们伸出橄榄枝，二人都登上了学术界的高位。马西成为了加州大学伯克利分校的教授，巴特勒则成为了位于华盛顿的卡内基科学研究所（Carnegie Institution for

Science）的一位科学家。尽管身处两地，他们仍携手合作，并终利用其逐渐高涨的学术声望，将沃格特及另一位才华横溢的天文学家黛布拉·费舍尔（Debra Fischer）也纳入团队。这个团队获得了更多的经费，以及部分天文设施的使用权，其中就包括另一个由沃格特领导修建的光谱仪——HIRES（全称为High Resolution Fly's Eye，高分辨率蝇眼探测器——译者注）。这座光谱仪在位于夏威夷莫纳克亚山（Mauna Kea）山顶的凯克天文台（W. M. Keck Observatory）中的两座10米级望远镜上运行。HIRES的RV精度可以达到3米每秒，这使它可以观察到位于更冷的轨道上运行的更小的系外行星。但是想要发现宜居的候选行星，还需要更高的精度。马西开始在团队内的电子邮件结尾加上“OMPSOD”——这是“要么达到一米每秒，要么死！（One Meter Per Second, Or Death）”的缩写。

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从长远来看，我们面临着一个抉择，一个生与死的抉择，一个超越科学、触及精神领域的抉择。地球是如此珍贵，我们要么接受它是宇宙中唯一孤独的存在，等待世界终结；要么在这个行星摇篮之外，去遥远的天空中寻求救赎。生活中，每个人都在某种程度上为这巨大的抉择做出了贡献，要么把我们共同的未来拉向地球，要么把它推向更接近星星的地方。

氧气含量的上升，是这个世界第一次的大型污染危机，远比人类发明内燃机和排放氯氟烃的冰箱要早。尽管新形成的地球臭氧圈是有益的，但对于在太古宙出现并繁荣生长的厌氧生物圈而言，地的氧化过程无疑是一场生态浩劫。对于这些生物而言，化学活性极的痒气具有可怕的毒性。随着氧气在地球上的弥漫，不计其数的微生物种消亡，大部分幸存下来的厌氧生物隐藏到日光不可及之处，一开始是黑暗的海洋和湖泊深处没有氧气的泥土中，很久以后，又进入人类等高级动物的消化道中，那里的氧气浓度很低。时至今日，厌氧菌也主要在这两个地方蛰伏。氧气的出现，也差不多意味着产生它的光合蓝藻走向末路。

作家约箱·麦克非（John McPhee）采用了一种更为直观的方式来使得地球的历史可视化：尽量伸展你的双臂来代表地球全部历史的时间长度，以左于中指的指尖代表地球形成的时间点，那么寒武纪的开端大约位于右手腕。复杂生命兴起的时间在右手掌的位置，因此，如想抹去整个人类的历史，“只需要用粒度适中的指甲锉在指甲上轻轻一磨即可”。

考虑现代生活和行星深时的双重现实，很容易产生矛盾的情绪，一种难以消除的冷漠和焦虑的奇异混合物。尽管人类的习惯和行为，以及人类整体的抉择，强势地使地球上许多复杂的生物圈走上绝路，但是与这个星球及其过去的盛大场面相比，短暂的人类活动仍然渺小到可以忽略不计。无论人类世的变化如何痛苦，它不会是永恒的，因为人类不可能永远统治地球。一种生物旦灭绝就很难再复活，这是肯定的，但是随着时间的推移，地球的生态多样性仍然可以恢复，就像过去曾经发生过的那样。庞大的微生物世界构成了生命之树的根系，现代文明即使拼尽全力也只能对其产生微弱的干扰---但这也算是因祸得福，因为若非如此，人类对生态圈的破坏恐怕会远比现在严重。大多数非生物的变化，包括地球化学、大气和海洋环流模式的变化等等，最终都会被大陆克拉通[译者注：克拉通Cratons指大陆地壳上长期不受造山运动影响的稳定构造单元，常与造山带（Orogen）对应]的生长，洋壳的俯冲和火山爆发所逆转和消除。地球的更新需要数百万年的时间，因此对于当下和未来的人类而言大概毫无意义，对于被人类文明的步伐踩在脚下而消亡的无数物种也毫无帮助，但是至少保留了物种恢复的可能性。无论有没有这群使用工具的智慧灵长类动物，草仍然会生长，太阳仍然会照耀，地球上的生命也会持续下去。直到亘古照耀的太阳燃烧殆尽，给地球上的所有事物带来终结。

“文明很可能会走向衰落”以及“地球上多样的生物正在遭受破坏”这些事情是否令人沮丧？答案取决于你的意识范围，以及在从生物圈扩展到整个银河系的“全景（Big Picture）”中，你准备将人类放在什么位置。事实上，自然的全景如此浩大，这只是其中极小的一部分。进一步放大到宇宙的尺度，整个银河系也不过是数以千亿计的星云中的一个；或者反过来缩小到基本粒子构成的量子世界，地球上闪耀的生命、科学和技术发展的意义在这个尺度下根本难以察觉。但是，在这两个极端之间被阳光照耀的不确定空间里，我们仍然能够看到更伟大事物的前景，能够想象人类文明的火花，在围绕着唯一的恒星运转的唯一行星上，穿过数十亿年的孤独，在超越行星和恒星的时间尺度里闪耀着升起，在无尽和永恒的银河中熠熠生辉。

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    这本书讲的是这个领域的一些*人物正在讨论的，适合对天文学着迷并敬畏的人们。

    阅读此书将有效地让我们思考人类和地球，乃至我们自身的许多问题。稍微有探求精神的人，都会从此书中找到乐趣，甚至更多的其他东西。也许危机到来的将来，我们才会认识到现在就应该开始思考了。

    46亿年来，地球这颗充满生命的行星在寂静浩瀚的宇宙里，始终孤单存在。为了寻找外星生命，行星猎人们穷尽毕生研究之力，将望远镜朝向遥远的系外星系，试图打破地球彻底的孤寂。人类有着想和宇宙深处类似我们的智慧生命沟通的强烈渴望，希望找到更多跟地球条件类似的类地行星及智慧生命……

    “我们居住于地球，一颗围绕太阳运行的行星。太阳是一颗熊熊燃烧的恒星，终将于某日燃尽，让我们的太阳系不再适宜居住。我们必须搭起通向其他恒星的桥梁，因为就我们所知，我们是整个宇宙中*有知性的生物……我们决不能辜负这份让*已知有意义生命延续的责任。”

    —韦纳·冯·布劳恩 美国航空航天局阿波罗计划的缔造者

     “我不知道我们是否有一天会离开太阳系，我所知道的是，拥有这个选项总是很好的。”

媒体评论

    优美动人……我所读过*好的系外行星书籍，面对一趟如我们基因般悠久的探索历程，词句能达到同等气度者也十分少见。

    ──《纽约时报书评》

    在这本优雅的书中，比隆以充沛的能量和才华写出大哉问，甚至可能是终极之问：我们是孤处于宇宙，还是在某处有他种生命存在？

    ──理查德．普雷斯顿（Richard Preston），《伊波拉浩劫：破天荒揭露世纪病毒爆发真相的*本书》与《爬野树的人》作者

    天体生物学这种对外星生命的研究，曾经只是个梦──如今却实现了。突然之间，在其他行星侦测生命不再那么奇特。李．比隆解释了这不可能的梦，究竟是怎么实现的。

    ──《经济学人》（The Economist）「年度选书」

    在比隆广泛而扣人心弦的调查中，他退开了一步以拉开视野，而这大多归功于本领域巨擘们层次丰富的群像……这是一段非比寻常的科学探索故事。

    ──《科学人》（Scientific American）杂志

    对于（此刻）孤立于宇宙中的意义，做了优美而详细丰富的研讨。

    ──卡尔．齐默（Carl Zimmer），《病毒星球》（A Planet of Viruses）及《演化：一个观念的胜利》作者

    对宇宙中智慧文明的缜密深思──不是只对我们的文明，而是对任一处任一地的所有文明。

    ──布鲁斯．斯特林（Bruce Sterling），科幻小说作者

    《五十亿年孤寂》阐明了那场一夜间近可发现上千行星的天文学探索冒险背后，有着什么样的人物性格。

    ──提摩西．费瑞斯（Timothy Ferris），《银河系大定位》与《「自由」的科学》（the science of liberty）作者

    本书尖锐地提醒一件事：人类可能还没找到前往恒星的方法，但人们──我们所知、所爱、所失去的人──就是我们的全史与整个宇宙。      ──《华盛顿邮报》

    迷人……对本主题的杰出概述，把那些往往当成科幻看待的事物，拉回可为人理解的地面。

    ──《克库斯书评杂志》（Kirkus Reviews）

    对天文学*热门领域的指南。

    ──《经济学人》

书籍介绍

《五十亿年的孤寂》不仅是外星球探索的入门，也是地球与地球上生命的传记，更是系外行星学如何成长的抑扬顿挫的一段故事。科学记者李•比林斯，藉由深度访谈寻找系外行星这领域第一线的天文学家，探索这股「系外行星热潮」。在这场探索旅程中，不仅描绘刻画了近五十年行星天文学的发展轮廓，也探究了这些穷尽一生寻找繁星间的生命，投资与报酬却不成比例的天文学家，他们执着追梦，以及失望和希望不断交替的动人故事。