卡尔·萨根 《宇宙》·第六章 旅行者的故事
究竟存在着许多世界，还是只有一个世界呢？这是人们研究自然时经常提出的一个最神圣、最令人激动的问题。
圣亚伯特·马格鲁（13世纪）
混沌初开之际，岛国的土著人或者认为，他们是地球上惟一的居民，或者也认为，即使还有其他居民，他们之间也无法互通往来，因为在他们之间有着当时不可逾越的大海。但随着岁月的流逝，出现了船只……，也许有一天还会出现能把人送上目球的某种其他交通工具……，但是，德雷克和哥伦布尚未降世，没有人能担当得起这种旅行的重任，更没有任何代达罗斯式的人物，能造出上天的工具来。不过。我毫不怀疑，时间老人仍旧会是新知识之父，他曾向我们披露了那么多我们的祖辈一无所知的事实真相，他一定还将向我们的后辈，披露我们今天梦想着，但又不可实现的事情。
约翰·威尔金斯《月球世界之发现》（1638年）
假若升上地球之巅，从高往下观察，就可以明白，造物主究意把我们这小小寰球变成了什么模样。这样，就像要远足旅行者一样，我们就会更加清楚，出发前该做些什么准备，也就会更准确地估计和评价旅途中的一切。此外，假如我们问得天外有天，还有许多同我们地球相似的星球住有居民，受到崇拜，我们就不会对地球上称之为伟大的东西赞不绝口，也就会藐视大多数凡夫俗子所津津乐道的区区小事。
惠更斯①《宇宙论》（1690年）
人类开始邀游太空的时代来到了。在星际开普勒轨道上航行的现代飞船都是不载人的，它们都建造得美观，装有探测未知世界的半智能机器人。到太阳系外的这些航行都由设在加州帕萨迪纳的国家宇航局喷气推进实验室（JPL）地面站控制。
1979年7月9日，“旅行者2”号宇宙飞船经过几乎两年时间的行星际航行到达了木星系。这架飞船由几百万块各带有备件的分装部件组成，因此，若某一部件失灵，其他部件就会取代其功能。飞船重0．9吨，要有一间很大的房屋才能放得下它。飞船的使命要求远离太阳，因此不可能像其他飞船那样用太阳能做动力。“旅行者2”号的动力来自飞船上的一个小型核电厂，利用由一块钚的放射性衰变产生出的几百瓦的电能。船上的3台集成电路计算机以及大多数辅助设备，例如温度控制器，都位于飞船中心。飞船通过一个直径为3．7米的大型天线从地面站接收指令，并将本身的发现送回地面站。在飞船上，大多数科学仪器都安装在一个观测台上，当飞船从木星旁疾驶而过时，这些仪器就会跟踪木星或其卫星。许多科学仪器，如紫外和红外光谱仪等被用来测定木星上的带电粒子、磁场及其发射的电波．但其中最重要的仪器则是两台电视摄影机。这两台电视摄影机按其设计功能拍摄了成千上万张太阳系外行星的照片。
木星的周围是一层看不见的但却极其危险的高能带电粒子。为了靠近考察木星及其卫星，并继续完成考察土星和更远的星球的使命，飞船必须穿越该辐射区的外端。然而，带电粒子会损害精密仪器，甚至毁坏电子设备。木星周围还有一圈固体碎片，这些碎片是4个月前由“旅行者1”号发现的。一旅行者2”号必须穿越这圈碎片层。与一块小碎片的碰撞就会使飞船颠簸得失去控制，从而使得其天线不能跟踪地面站，所发出的数据也就永远收不到了。就在穿越碎片圈之前，地面控制人员还很担心，因为出现了一些警报及险情，但在地面人员的努力和飞船机器人的配合下，终于避免了一场灾难。
于1977年8月20日发射后，飞船沿弧形轨道经过火星，穿越小行星区，接近木星系，并终于穿过了木星及其14个左右的卫星。土星的重力将使飞船加速飞向天王星。飞越天王星后，它就会继续向前飞向海王星，飞离太阳系，从而成为星际飞船，永远邀游于浩瀚的星际海洋之中。
“旅行者”的探索性航行是一系列航行中的最新航行。所有这些航行都为人类历史留下光辉灿烂的标志。在15、16世纪。人们从西班牙旅行到亚速尔群岛要用几天的时间，而今天用同样多的时间，就可从地球飞到月球。当时要横渡大西洋，到达人们称做新大陆的美洲，需用几个月的时间；而今天，用几个月的时间，就可横越太阳系，到达火星或金星，这是两个正等待我们光临的真正的新大陆。在17、18世纪，人们用一两年的时间，可以从荷兰旅行到中国。而如今，用同样多的时间“旅行者”号飞船从地球飞到了木星②。相对来说，一年中的费用当时要比现在多，但在两种情况下，都不到当时国民总产值的1％。现时的机器人飞船是人类将来探索其他星球的先驱和前导。我们以前已经有过这种形式的旅行。
15到17世纪是人类历史的重要转折点。在此历史时期，人们明确认识到，人类能航行到世界的任何角落。来自6个欧洲国家的船舶勇敢地航行于世界各大洋，但其动机各不相同：野心、贪婪、民族自豪感、宗教狂、赎罪、科学好奇心和冒险欲以及在埃什特雷马杜拉③找不到合适的工作等等。这些航行功过相当。但其基本的功劳是把世界联系到一起，减少了狭隘性，统一了人类，极大地推进了对地球及人类本身的认识。
新兴的荷兰共和国是17世纪乘船考察和探险时代的典型。当时她刚刚宣布独立于强大的西班牙帝国，比同时代的任何其他国家都更充分地拥有欧洲的启蒙思想，是一个有理智、守秩序、具有创造力的社会。但是，由于西班牙港口对荷兰关闭，船舶禁止与荷兰交往，这个小小的共和国的脆弱经济只好依靠自己的力量来建立和使用一个庞大的商业船队。
荷兰的东印度公司是一家政府和私人的联营公司，她派船到世界上遥远的角落去搜集珍贵货物，然后运回欧洲渔利。这些航行是荷兰的生命线，航海图和地图被定为国家机密。船上经常带有密封的指令。荷兰人一下子遍布于整个世界，北冰洋的巴伦支海以及澳大利亚的塔斯马尼亚岛都是以荷兰船长的姓氏命名的。这些探险者尽管在很大程度上是为了经济上的利益，但决非仅此而已，它还包括有其他的重要成分，如科学探险，发现新大陆、新植物、新动物及新民族的热情，以及纯粹对知识的追求。
阿姆斯特丹市政厅表现了17世纪自信而又历史悠久的荷兰的概貌。它是由花岗石修建的。当时的诗人和外交家康斯坦丁·惠更斯评价说：这个市政厅的建设摒除了“哥特式的倾向及其惨景”。直到现在，在市政厅里还有一座撑持苍穹的阿特拉斯神雕像，天空中饰以星座图形。其下是守护神，挥舞着金剑和金盾，站在死神和复仇者之间，并且把贪婪和嫉妒这两个商人之神踩在脚下。以私人经济为基础的荷兰人明白，毫无节制地追求利润会构成对国家灵魂的威胁。
在阿特拉斯神和守护神下面的市政厅地板上还可找到一些不那么富于寓意的象征。那是一张大型的内嵌图，是17世纪末叶或18世纪初叶从西非到太平洋的一张地图。在当时全世界都是荷兰的活动场所。而且，就在这张图上，以其不可思议的谦恭，荷兰人竟省略了他们自己，对于位于欧洲的本国本土只是使用了古拉丁名称——Belgium（比利时）。
在当时有代表性的一年中，有许多船要起锚绕地球航行半圈。从非洲西岸，穿过他们称之为埃塞俄比亚海的水域，绕到非洲南岸，进入马达加斯加海峡，然后继续航行到印度的南端，到达他们的兴趣焦点——香料群岛，即现在的印度尼西亚。一些探险队从那儿又航行到一个称为新荷兰的陆地，也就是今天的澳大利亚。有几个探险队更冒险通过马六甲海峡，经菲律宾而到达中国。从17世纪中叶荷兰东印度公司的大使觐见中国皇帝的记载中，我们知道。荷兰人，包括大使和船长在看到北京紫禁城的另一文明景象时，都惊奇得瞪圆了眼睛。④
在此之前和从此以后荷兰再也没有像当时一样成为一个世界强国。一个小国，被迫以其智慧生存，其外交政策具有强烈的和平主义因素。那时，因为容忍非正统观点，荷兰成为欧洲其他国家因缺乏出版和言论自由而逃亡的知识分子的天堂——这非常像30年代的美国，从纳粹统治下的欧洲大批出逃的知识分子中获益不浅。正因为如此，17世纪的荷兰成为爱因斯坦所崇敬的、伟大的犹太哲学家斯宾诺沙的家乡，也是法国数学和哲学史上的重要人物笛卡尔的家乡，同时也是政治家、科学家约翰·洛克的家乡——他影响了一大批哲学上倾向革命的人士，如潘恩、哈密尔顿、亚当斯、富兰克林和杰斐逊。荷兰当时正空前绝后地因那一群卓越艺术家、科学家、哲学家和数学家而熠熠生辉。那是著名画家伦勃朗、弗美尔、哈尔斯的时代，也是发明显微镜的列文胡克的时代，同时也是国际法鼻祖格劳秀斯和发现光折射定律的斯涅耳的时代。
在具有提倡思想自由传统的荷兰，莱顿大学为一位名叫伽利略的意大利科学家提供了教职，罗马天主教堂曾威胁并逼迫他放弃他的学说，即地球是绕太阳运转的，而不是相反。⑤伽利略与荷兰有密切的联系，他的第一台天文望远镜就是一种荷兰设计的小望远镜的改进装置。利用它，伽利略发现了太阳黑子、金星位相、月亮上的环形山以及木星的4大卫星，在他逝世后，这些卫星被命名为伽利略卫星。在1615年写给荷兰女君主的信中，伽利略说明了他自己对教会工作的看法：
若干年以前，正如尊贵的君主阁下所十分了解的，我就在天空中发现了许多我们时代以前从未发现的东西。一这些新奇事物，以及由此而产生的某些与经院哲学家普遍认为的物质概念相矛盾的结果。使我得罪了不少教授（他们中许多人是教徒）——好像是我亲手把这些东西塞入天空，以便扰乱自然界、推翻科学似的。他们似乎忘记了，正是因为人们日益掌握了真理，才促进了艺术的研究、完善和发展⑥。
作为一个具有强烈探索性的强国的荷兰，与作为一个知识和文化的荷兰之间的联系是非常紧密的。对改进船舶的需要推动了各种工艺的发展。人们喜欢手工劳动。发明创造受到奖励。技术进步需要尽可能地猎取知识，因此，荷兰成为欧洲最权威的出版社和书商，她既翻译用其他文字撰写的著作，也允许其他地方禁止出版的著作在荷兰发行。去外国探险及见到其他陌生社会打破了荷兰人的自大情绪，促使人们重新认识那些传统的定论，而且也说明，千百年来人们所持的观点，例如关于地理的观点是完全错误的。在世界大部分地区由皇帝和国王统治时．荷兰共和国却比其他任何国家更多地由人民治理着。社会的开放及其对脑力活动的鼓励，物质享受以及对别的国家的考察与利用，产生了可喜的对人类事业的信心。⑦
意大利的伽利略宣布发现了其他天体，布鲁诺则推测有其他的生命形式。他们为此都受到了残酷迫害。然而在荷兰，相信上述两种观点的克里斯蒂安·惠更斯却得到人们的极大的尊敬。其父名叫康斯坦丁·惠更斯是当时一位著名的外交家、作家、诗人、作曲家和音乐家，是英国诗人约翰·堂恩的亲密朋友及其翻译家，同时他也是一个原始大家庭的主人。康斯坦丁赞赏画家鲁本斯的画，并且“发现”了一个名叫伦勃朗的年轻画家，后来在他的好几幅作品中都有康斯坦丁出现。初次与他见面后，笛卡尔就写道：“我不能相信，人的脑袋瓜里竟能装满那么多的东西，而且还装置得那么完美。”惠更斯的家里摆满了世界各地的物品。其他国家的知名思想家是他的常客。在这样的环境下成长，年轻的克里斯蒂安·惠更斯同时精通语言。绘画、法律、科学技术、数学和音乐。他的兴趣和联系是广泛的。他说：“全世界都是我的家，科学就是我的信仰。”
光是那个时代的一大主题：既是启蒙运动，思想和信仰自由及地理发现的象征，又于当时的绘画中无所不在，尤其是在弗美尔的优美作品中，随处都表现了光；而且，光也是科学研究的课题，例如斯涅耳的光折射研究，列文虎克发明显微镜及惠更斯本人的光的波动学说，都是对光的研究。⑧上述活动都是相互关联的，且其研究人员也是自由组合。弗美尔居室的特点是到处都有航海用具，墙上挂满地图。显微镜则是客厅内的珍品。列文虎克是弗美尔的财产委托人，也是惠更斯在霍夫维克家中的常客。
列文虎克的显微镜是由布商用来测定布质的放大镜改进而成的。他用显微镜在一滴水中发现了一个微生物世界。他把这些微生物称为“微小动物”，且认为其“精巧玲珑”。惠更斯对设计第一架显微镜做出了许多贡献，并用它发现许多新事物。列文虎克和惠更斯是最早观察到人类精子细胞的人，而这又是理解人类生殖活动的先决条件。为了说明微生物是如何在预先经过高温灭菌的水中的逐渐发展过程，惠更斯认为，微生物小得足以透过空气，并在水中顺利繁殖。因此，他提出了自然繁殖的方案，即在发酵的葡萄液或腐肉中生物也能生长的观点，这种繁殖过程与以前存在的生物完全无关。但是，惠更斯这个正确的观点，直到两个世纪以后的巴斯德时代才得到证明。人们对火星上是否存在生命的研究，可以用不止一种方法追溯到列文虎克以及惠更斯的研究工作上去。这两人也是细菌致病论的鼻祖，因而也是许多现代医学的鼻祖。然而，他们头脑中并没有实用动机，他们只是在一个崇尚技术的社会里做些零修碎补的杂活。
荷兰于17世纪初期研制成的显微镜和望远镜，大大有助于人类对微观和宏观世界的观察。只有在此时此地，人们才能开始对原子和银河系的观察。惠更斯喜欢研磨和抛光天文望远镜用的镜片，并制成了一台5米长的天文望远镜。仅凭用它做出的发现本身，就足以使他稳坐人类文明史上的一把交椅。他是在埃拉托色尼之后第一个测定另一星球体积的人，是第一个认为金星完全是由云层覆盖的人，是第一个描绘火星表层景象的人（火星表面是一个称为大流沙的黑色的当风大斜面，通过观测火星旋转时这种景象的出现和消失，第一个确定火星和地球差不多一样，自转一圈需24小时的人。是他第一个认识到土星周围有许多环，这些环与土星互不接触。⑨另外，他发现了土星的最大卫星——土卫六，而且，正如我们现在知道的，土卫六，也是太阳系的最大卫星——一个大有希望与前途的星球。这些发现的大部分都是在他20几岁时完成的。同时，他认为星占学完全是一派胡言乱语。
惠更斯的成就远不止于此。当时，航海上的一个关键问题是测定经度。因纬度易于以星座确定——你向南越远，你看到的南天星座就越多。但是，测经度要求计时精确。一台准确的船上时钟能告诉你离港的时间，太阳和星星的升落可确定船只的当地时间，这二者的差别可用来校正经度。惠更斯发明了摆钟（其原理早就由伽利略发现了）。尽管还不十分完美，但当时已用这种钟来确定船只在无边海洋中的位置。他的发明大大提高了天文学和其他科学观测的准确性，而且促进了航海用钟的日臻完善。他发明了至今仍用在某些手表中的螺旋形平衡弹簧。他对力学，例如对计算离心力，以及通过研究掷骰子对概率论等进行研究，都做出了重大贡献。他改进的气泵在后来引起了采矿业的一场革命。他改进的“神灯”，是幻灯机的始祖。他还发明了一种称为“火药机”的东西，这对蒸汽机的研制大有影响。
惠更斯1659年出版的《土星星系》的详细插图。图中，惠更斯正确地说明，随着地球和土星几何关系的变化，土星环的外形也发生变化。土星进入B点时，一旦土星成直立状，其薄如纸张的星环就要消失。土星进入A点时，在地球上观察土星的形状最清楚。就是在这一点上，伽利略用极其简陋的望远镜看清这个大行星的形状。
惠更斯感到高兴的是，哥白尼关于地球是绕太阳运行的行星的观点，为荷兰人所广泛接受。他说，除了那些“智力有点迟钝的人，或迷信权威的人”以外，所有的天文学家都肯定哥白尼。中世纪时，信教的哲学家热衷于辩论，因为天体每天绕地球运行一次，所以，天体的范围几乎不可能是无限的，从而也不可能有无数个世界，甚至不可能有许多世界（或者说不可能再有别的世界）。发现地球绕太阳转而不是相反具有重要意义，它说明了地球的独特性及别的星球也存在生命的可能性。哥白尼认为，不仅太阳系，而且整个宇宙都是以太阳为中心的。开普勒也否认各恒星都有自己的行星系，把确有很多或无数其他的天体绕它们自己的太阳运行的观点说明清楚的第一人，似乎是布鲁诺。但其他人认为，根据哥白尼和开普勒的观点立即会产生世界的多元性的看法，而这是令人奇怪的。17世纪初期，罗伯特·墨尔顿主张，日心说表示了其他星系的众多性，他还认为，这是一种称为归谬法的争论说明了初始条件是错误的。他在一篇曾经看来很有说服力的论文中写道：
如果太空是那样大得不可比拟，像哥白尼等伟人说的那样……，那样广阔无垠，充满了无数的星体，那么，为什么我们不能假定……、太空中能见到的那无数星体就是如此众多的太阳。围绕特定的中心，同样有其各自的行星，就像太阳仍有行星绕其运行呢？……既然如此，那就会有无数有生命的世界，为什么不能呢？……诸如此类的专断而大胆的假设、惊人的诡辩，必然会产生影响，如果假定……开普勒……和其他人仍然坚持地球运行的观点。
但是，地球确实在运行。如果墨尔顿活到今天，一定也会得出有“无数有生命的世界”的观点。惠更斯也相信这种观点，他欣然表示说：“跨越宇宙之海，星体就是其他的太阳。”惠更斯以为，以太阳系类推，上述星体应该有其各自的星系，而且其中许多星体可能有居民：“假若我们认为这些星体除了无边的荒漠就一无所有……且排除有高级生物的可能，那么我们就会贬低它们的美观与尊严，认为它们不如地球，而这是非常不合情理的。”⑩
这种见解是在一本不同凡响的书中提出的，该书冠有一个动听的题目：《天体奇观，关于其他行星上的居民、植物及其世界的猜想》。该著作是在惠更斯于1690年逝世前不久完成的，它受到许多人，包括沙皇彼得大帝的称赞，他使该书成为在俄国出版的第一部西方科技书。书中大部分是论述星球的特性或环境的。在印制精美的第一版插图中，我们可看到一幅按比例绘制的太阳和巨大的木星、土星图，相对来说，它们太小了，地球只是一个很小的圈。
惠更斯认为，其他星球的环境和居民，大体上与17世纪地球上的情况相同。他想象：“行星人”的全身，包括身体的每一部分，都是颇为奇特的，与我们的身体大不相同……。一个有理念的灵魂绝对不会寄居在非人形的身体中，这种见解是极为狭隘可笑的”。他还认为，外星人即使形状古怪，却可能富有才智。甚至根本就不古怪，也像我们一样，有胳膊有腿，能直立行走，也能写字画图。所以他认为木星系的4颗伽利略卫星，起着航标的作用。当然，惠更斯只是他那个时代的一个公民。我们谁又不是呢？他把科学当做他的宗教来信仰，因此认为太空中一定有居民，否则，卜帝创造那么多星体，就毫无意义了。因为他生活在达尔文之前，他的上述观点自然不符合进化论。但是，他通过观察提出的某些论点，却与现代宇宙观相同：
“旅行者”号飞船正是早期的航海探险船和惠更斯科学思辨的后代。“旅行者”号飞船探测的星球，也正是惠更斯早就知道，并且深为迷恋的大千世界。
几个世纪前那些远航所带回来的一个重要产品就是旅行者的故事。⑾那是一些关于陌生国度和珍禽异兽的故事，曾引起人们的好奇感，激发了后来的探险。其中讲到擎天的山峰，海中的龙和海怪，纯金的餐具，以臂为鼻的怪兽，嘲笑墨守教义的基督教、天主教、犹太教和回教的教徒们无谓争吵的人，还谈到了能燃烧的黑石头，嘴长在胸部的无头怪人，以及生活在树上的绵羊。这些故事有真有假，有些具有真理的内核却为探险者所误解，所夸张，在流传中走了样。在伏尔泰和斯威夫特的笔下，这些描述在欧洲引起了新的争论，促使人们重新考虑那奇特的世界。
现代飞船也带回来许多旅行者的故事。这些故事描述了一个晶体状的世界，描述了一个从南极到北极遍布蛛网状物体的星球，其周围的小卫星状如土豆；这是个拥有地下海洋的世界，又是个状如意大利馅饼，散发着臭鸡蛋味的陆地，拥有充斥融硫的湖泊，火山不断朝空中喷出烟火；这是个叫做木星的行星，在木星面前，地球是如此渺小，以致木星可以容纳得下1000个地球。
木星的伽利略卫星，也几乎都和水星一样大。我们已能测定出这些卫星的体积和质量，因而可以计算其密度，从而可以推测出它们的内部结构。我们发现，靠里的两颗卫星——木卫一和木卫二，其密度和岩石差不多。外面的两颗卫星——木卫三和木卫四的密度则要小得多，介于岩石和冰块之间。但在这两颗卫星内，却含有放射性物质，这使其周围的物质变热了。这积聚了几十亿年的热量，无法到达卫星的表面，更谈不上向宇宙扩散了，因此，这种热量必定会融化其冰冷的内部物质。在能靠近观察这4颗卫星前，我们曾估计，这些卫星的地下海中的水，可能彼此大不相同。“旅行者”号飞船靠近观察的结果，证实了我们的估计是对的。它们彼此确实大不相同，也与我们见过的任何其他世界不同。
“旅行者2”号飞船再也不能返回地球了。但是，它的惊人的科学发现，这种真正的旅行者的故事，却返回了地球。例如，1979年7月9日8：04（太平洋标准时间），一个以旧欧洲命名的新世界，即欧罗巴卫星（指土卫二）的首批图像传到了地球。
飞船远在太阳系之外，如何能使图像传到地球上来呢？土卫二绕木星运行时，阳光照射在它的表面上，又反射到宇宙之中，其中一部分光线反射到飞船的电视摄影机镜头上，从而产生了图像。经过飞船上的计算机处理后，图像变成电波，飞越5亿公里后，传到地面站的射电望远镜上。在西班牙、加州南部的莫哈韦大沙漠，以及澳大利亚（1979年7月那天早上正是在此地的望远镜正对着木星和木卫二），各有一个这样的地面站。然后，再发送到通信卫星上，由通讯卫星把信息传送到加州南部，尔后，通过一系列微波中继站，最后把信息输送到喷气推进实验室的计算机中处理。图像大致像报纸的传真照片，由大约100万个小点组成，每个小点明暗的程度不同，这众多的小点，靠得很近，用肉眼观看离得稍远就无法分辨，只能看到其累积效果。从飞船上传来的信息决定每个小点的明暗程度。经过处理后，这些小点可贮存在磁盘上，与唱片的贮存方式十分相似。一号飞船拍摄的木星系照片，约有1．8万张，都被贮存在这种磁盘上，二号飞船拍摄的照片数，也相差无几。经过这一系列加工后，木星系的图像就出现在一张光滑纸上，从而在人类历史上，第一次看到了木卫二的奇观。
我们看到的图像是十分令人惊叹的。“旅行者1”号拍摄了木星的另外三个卫星的精彩的照片，但没有拍到木卫二的照片。这项任务是由2号完成的。由于是近距离拍摄的。所以镜头只覆盖了几公里的范围。粗看照片，似乎上面布满运河，正像洛韦尔所想象的赋予火星的运河一样。其实，在木卫二上，根本不存在运河。但我们看到许多扑朔迷离、纵横交错的直线和曲线。它们是隆起的山脊，还是溺沉的河流？它们是如何形成的呢？它们是星球伸缩引起的断裂所产生的吗？与地球的板块结构有联系吗？而且，有什么样的光发射到木星的另外3个卫星上去？神奇的现代科学技术，产生了令人难以置信的结果。但是，要真正理出个头绪来还得靠人的大脑。人们分析证明，尽管木卫二上沟渠纵横，但它像弹子球般光滑。没有盆地，也许是其表面冰层融化流动的缘故。照片所示的线条，只不过是这种冰流处的小槽或裂缝，其成因尚有待于进一步研究。
假如“旅行者1”号和“旅行者2”号飞船上有宇航员，那么，船长的航行日记上可能这样写：
第1天。我们彻底检查过食品以及各种仪器后，终于成功地从卡纳维拉尔角发射场起飞，开始了漫长的宇宙旅行。
第2天。摄影机的活动支架发生故障。假如不排除故障，摄影计划将无法完成，科学数据将无法得到。
第13天。我们回顾家乡，拍下了第一幅十分清晰的、地球和月亮浑然一体的照片。漂亮的一对。
第 150天。微型发动机点火，以便修正飞船的轨道。
第 170天。按计划维护设备。几个月以来，一切顺利。
第 185天。成功地拍摄了木星的精确照片。
第207天。活动架故障被排除，但是，无线电发射主机却出了毛病。我们换上了备用发射机。假如它也失灵，我们与地球的联系将再次中断。
第 215天。我们飞越火星轨道。这时，火星正处于太阳的另一侧。
第295天。我们进入小行星区。这里有许多翻滚着的大石块，它们是太空的鱼群和礁石，大多数还是陌生的，我们挂上了“小心”的牌子，但愿别碰上它们。
第475天。我们安全地钻出小行星区，真是万幸。
第570天。我们接近了木星。与地球上最大的望远镜相比，我们看得清楚多了。
第615天。木星的瞬息万变、多姿多彩的云层展现在我们面前，使我们眼花缭乱。木星真是巨大无比啊！它比所有其他行星加在一起还要大2倍。在这个世界上，没有高山峡谷，也没有火山河流，在球体与空气之间也没有界限，到处只是一片茫茫无边的流动着的稠密气体和云彩，因此也就无所谓木星的表面，木星上的一切都在它的天空中飘动着。
第630天。木星上的天气仍然是绚丽壮观的。这个巨大的星球自转一周将近10个小时。正是在自转力的作用下，以及在阳光和它自身散发的热量的作用下，在它的周围才形成了蔚为壮观的、飞快飘动着的云彩。
第640天。云彩变幻无穷、光辉灿烂。使我们联想起梵高所画的“星空”，以及威廉·布莱克和爱德华·蒙克的作品中所描绘的群星璀璨的夜空。只是他们描绘的景象大为逊色而已，因为所有这些艺术家，都是站在地球上观察夜空的，因而不可能真正描绘出这无比绚丽多彩的星空奇观。
我们靠近木星观察它的云彩带，白色云带是高空云层，也许是氨晶体所组成；褐色云带的云层要深些，温度要高些，因而大气向下流动。蓝色部分则显然是顶端云层中的空洞，通过这些空隙，我们才看见了晴朗的太空。
木星的红褐色云彩的成因还不清楚，也许是磷或硫的化学反应所致，也许是太阳的紫外线照射到甲烷和氨气上，又与木星的大气层中的水汽和有机分子相混合后所产生的彩色云层。假如事实确实如此，那么，地球上的最早的生命就是40亿年前木星上的这种化学反应所引起的。
第647天。我们进入大红斑（GRS）地区。这是一个巨大的气柱，高出邻近的云彩，其浩瀚宽阔足以容纳半打地球。至于红色，可能是其内部的复杂分子形成的。这是个巨大的风暴区，其历史也许已达百万年之久。
第650天。接近木星。充满奇迹的一天。我们只有一件损坏了的光偏振仪导航，却成功地通过了可怕的木星辐射层。接着，又安全地穿越环形区。在这层新发现的木星环形区内，到处是宇宙尘粒和宇宙石，我们却毫无损伤。我们拍摄了神奇的木卫五的照片，这是一颗椭圆形的呈红色的小星球，位于辐射层的深处。还拍摄了五彩缤纷的木卫一和木卫二的线条，以及木卫三的蛛网特征和木卫四的多环状巨大盆地。然后，我们绕过木卫四，飞经木卫十三——已知的离木星最远的卫星。我们继续朝外飞。
第662天。飞船中的磁场探测器表明，我们已离开了木星的辐射层。木星的重力，加速了我们飞船的航行。我们终于飞离木星系，重新邀游在太空之中。
第874天。飞船偏离老人星——用航海术语来说，叫船舵失灵。要在茫茫宇宙之中保持飞船的方向，船舵是至关重要的，否则，我们就会在宇宙大海中迷航。偏离纠正了，飞船偏航的原因，看来是我们的光学传感器错把半人马星座的α和β星当做了老人星。两年以后，我们将到达下一个港口：土星系。
“旅行者”号飞船发回的所有宇宙故事中，使我最感兴趣的是最靠近木星的木卫一上的发现。在发射“旅行者”之前，我们已经觉得木卫一有些奇怪。尽管我们只能分辨出其表面的几幅照片，但是，我们知道，木卫一是红色的，而且红得耀眼，比火星还红，也许是太阳系中最红的星体。有几年时间，它似乎在发生某种变化，表现在其红外线或雷达的反射特征上。我们还知道，在木卫一运行的轨道上，部分围绕着木星有一圈从木卫一遗落的硫、钠和钾的微粒，遗落原因不明。
当飞船接近这巨大的卫星时，我们发现它的表面五光十色，这种奇特景色，在太阳系的其他星球上是没有的。木卫一与小行星区相邻，因此，照理说，它一定始终受到小行星区散落物的冲击而变得伤痕累累。但事实上，我们却看不到这种被撞击的迹象。那么，在木卫一上，一定发生了某种变化过程，十分有效地擦去了撞击的小坑，或是填平了小坑。这种过程不可能是大气层引起的。因为木卫一的引力很小，其大气大部分都扩散到了太空之中。也不可能是水蚀作用引起的。因为木卫一表面温度很低，根本就没有流动着的水。有几处地方像是火山口，但也很难确认。
林达·莫拉比图，“旅行者”号飞行控制组的一名成员，她是负责保持飞船的正确轨道的，她一直命令一架计算机强化木卫一边缘图像，使其后面的恒星显现出来。使她大为惊讶的是，她竟观察到某种物质，在一片黑暗之中，耀眼地从卫星表面喷射出来。不久，她就确定了喷出物的位置正好在一个被推测的火山口上。这样，飞船发现了地球外的第一个活火山。在木卫一上，我们已知有9个大火山，但喷出的是气体和碎石，至于死火山，则恐怕有几百座，甚至有数千座。正是这些火山的碎石，填满了卫星被撞击后形成的洞口。这种新的星球奇观，如若伽利略和惠更斯见了，会怎样地赞叹不已啊！
在此之前，斯坦顿·皮尔及其助手，通过计算木卫一卫星内部物质的升降情况（这种升降活动是由邻近的木卫二，以及巨大的木星本身的引力所引起的），也早就预见到了火山的存在。他们发现，木卫一内部的岩石之所以融化，不是由放射活动，而是由这种升降活动所产生的。他们还发现，木卫一内部的大部分物质可能是液体状态。木卫一内部的硫磺，在表面附近融化集中后，在火山的作用下，形成了液态硫地下海。当固态硫加热到大约115℃时，就会融化，而且会改变颜色。加热的温度越高，颜色就变得越深。假如融化的硫磺迅速冷却，又会恢复它原来的颜色。我们在木卫一上看到的不同颜色，很像火山口喷出的液态硫：火山顶端的硫呈黑色，温度最高；火山附近形成的河流状态硫，呈红色及桔黄色；遍布在平原部分的硫则呈黄色。木卫一表面的形状几个月改变一次。因此，如同地球上作气象预报一样，也得定期发布木卫一的地形图。未来的木卫一探险者，必须注意这种现象。
飞船发现，木卫一的非常稀薄的大气层主要成分是二氧化硫。但是，这稀薄的大气层，其作用却不小，因为木卫一处于木星的辐射带。辐射带充满了带电粒子，有了这大气层，就足可保护木卫一的表面不受损害。每当夜幕降临，木卫一的表面温度就迅速下降，二氧化硫凝固，宛若一片白霜；这时，带电粒子就会乘机而入，危害木卫一的表面。这样，在卫星下过夜很可能是明智的做法。
木卫一上火山喷发时，火山喷柱如此巨大，如此深远，以致它的原子可直接进入木星外的太空中。因而围绕木星的、处于木卫一轨道上的微粒环，其来源可能就是这些火山。这无数的微粒，盘旋着逐渐移向木星方向，覆盖了靠里的木卫五，它之所以呈红色，其原因也可能就在这里。木卫一发出的这些物质，历尽坎坷后，汇入到木星的环形系统也不是不可能的。
人类要登上木星，是极其难以想象的。当然，从技术上讲，我认为让永久性的大气球悬浮在木星的大气层中，在遥远的未来是可能实现的。正如从木卫一或木卫二近测所看到的那样，这颗巨大的、变幻无穷的星球总是飘浮在空中，其位置一成不变。因为太阳系中几乎所有的卫星，都像月亮对地球那样，总是以其一面朝着行星。对木星系的未来探险者来说，木星将始终是一个令人心驰神往的世界。
星际间的气体和尘埃，被太阳系所积聚，大部分其他区域的物质，凡是没有落到太阳上的，都为木星所积聚。如果木星的质量比现在大十几倍，木星的内部物质就会发生热核反应，木星也就会开始发光。宇宙中最大的行星不会发光，实在是一件憾事。尽管如此，其内部温度却非常高，以致它发出的能量比从太阳接收的能量几乎要多2倍。从红外光谱的角度来看，完全可以把木星看做一颗恒星。如果木星成为一颗闪亮的恒星，我们今天就会生活在双星系中，在我们的头顶，将有两个太阳同放光辉，夜景将难得一见了。其实，我相信在整个银河系中，在无数的太阳系中，这本来是司空见惯的现象。毫无疑问，这也是自然而又美妙的。
在木星最下部的云层处，其大气层所产生的压力比地球上任何一处的气压都大得多，以致电子从氢原子中被压了出去，形成一种奇特的物质，液态金属氢——一种在地球上的实验室中从未观察到的物理形态，因为它要有必需的压力，这在地球上从未取得（在适当的温度下，金属氢是一种超导体。假如能在地球上制造出来，将会引起电子学上的一场革命）。在木星的内部，其压力大约是地球表面大气压的300万倍，除了呈黑色的金属氢外，几乎没有别的物质。但是，在木星的核心处，由于巨大压力的作用，却可能如同地球一般，充满岩石和铁矿石，永远埋藏于这颗最大的行星深处。
木星内部的液态金属氢中的电流，可能是该行星巨大磁场的源泉（该磁场是太阳系中最大的），也可能是其附近的电子和质子带的源泉。这些带电粒子，从太阳发出，随太阳风运行，被木星的磁场所俘获并加速。相当部分的带电粒子被俘获在木星的云层之上，从一极飞到另一极，在巧遇高空大气层中的分子且脱离辐射带后，它们才会停止这种穿梭般的来回飞驰。木卫一运行的轨道离木星太近了，从而当它穿过辐射带时，会产生带电粒子流，这反过来又会产生巨大的辐射能（这些粒子流又会影响到木卫一表面的喷发过程）。通过计算木卫一的位置，就可能预测木星辐射能的爆发，这比地球上预报天气还要准确得多。
在射电天文学的早期，即在50年代，人们就偶然发现，木星是一个辐射源。两位年轻的美国人，伯纳德·伯克和肯尼斯·富兰克林，用最新研制的、在当时十分先进的射电望远镜观察星空。他们想要探测太阳系外的宇宙射线源。结果，他们意外地发现了一种巨大的不为人知的射线源，它既不像是一恒星，也不像是星云，或是星群所发出的。而且，参照遥远的恒星，它还在逐渐移动，移动得比任何遥远的物体都快得多。⑿他们无法解释其原因，有一天，他们走出天文台，抬头望天，用肉眼观察，希望碰巧能发现某些有趣的现象。使他们困惑的是，就在他们发现放射源的地方，他们竟看到了一种格外明亮的光点，他们很快就搞清了，那就是木星。这尽管是一次偶然的发现，但在科学史上却是很有代表性的。
在一号飞船掠过木星前，每当夜幕来临，我总是仰望星空，着见木星在对我眨眼。100万年以来，我们的先人对此都深为惊叹。而在飞船掠过木星的那天晚上，当我迈步走向宇航局喷气推进试验室，以便研究飞船发回的资料时，我不由得寻思，木星将再也不是从前的样子了，将再也不是夜空中一个普通的亮点了，从此以后它将成为一个被探索过的已知世界了。在千姿百态、优美壮观的宇宙世界中，木星及其卫星可以说是一种小型太阳系，从中我们可受到不少启迪。
与木星相比，土星则小得多，但在构造等诸方面，它们彼此十分相似。土星自转一周，需要10小时，在赤道附近，也有一圈彩带，只是不如木星的那样明显。它的磁场和辐射带也比木星的弱，但它的光环却要壮观得多。土星的卫星多达十几个。
在士星卫星中，最有趣的要算土卫六了，它是太阳系中最大的卫星，也是惟一富有大气的卫星，在“旅行者1”号于1980年11月飞经土卫六之前，我们对它的认识是十分肤浅的。我们有把握的事情只是知道，在土卫六上存在甲烷，这是最早由柯伊伯发现的。太阳的紫外线把甲烷转变成了比较复杂的碳氢化合物，以及氢气。碳氢化合物，似褐色的有机焦泥一般，覆盖着卫星的表面，这种焦泥有点像地球上生命起源实验中产生的物质。
由于土卫六的引力小，质轻的氢气可能向宇宙中迅速扩散，这种剧烈的扩散过程叫做“气喷”，它同时要带走甲烷，以及大气层中的其他物质。但在实际上，由于土卫六的大气压至少与火星的一样大，因此气喷过程看来并未发生。另外，也许是由于在其大气层中存在某种重要的迄今尚未发现的物质——例如说氮——使得大气中的平均分于重量保持很高，从而防止了气喷的发生。或许，气喷一直在发生，只是扩散到宇宙中的气体由卫星内部释放的气体弥补了。
土卫六大部分密度很低，因此它上面必定有大量的水和各种冰，而且其中还可能含有甲烷，这些甲烷是在卫星内部的较大的热力的作用下，以我们还不知道的速率，释放到卫星表面的。
假如用望远镜观察士卫六，我们就会看到一个勉强能辨认的红盘。有些人还说，在盘的上方，还可看到变化无穷的白云——这些白云，很可能是甲烷晶体形成的。但盘的红颜色又是什么形成的呢？大多数研究人员认为，土卫六的这种颜色很可能是复杂有机分子所致。至于其表面温度，以及大气层的厚度，至今尚无定论。有迹象表明，由于大气层的温室效应，会提高其表面温度。
在土卫六的表面及其大气层中含有极其丰富的有机物分子，因此它是太阳系中一颗绝无仅有、十分突出的星球。
以往的航天发现意味着“旅行者”号飞船以及其他飞船，对土卫六的探测飞行将使我们对它的认识起到革命性的意义深刻的变化。
透过土卫六云层的缺口处，可以看见上星和它的光环，而且在其大气层中处处可见淡黄色的斑点。与地球相比，土星系离太阳要远10倍，因此照射到土卫六上的阳光强度只及地球上的百分之一，尽管其温室效应相当大，它表面温度则可能大大低于水的冰点。但是，由于在它的大气层中含有丰富的有机物，加之也有阳光和可能存在的火山热点，土卫六上存在生命的可能性就不能轻易排除。⒀当然，在那种不寻常的环境下，即使存在生命，也无疑与地球上的生命不大相同。不过，士卫六是否存在生命，目前还缺乏有力的证据。在飞船于土卫六表面着陆前，我们不大可能做出定论。
要确定土星环上的粒子是什么，就必须靠近观察才行，因为这些粒子很小，是一些方圆只有1米左右的雪球和冰块。因为土星环反射阳光的光谱特性与冰反射阳光的光谱特性相似，由此我们知道土星环是由水和冰组成的。为了在宇宙飞船中就近观察这些粒子，我们必须使飞船减速，达到粒子运行的速度。粒子绕土星每小时运行4．5万英里，这就是说，飞船也必须绕土星运行，运行速度也必须与粒子相同。只有这样，我们才能看清单个的粒子。
为什么土星的周围只有光环而没有一颗大卫星呢？这是因为，土星光环中的粒子，离土星越近，其运行速度就越快（根据开普勒第三定律，粒子的“下降”速度也就越快）；另外，内部的粒子可以穿越外部的粒子运行（我们已经知道，“穿越方向”总是向左）。尽管整个粒子层的运行速度每秒约有20公里，但两个相邻粒子的相对运行速度却很低，一分钟大约只移动几厘米。正是这种相对运动，使粒子不会因相互引力而聚合在一起。而一旦相互靠拢时，也会因运行速度不同而相互拉开。假若光环不是离木星这么近，那么，尽管粒子间的运行速度各异，也会聚集在一起，形成小雪球，最终形成卫星。因此，很可能决非巧合，在士星的光环外，还存在一些大小不同的卫星，其直径从几百公里到士卫六那么大，即近于火星，大小不等。其实，所有这些卫星和行星中的物质，都可能来源于光环中的物质，这些物质凝结积聚的结果，形成了今天的行星和卫星。
像木星一样，土星的磁场能俘获和激化太阳风中的带电粒于。当一带电粒子从一个磁极飞向另一磁极时，它必然要经过土星的赤道面。假如它在途中遇到一光环粒子，该小雪球就会吸收质子和电子。从而使两者的辐射带消失，因为辐射带只存在于粒子环的内部或外部。离木星或土星很近的一颗卫星，也能吞食辐射带中的带电粒子。事实上土星的一颗新卫星，正是这样发现的，一颗先前不为人知的卫星吸收了辐射带中的带电粒子，使辐射带产生了空当，从而“先驱11”号飞船也意外地发现了这颗卫星。
太阳风把土星轨道远远地抛在后面，进入太阳系外的空间。当“旅行者”号飞船经过天王星，进入海王星和冥王星轨道时，要不是仪器出了故障，肯定会探测到宇宙间的太阳风。这儿是太阳系的终点，离太阳比冥王星离太阳还要远两三倍，星际间的质子和电子的压力比太阳风在此处产生的压力还大。大约在21世纪中叶，“旅行者”号飞船将穿过太阳风的终点，进入茫茫的宇宙。但不会进入另一太阳系，而是最终进入银河系，并且将在银河系中漫游若干亿年。那时我们已经进入了更加伟大、更加壮观的航行时代。
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①惠更斯（1629～1695年），荷兰物理学家、天文学家和数学家，1655年3月，用经过改进的望远镜发现了土卫六，由此闻名于世。1655～1656年发现七星光环。逝世三年后出版了《宇宙论》，书中阐明恒星都是宇宙中的太阳，提出别的行星上也有生物。
②换一种比较方法，我们可以这样说，一粒受精卵从输卵管运动到并殖入子宫的时间同“阿波罗Ⅱ号从地球飞抵月球的时间一样长，而“海盗”号航抵火星的时间则同这粒受精卵发育成婴儿的时间一样长。人类正常的寿命运长于“旅行者”号飞离冥王星的时间。
③葡萄牙航海家麦哲伦的故乡。——校注
④我们甚至还知道他们送给朝廷什么样的礼物。他们呈献给皇后的是“六尊潜水员半身像”，呈献给皇帝的则是“两包肉桂”。
⑤1979年，罗马教皇保罗二世郑重宣布撤销346年前“神圣法庭”对伽利略的判决。
⑥其他人没有伽利略和开普勒提出日心论假说那样的勇气，就连居住在宗教教条不太严格的欧洲其他地方的人也是如此。例如，当时住在荷兰的笛卡尔，在1643年4月的一封信中写道：
“毫无疑问，你已经知道，伽利略最近受到了教堂法庭的谴责，以及他有关地球运行的观点被判定为异端邪说。我必须告诉你，在我的论文中说明的所有观点，包括地球运行的观点，都是如此地相互关联，从而不难看出，一但我的任何一个观点有误，我所用的全部论点便都站不住脚了。我认为，虽然它们是以十分确切可靠的证据为基础的，但我却无论如何不想对抗教庭的权威而去坚持我的观点。……我想安安静静地过日子，并能继续遵循遁世自好的格言，平安地过我已经开始的生活。”
⑦这种考察传统可以说明下述事实，即直到现在，从每人做出的贡献看，荷兰为著名天文学家提供了极大的方便，其中如柯伊伯，在本世纪40和50年代，是世界上惟一专职的行星天体物理学家。当时大多数职业天文学家都认为这个课题至少有点不体面，受了洛韦尔学说的极大影响。荣幸的是，我是柯伊伯的学生。
⑧牛顿称赞惠更斯，并认为他是当时“第一流的数学家”，也是过去和现在都极受推崇的古希腊数学传统的最真诚的继承者。牛顿认为，部分地因为阴影有锐边，因此光运行时看来就像一条微粒流。他认为，红光是由最大的粒子组成的，而紫光则是由最小的粒子组成的。但是，惠更斯则认为，光运行时像是真空中传播的一种波，就像海中的海浪波一样，这就是我们要说光的波长、光的频率的原因。光的许多特性，包括衍射性，都能由波动说加以自然解释，惠更斯的光的波动说后来流行了好多年。但在1905年，爱因斯坦宣布，光的粒子论能够解释光电效应，即金属经光束辐照时的电子发射现象。现代量子力学把上述两种观点结合在一起。今天，通常都把光在某些情况下的运行当粒子束，而在另外一些情况下的运行看做波。这种波—粒子论也许不容易符合我们的一般见解，但却与实验所显示的光运行的真实情况极其一致。这两者的结合显得有点奇妙和令人不解，把牛顿和惠更斯这两位单身汉称为当代我们对光的特性的理解的父母是适宜的。
⑨伽利略早就发现了这些环，但他不知道环为何物组成。从他初期使用的天文望远镜看来，这些环似乎像紧接着土星的两个对称凸块，他不无困惑地说，像两只耳朵。
⑩另外一些人也持有相同的观点。开普勒在《宇宙谐和论》中写道：“第谷的有关论点是，茫茫宇宙并非全是不毛之地，而是住满了居民。”浩瀚的宇宙，竟有如此众多的太阳和地球，这种想法多么诱人、多么奇妙啊……，而且，每一个地球上，都是绿草如茵、森林遍地，动物成群，既有大海，也有高山！而考虑到众多的恒星与其间巨大的距离，我们的惊奇与崇敬又将增大多少倍呀！
⑾这类传说是古代人的传统、其中有许多从探险一开始便带有宇宙的主题。例如：15世纪中国明朝对印度尼西亚、斯里兰卡、印度、阿拉伯和非洲一系列探险就被费信，——参加者之一——在一本进呈御览的图书中描绘为“星槎胜览”。可惜的是，图画都遗失了，但其文字版本还在。
⑿因为光速仍是有限的。详见第八章。
⒀惠更斯在1655年发现了土卫六，他认为：“现在，不管是什么人，只要他观察一下这两个（土星和木星）行星系，并把他们同我们这个小得可怜的地球进行一下比较，那他一定会为这两个行星的广阔疆域和众多高尚的随从（指卫星——译注）而大吃一惊。难道他们现在还会强迫自己认为，睿智的造物主把他所有的动物和植物都安置在地球上，造物主也仅仅刻意装饰和打扮地球这个地方，而让其他的星球（尽管他们也会崇奉祭祀造物主）成为荒无人烟的不毛之地吗？难道他们还会认为．所有这些巨大的星体存在的目的仅为了在空中闪烁星光，仅为了让我们少数几个可怜虫观察研究的吗？”由于土星每30年围绕太阳转一圈，土星及其卫星上的四季远远长于地球上的四季。因此，对于土星卫星上的假设存在的居民，惠更斯写道：“土星卫星的冬季如此漫长，他们的生活方式绝对不可能和我们的十分相同。”