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我看到了我的愛戀,我飛到她的身邊,我捧出給她的禮物。那是一小塊凝固的時間,時間上有美麗的條紋,摸起來像淺海的泥一樣柔軟。
——《三體·死神永生》
1990年2月14日,情人節(jié)。
一艘人類制造的航天器正在沖向太陽系的邊緣。
她所剩不多的電池功率,已經(jīng)不足以維持航天器上的全部載荷運轉(zhuǎn)。那個看過了無數(shù)新世界的相機,此刻即將關(guān)閉。
那一天,她轉(zhuǎn)過身來,深情地凝望了自己啟程的地方。在六十億公里之外,那個生生不息、豐富多彩的藍色星球僅僅是星空中的一個暗淡藍點。
在記下了地球的樣子后,她繼續(xù)向前,準備和太陽系說再見。
著名的“暗淡藍點”圖片,地球是圖片右側(cè)紅色條紋上,中部偏下位置的藍點。這張圖片被賦予了廣泛的、科學(xué)之外的文化意義,被廣泛使用。電影《流浪地球2》中,中國外交官曾向其他國家官員展示了這幅圖片。來源:NASA
這艘飛船名叫旅行者1號。在自己的眼睛再也看不見之前,她除了想記住地球的模樣,還一直記掛著一個愛情故事,準備把一位27歲的姑娘相愛時的心動講給外星人聽。
01
記錄相愛時的心動
將愛情故事講給外星人
旅行者 1 號和旅行者 2 號是一對“孿生”航天器,人們賦予她們的使命是在深空中推進人類太空探索的最后邊界。
上世紀七十年代,土星、木星、天王星和海王星的位置,讓航天器可以利用借力飛行,一次性實現(xiàn)對火星以外的大行星的探測。
旅行者號飛船。來源:NASA
所謂借力飛行,就是借助天體的引力,來為人造的航天器加速。
如果把飛行器看作一位步行的旅人,那么借力飛行就相當于搭了一趟免費的巴士,不但能減少飛行所需的能量、降低發(fā)射難度,還能提高飛船的飛行速度。
兩艘旅行者號飛船的飛行過程。來源:NASA
除了開展科學(xué)探測,科學(xué)家們還賦予了旅行者號另一項使命:向地外文明介紹人類。
在兩艘旅行者號飛船上,搭載了儲存有數(shù)字信息的金唱盤。
科學(xué)家們期盼有朝一日這樣的場景能夠在宇宙的某個角落出現(xiàn):一個地外文明捕獲了旅行者號,從金唱盤中解碼了圖片、聲音等等信息,從中認識地球和人類。
旅行者號搭載的金唱盤盤面。來源:NASA
為了完成這項任務(wù),NASA 組織了一個跨界的團隊。
除了科學(xué)家和工程師外,團隊中還有科普作家、藝術(shù)家甚至流行音樂雜志編輯。各行各業(yè)的人們集思廣益,為金唱盤安排了豐富的內(nèi)容。
旅行者號金唱盤中存儲的一幅圖片,拍攝了牛頓的巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中的第6頁。來源:NASA
外星人們能從數(shù)學(xué)、物理公式和 DNA 結(jié)構(gòu)中看到我們的科學(xué)水平,從泰坦火箭、宇航員、阿雷西博射電望遠鏡等圖片中了解我們的技術(shù)能力。
甚至他們會聽到中文普通話的語音問候:“各位都好吧?我們很想念你們,有空請到這來玩。”他們還能欣賞到人類所創(chuàng)作的音樂,從巴赫婉轉(zhuǎn)的《第二號勃蘭登堡協(xié)奏曲》到我們恬淡的《高山流水》。
將金唱盤安裝到旅行者號飛船表面。來源:NASA
02
金唱盤中還有愛情故事
而且和音樂有關(guān)
1977 年 6 月,金唱盤的創(chuàng)意總監(jiān)安·德魯彥在選取音樂的問題上犯了愁。
在她看來,中華文明源遠流長幾千年,金唱盤中理應(yīng)記錄一段中國音樂。但不巧的是,她本人并沒有這方面的知識儲備。
于是,27 歲的她給金唱盤的負責(zé)人卡爾·薩根打了一個電話,希望跨界人才薩根能夠為這個難題提供一些建議。
薩根有著天文學(xué)家、科普科幻作家等多重身份,霍金曾經(jīng)邀請薩根為《時間簡史》作序。
在之前的兩年中,德魯彥和薩根是同事,也是朋友,在工作中逐漸熟識。
德魯彥的電話一開始并沒有打通,薩根的電話留言機接待了她。
而當薩根把電話打回去之后,一件小說電影都不敢想象的事情發(fā)生了:在幾十分鐘的電話里,兩顆心迅速地接近,迸發(fā)出愛情的火花。
之前沒有牽手擁抱,沒有任何親密關(guān)系的德魯彥和薩根決定結(jié)婚,陪伴彼此走之后的路。
年輕時的薩根和德魯彥。來源:whalebonemag.com
有些人把人沉浸于愛情中的感覺稱為“戀愛腦”,并頗為“理性”地認為這將導(dǎo)致一系列悲劇的結(jié)局。
然而這短短幾十分鐘內(nèi)迸發(fā)的愛情火花,讓德魯彥和薩根相守了二十多年,直到薩根離世。
2019 年,已經(jīng)七十歲的德魯彥依然能夠清晰的回憶起那時的心動:
“我們的家庭、工作、內(nèi)心和思想,我們的每個日夜,在接下來的二十年里,一直幸福地渾然一體,直到死亡將我們分離?!?/p>
兩個人的工作并沒有因為愛情的到來而停止。一次,德魯彥問薩根,“幾億年后捕獲這艘飛船的地外文明,能否從腦電波中解讀出人類在當時的思緒?”
薩根的回答是,既然我們不知道,為什么不試試呢?
于是,德魯彥走進了實驗室,將許許多多的腦電波傳感器與自己相連,進行了一個小時的冥想。
在這段時間里,雖然德魯彥竭力的想去思考人類發(fā)展進程的種種政治、歷史問題,但她發(fā)現(xiàn)內(nèi)心深處閃動的卻一直是愛情帶給她的歡愉。
而這段腦電波也為了旅行者號金唱盤中最特別的一段記錄——把相愛時的心動講給外星人聽。
德魯彥的腦電波,記錄下了戀愛時的美麗心情,并存儲于旅行者號的金唱盤中。來源:NASA
03
我們的愛
在無盡時空中永恒記錄
對于人造航天器來說,旅行者號的飛行速度已經(jīng)創(chuàng)了記錄。但面對浩瀚的宇宙,這樣的速度簡直不值一提。
根據(jù)計算,旅行者號飛行到下一顆恒星需要漫長的 4 萬年。
在太空中穿行的過程中,各種天體爆發(fā)現(xiàn)象所釋放的宇宙射線會不斷侵蝕介質(zhì)上記錄的信息。
為此,這張銅質(zhì)鍍金唱盤采用了特殊的屏蔽處理,使蝕刻的信息可以保存數(shù)億年。
愛情帶給德魯彥的心動,也由此進入了時間的長河中,隨著旅行者號飛船的軌跡,在時間與空間的無限延伸中獲得了永恒。
雖然旅行者號帶去了金唱盤,但卻沒有攜帶播放唱盤的“留聲機”。
為了讓地外文明能成功解碼,團隊在金唱盤表面,用宇宙通用的語言——物理和數(shù)學(xué),為外星人寫好了讀取金唱盤的說明書。
金唱盤表面圖示的解釋。在實際的金唱盤上并沒有文字,因為地外文明不可能理解地球上的任意一種語言。我們希望他們能通過圖案代表的物理過程和數(shù)學(xué)運算理解我們的意思。來源:NASA
或許此時你要發(fā)問了:外星人能看懂我們的說明書嗎?
別著急,聽我慢慢講。
氫是宇宙中最廣泛存在的元素。
在金唱盤表面的圖示中,科學(xué)家們試圖告訴外星人,說明書中的基本時間單位是氫原子的自旋躍遷時間,將這個時間單位與圖示給出的二進制數(shù)字相乘,就是讀取時唱盤的轉(zhuǎn)速。
信息的編碼波形與規(guī)則也可以從圖形中獲取。
為了讓外星人們知道旅行者號來自何處,科學(xué)家們標出了太陽系相對于宇宙中十四顆脈沖星的相對位置。
在宇宙中,每一顆脈沖星的頻率都是獨一無二的,能夠讀懂其他信息的外星人也已經(jīng)一定能夠從唱盤上標示的脈沖星頻率出發(fā),按圖索驥確定太陽在哪個方位。
與動輒以萬年億年計時的天體及宇宙演化相比,人一生的時間不長,與伴侶相守的時間更短。
在想象和計劃旅行者號的未來時,德魯彥和薩根都深深地體會到了這一點。
同時,他們都是無神論者,并不相信人去世后能在另一個世界相聚。死亡將兩個人分開了,一切就都結(jié)束了,因此要好好珍惜在一起的時光。
中年時的薩根和德魯彥。來源:carlsagan.com
在薩根離世7年后,德魯彥接受記者的采訪時說:“我不期望我能與薩根重聚。
重要的是,在我們相伴的二十年中,我們清楚地認識到生命是多么的短暫和寶貴……
我們活著、在一起的每一刻都是奇跡——不是無法解釋的、超自然的奇跡,而是慷慨而善良的偶然……在宇宙中我們找到了彼此,這是一件美妙的事情。”
《宇宙》是卡爾·薩根最經(jīng)典的科普著作,書中沒有數(shù)據(jù)分析和計算推演,有的是從歷史、藝術(shù)和哲學(xué)角度對科學(xué)認知的審視。
在這本書的第一頁,薩根寫到:“獻給安·德魯彥。在浩瀚無邊的空間與綿延不絕的時間中,與安妮共享一個星球和一段時光,我很快樂?!?/strong>
薩根撰寫的《宇宙》第一頁上的話。來源:電子書《Cosmos》
04
帶著對遠方與愛的向往,遠航
兩艘旅行者號飛船的探測為我們打開了一片全新的天地。在路過木星及其衛(wèi)星時,她們第一次看到了地球之外的海洋、火山和閃電。
旅行者號拍攝的木星大氣層中的精細結(jié)構(gòu)。來源:NASA
旅行者號拍攝的木星衛(wèi)星上的火山活動。來源:NASA
在路過土星及其衛(wèi)星時,她們看到了土星環(huán)美得令人窒息的精細結(jié)構(gòu),還發(fā)現(xiàn)了名為“泰坦”的衛(wèi)星上擁有與地球相似的大氣層。
旅行者號拍攝的土星環(huán)偽彩色照片。來源:NASA
在路過天王星和海王星時,她們讓地球上的人們第一次清晰地看到了這兩顆氣態(tài)巨星的美麗外表,還第一次發(fā)現(xiàn)海王星“躺倒”的特殊磁場。
旅行者號拍攝的海王星全貌。來源:NASA
在突破太陽風(fēng)所及的日球?qū)禹敽螅齻兊谝淮胃惺艿搅擞娑鴣淼娘L(fēng)發(fā)生了新奇的變化,感受到了星際物質(zhì)的吹拂……
旅行者1號穿越日球?qū)禹敃r的密度探測數(shù)據(jù)。在虛線所示位置,她感受到更稠密的風(fēng)迎面而來,處在了星際物質(zhì)的吹拂中。來源:Nature Astronomy
和任何拓展人類邊界的探險一樣,旅行者號的旅程波瀾壯闊也歷經(jīng)坎坷。
在旅行者 1 號發(fā)射時,泰坦-IIIE 火箭的第二級出現(xiàn)了燃料泄漏,沒有提供足夠的推力。
多虧承擔(dān)后續(xù)入軌任務(wù)的“半人馬座”上面級用盡了自己的備用燃料,才驚險地將旅行者1號送入預(yù)定軌道。
發(fā)射旅行者1號的泰坦-IIIE火箭起飛瞬間,這次發(fā)射險些讓旅行者1號夭折。來源:NASA
在旅行者 2 號發(fā)射時,火箭的震動和旋轉(zhuǎn)使得旅行者 2 號上的控制系統(tǒng)陷入死循環(huán),不停的在主用和備用系統(tǒng)間來回切換。
旅行者 2 號一度變成了一個叛逆的孩子,拒絕執(zhí)行地面上送出的任何指令。好在工程師及時定位了故障位置,成功解決了這個問題。
在飛掠海王星時,旅行者 2 號距離海王星北極表面的最近距離僅有 5000 公里,稍有偏差就可能在海王星強大引力的作用下偏離軌正常軌道。
而地球上的控制指令要經(jīng)過兩百多分鐘的傳輸才能到達,很難實時糾偏。在預(yù)先周密的計算和策劃下,旅行者號最終有驚無險地完成了這次飛掠,繼續(xù)向更遠處的深空飛去……
和自己的戀人一起仰望璀璨的星空,是一件愜意又浪漫的事情。從地球上看,旅行者 1 號和 2 號分別處在蛇夫座和望遠鏡座的方位。
也許在下一次約會時,您可以把這個奔向星辰大海的愛情故事,講給您的戀人聽。
旅行者1號在天空中的方位變化過程,圖中黃線為黃道。來源:NASA
數(shù)萬年甚至數(shù)億年后,當遙遠宇宙中的其他文明試圖理解什么是人類的時候,他們看到的就是戀人凝視彼此的眼睛時,內(nèi)心泛起的漣漪。
在旅行者號拍攝的那個小小藍點上, 沒有血緣的人之間因為這種叫做“愛”的情感而建立起新的最緊密的關(guān)系,孕育出新的生命,使這個叫做“地球”的行星永不沉寂、永不荒涼。
成功地實施一次太陽系邊際探測,需要新奇的科學(xué)問題,需要深厚的技術(shù)基礎(chǔ),需要精巧的設(shè)計實現(xiàn);
需要出眾的勇氣,需要高效組織許許多多受過學(xué)術(shù)和工程訓(xùn)練的人,將每個人的恪盡職守、不辭辛勞匯聚成最終的成功。
但這項看起來嚴肅理性的事業(yè)的“初心”,卻是人們心中對遠方原始樸素的向往:我們想走出去,看看未知的世界到底是什么樣。
再有幾年,旅行者號 RTG 電池中的同位素燃料將接近耗竭,輸出的功率將無法維持最基本的對地通信。
在太空漫無止境的寒冷與孤獨中,旅行者號將再也聽不到來自家的聲音。但對于遠方和愛的向往,將賦予她們在星辰間永恒的生命。
“故事源于一句最簡單的情話:我心愛的?!?/p>
火星上的心形撞擊坑,由火星全球勘測者(MGS)飛船拍攝。來源:NASA
注1:這是劇作家廖一梅創(chuàng)作的話劇《琥珀》劇本后記中的一句話,本劇的排演由他的丈夫孟京輝擔(dān)任導(dǎo)演。
注2:旅行者號計劃由旅行者1號、旅行者2號兩艘飛船構(gòu)成。為了行文簡潔,在涉及到他們共同的描述時,本文統(tǒng)一使用“旅行者號”。
注3:按照航海和航空中的慣例,本文稱呼遠征太空的航天器為“她”。
參考文獻:
[1]https://www.inverse.com/article/38297-carl-sagan-birthday-ann-druyan-love-letter
[2]https://www.nationalgeographic.com/science/article/dear-voyager-how-your-billion-year-journey-carries-true-love
[3]https://blogs.scientificamerican.com/basic-space/voyager-a-binary-love-story/
出品|科普中國
作者|李會超 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)
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