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伤我心太深

第三十三章　天体工程


　　有一则至今常被援引，但也许是不足凭信的故事说，四十年代中，核物理学家 E·费米在一次午餐会上问道：“他们在哪儿呢？如果存在着许多比我们更先进的生命，那么为什么我们看不到任何他们的迹象呢？譬如说，他们访问地球的迹象。”费米为此而苦苦思索着。

　　我们在第 27 章和第 28 章中讨论了这个问题。但是费米的问题还有另外一种提法。一个在技术上超过我们 100 年的文明世界，（假定技术发展的速度与目前相同）肯定能够用无线电，或其它技术与银河系的任何地方进行通讯联系，很可能也能与其他星系进行通讯联系。一个在技术上超过我们数千年的文明世界很可能确实在恒星之间航行，虽然这种航行所耗费的时间和资源是十分可观的。

　　然而对于在技术上超过我们数万年，数十万年或更多岁月的文明世界来说，情况又怎样呢？因为毕竟存在着比太阳年老数十亿年的恒星啊！那些最古老的恒星缺少重金属，很可能它们的行星也同样如此。这些年老恒星的环境对于发展技术文明不适宜。然而有些比人阳年老一、二十亿年的恒星却又没有这种问题。因此可能存在着若干超过我们敬数千万年，甚至数十亿年的技术文明，这一点是可以肯定的。

　　由于拥有巨大惊人的能源，这样的技术文明应该能够重新安排宇宙。在第 22 章，我们讨论了地球上生命已经怎样使我们行星的面貌大为改观，以从我们怎样能够展望在不远的将来对附近行星的环境进行重要的改造。

　　也可能在稍远的将来会有更多更大的改变。高级研究院的数学家弗里曼·戴松提出了一个设计打算把木星一块一块地搞下来运到地球离太阳那么远的地方，并把它们重新搞成球壳形，使它们成为一大群绕太阳运行的碎块。戴松建议的优点是，所有的阳光都能够得到有效的利用。而现在这些阳光，由于未能落到有人居住的行星上，而被浪费了。戴松设想实现后，能够维持的人口将大大超过现在居住在地球上的人口。当然，这样大量的人口是否好，还是一个悬而未决的重要问题。按照目前的技术进展速度，数千年内能够建成这样的一个“戴松天体”看来是没有问题的。这样的话，其它比我们年长的文明可能已经建成了一大群这样的天体。

　　“戴松天体”吸收太阳的可见光，但它不会只是无限制地吸收而一点也不重新散发出来，否则“戴松天体”的稳度将高得不可思议。“戴松天体”的表面也向空间散发红外辐射。因为“天体”的面积很大，所以它发出的红外辐射在相当远的距离外都能探测到，即使用现存的红外技术，探测距离也可达数百到数千光年之遥。值得注意的是，近年来，探测到一些约有太阳系那么大小、温度在华氏 1000 度以下的大型红外天体。当然，这些并不一定都是戴松式的文明世界。它们也许是正在形成中的恒星周围的巨大尘埃云。然而我们现在开始探测的那些天体与先进文明世界的人工制品是相似的。




　　图：天体工程——J·龙伯作。

　　在当代天文学中，有许多尚未搞清楚的现象，类星体就是其中的一例。已经报道过的我们银河系中心发出的高强度引力波又是一例。其他例子还相当多。在我们没有搞清楚这些现象以前，我们不能认为它们绝不可能是外星球智慧的表现形式。但是，正如我们虽然能得到有力的证据证明火星上有植物，却弄不清火星上不同季节的原因一样，我们虽不排除某种天体现象可能是外星球智慧的表示，但不能认为这就表明外星球智慧很可能存在。苏联天体物理学家 I·S·什克洛夫斯基就说过：“根据法律的原则，我们应当假定所有的天文现象都是自然的，直到证明它们不是为止。"

　　在重新提出费米的问题时，有些科学家问道，为什么先进的文明世界不太显而易见？为什么天上的恒星没有重新排成完全的人工模式，譬如在星际距离上探测得到的某种宇宙软饮料的闪烁广告灯？当然这个特殊的例子并不一定很有说服力，因为一个社会的软饮料可能对另一个社会说来是毒药。认真些说，对于一个象我们这样落后的社会来说，那些非常先进文明的现象可能一点也不明显，这就象一只在郊外游泳池边上劳动的蚂蚁对它四周的超级技术文明一无所知那样。

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第三十四章　二十个问题：宇宙文明的分类


　　为了论述非常先进的外星球文明是否可能，苏联天体物理学家 N·S·卡达谢夫提议，根据这些文明用于通讯的能量来对它们加以划分。

　　Ⅰ型文明能够调集与目前地球整个输出功率相当的能量用于通讯。而地球上的这种输出功率现在被用于加热、电力、运输等与外星球文明通讯不相干的用途。就此而言，地球还算不上是个Ⅰ型文明。

　　但我们文明使用的能量功率正在以惊人的速率增长，目前地球的功率输出约为 1015 到 1016 瓦，即一千万亿到一亿亿瓦。标准的指数标记只表示 1 后面的零的数目。例如：1015 等于 1 后面跟十五个零。在物理学中，功率的概念即为每单位时间能量的消耗。一瓦是每秒钟消耗一千万尔格的能量。因此，地球上所用的全部功率相当于点亮一百万亿个一百瓦的灯泡所需的能量。特别是，假如这个能量在无线电频谱上输出，那么在相当远的距离上都能探测到。

　　Ⅱ型文明能够把相当于一颗典型恒星的输出功率（大约 10(26？次方)瓦)用于通讯。我们已在光波频率上看到离我们最近星系中的特亮恒星。Ⅱ型文明把 1026 瓦的功率用相当窄的带通朝我们方向射来，虽然在极遥远的星系间距离以外也能探测到。假如离我们最近的旋涡星系——M31（仙女座大星系）存在着Ⅱ型文明的话，我们用正确的搜寻程序就能很容易地探测到它。然而，M31 决非最大的星系。例如，椭圆星系 M87 （也叫室女座 A ）就可能包含十万亿颗恒星。

　　最后，卡达谢夫设想了一种Ⅲ型文明，这种文明通讯的功率达 1036 瓦，约等于整个星系的功率输出。如果在宇宙中存在着Ⅲ型文明，无论它在哪里，只要它对准我们发射电波，我们就能探测到它。我们对Ⅳ型文明不作任何规定，从定义上说，这种文明只能和自己谈话。一旦我们认真地组织搜寻外星球文明，即使Ⅱ型或Ⅲ型文明不多，它们也会被我们探测到。这少数Ⅱ型或Ⅲ型文明只要向我们发射信号（见第 31 章）就远比大量的Ⅰ型文明更容易探测到。

　　Ⅰ型与Ⅱ型文明或Ⅱ型与Ⅲ型文明之间的能量差距是非常巨大的，其差数都是约为一百亿倍。如果认真对比加以考虑，划分得更细一些会更有用。我建议 1.0 型文明用于星际通讯的功率是 1016 瓦，1.l 型是 1017 瓦；1.2 型是 1018 瓦，如此等等。据此，目前的地球文明可大致定为 0.7 型。

　　然而，要衡定外星球文明的特征，还有比衡定他们的通讯能量更有意义的方法。衡定某个文明的一项重要标准是它具有的总信息量。这种信息可用比特为单位来描述，即根据某种文明所能答复的关于它本身和宇宙知识的是－非问题的总数。

　　地球上很流行的“二十个问题”游戏，就是这种概念的一例。参加游戏的甲方可以在想象中认定某个物休或某个概念。把它初步划分为动物，植物，矿物或其他东西。参加游戏的乙方可以向甲方提出二十个问题，甲方只能回答“是”或“不是”以供乙方判明甲方想象中的事物。用这种方法能够区别出多少信息呢？

　　
图：1.4M型文明——J·龙伯作。

　　上面的初步划分可以看作三个是非问题，即：是概念还是事物？是生物还是非生物？是植物还是动物？如果我们同意某次“二十个问题”游戏中要猜测的是某种生物，则事实上游戏一开始我们就已经回答了三个问题。第一个问题把宇宙分成（不相等的）两部分。第二个问题把这两部分之一又分成两小部分，第三个问题又把这两小部分之一分成更小的两部分。到这里我们已经把宇宙粗分成2×2×2＝23＝8部分了。当我们的二十个问题结束时，我们已把宇宙更细地划分成（非常可能是不相等的）220 部分了，210 是1024。如果我们把 210 近似地当作1000＝103，那 220 就大致等于(210)2，即约(103)2＝106。全部二十三个有效的问题把宇宙划分成大约 223 部分，或接近 107 部分或比特。所以，精通本项游戏者必须生活在大约具有107比特的信息内容的文明中，才可能在“二十个问题”的游戏中稳操胜券。

　　然而，正如我下面要谈的，我们地球上文明的特征是大约具有 1014 比特的信息量。因此，熟练的游戏者在“二十个问题”游戏中获胜的可能性应该是 107 / 1014，即 1/ 107，也就是一千万次中赢一次。在实际的游戏中获胜机会大大增加是因为还存在着附加的规则，这些规则通常是不言自明的，即，所列举的事物成概念总是参加游戏者一般文化知识范围以内的东西。总之，这意味着 107 比特已经能够传达关于某个文明的大量情报了。事实也确实如此，据菲利浦·莫里森( Philip Morrison )估计，从古典希腊文明到我们目前文明的全部文稿中大约才只有 109 比特的信息量。因此，单向传来的信息量虽然以现代射电天文学的标准看来是个很小的数字，它却能提供大量的新情报。从长远来看，这些情报对某个社会能产生巨大的影响。

　　一个英语单词的比特总数是多少？全世界所有的书中的比特总数又是多少？一般英语惯用语中，有 29 个字母和少数几个标点符号。让我们估计共有 32 个这样的有效“字母”。但 32 ＝26。这就是说，每个字母的信息量大约为 5 比特。如果一个典型单词具有 4~6 个字母（每个单词平均为 6 个字母，可是其中许多是不切实际的词），那么，每个单词的信息量大约为 20~30 比特。一本典型的书（大约 300 页，每页 300 个单词）将有 10 万个单词，或 300 万比特。世界上最大的图书馆的藏书，如不列颠博物馆，牛津波德莱恩图书馆，纽约公共图书馆，哈佛的怀顿纳( Widener )图书馆，以及莫斯科的列宁图书馆，都不到 1,000 万册，约相当于3×1013比特。

　　一张低质量、低分辨率的照片可能有 100 万比特的信息。一张很复杂的漫画或卡通画可能只有 1,000 比特。但另一方面，一幅大的高质量彩色照片或图画则可能有 10 亿比特。我们还应考虑到图表、照相术、我们的艺术及口头传说的记录中所包含的基本信息量。让我们再试着估计一下（当然十分粗略）我们生来就有的关于怎样对付世界的知识量（人类与其他动物相比，生来就具有的知识很少。我们应付世界的知识主要是学而知之，而不是靠遗传或本能生而知之的）。我估计，我们和我们的文明，可以用大约拥有 1014 或 1015 比特作标志。

　　附带说明一下，古代中国人说，一幅图画等于一万个词（在英语中，这相当于 30 万比特，但汉语中呢？）假如这图画不太复杂的话，这种说法大约是正确的。

　　我们能够想象有些文明拥有能够标志其社会的比特数比我们的多得多。一般地说，我们可以预计，一个能量等级高的文明，其信息等级也高。但这也不必作为定论。我当然也能想象有些社会非常复杂，需要比我们社会多得多的比特作为特征，然而他们对星际通讯却不感兴趣。我们按特征来区分星际文明时，也要同样考虑它们的信息内容。

　　如果我们用数字来表示能量，我们就也许应该用字母来表示信息。英语字母表中共有 26 个字母。如果每个字母相当于比特数 10 的一次方，26 个字母就相当个于 1026 的信息范围。这个范围很大，看来够我们使用的。我处议，把一个“二十个问题”水平用 106 比特作标志的文明称为 A 型文明。事实上，这是个极端原始的社会——比我们已知的任何人类社会更为原始——这是个很恰当的起点。我们从希腊文明所得到的信息量将把希腊文明标志为 C 型文明，虽然从培里克里斯( Pericles )①为代表的雅典极盛时期，其实际信息量可能大致相当于 E 型文明。按照这样的标准，我们的现代文明用 1014 比特作标志，相当于 H 型文明。

　　把能量和信息的标志综合起来考虑，我们目前地球上的人类社会属于 0.7 型文明。我猜想，首次接触的外星球文明将是 1.5J 或 1.8K 型的。如果有一个由 100 万个世界组成的星系文明，每个世界以大于地球文明一千倍的信息量作标志，那么它属于 Q 型文明。由 10 亿个这样的星系组成联盟，它们拥有的总信息量，就得用一个 Z 型文明来标志了。

　　然而，正如我们在下一章所要论证的，整个宇宙史上还不曾有足够的时间采发展这样的星系间社会。从 A 到 Z 的全程，看来得从远比任何人类社会更为原始的社会开始，一直进展到远比任何可能达到的先进程度更为先进的社会。

　　① 公元前495~公元前429，雅典政治家、大将军及演说家。——译注

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第三十五章　星系文化交流


　　图：联合星系的示意图。乔恩·朗伯格作。所画的星系是双鱼座M74。（扫校者注：此书有多位译者，一些译名前后不一致，此处“朗伯格”即前文的“龙伯”，Jon Lomberg，与萨根合作密切的天文学插图画家）

　　推测先进文明的遥远未来是可能的。我们能够想象这种社会将与它们的环境、它们的生物学以及它们变幻风云的政治完全和谐一致，因此它们的寿命非常长。它们与其它许多同类文明之间的通讯联系恐怕早就建立了。知识、技术和观点的传送将以光速进行。用不了很久，同星系中许多基于不同生物化学和初始文化，似乎极不相同的生物体组成的文化会统一起来，就如今天地球上形形色色的文化正处在统一过程中一样。

　　但是，银河系文化这种统—过程需要很长的时间。我们与银河系中心的无线电通讯，往返一次需要 6 万年。银河系文化的统一，需要许多次这样的交流，即使每次交流都能以很高的效率传送大量信息。如果有人说银河系距离最遥远的各部分之间，只用少于 100 次的交流就足以实现文化统一，我是难以相信的。

　　因此，银河系的统一过程最少需要数百万至数千万年，当然，各成员社会也必须在相应时期内保持稳定。这样的统一不一定是称心如意的，但是却存在着促使统一的强大和明显的压力，情形正如地球上一样。如果存在着一个真正包括了我们银河系中大部分文明的银河系社会的话，又假如传送信息确实不可能比光速更快，那么这个银河系社会的大多数成员（以及银河系社会的全体缔造成员）一定比我们至少先进数百万年，因此，我认为日前我们地球开始与外星球建立无线电接触，想成为银河系联邦的成员，确实是自不量力，就好比蓝樫鸟或犰狳申请加入联合国以便取得与各会员国享有同等地位一样。

　　通讯速度限于光速，同样适用于不同星系间的文化统一。这种统一，还得先在各星系内部取得共同一致的文化才行，假定星系内部的统一先得几百万年。这样，就不准想象与外星系联盟建立联系是怎么一回事了。

　　离我们最近的旋涡星系就在好几百万光年之外。这就是说，一次信息往返就需要数百万到大约一千万年。如果需要一百次这样的交流，那么邻近星系间的文化统一得十亿年。在这一时期以内，各星系内部社会必须连续保持稳定。这就是说，我们银河系内一种极古老的文明，可能与天文学家谦逊地称作“本星系群”中其他星系联盟在知识方面有着强烈的共同性。

　　这种统一所需时间之长，开始达到令人难以相信的程度。宇宙中存在着很多自然灾害和统计波动，即使要在同星系各不同星球间同时保持十亿多年的稳定局面，看来就已经不大可能．同时，在这漫长的时间里，互相通讯的各星系社会本身也在演化，需要大量进行接触才能维持统一的局面。星系间的距离很大，因此，它们将始终保持着各自的文化独特性。

　　总之，一切超越“本星系群”的猜想都是没有什么希望的。要和象我们这样的邻近的星系群实现文化统一，并进行一百次信息交流，所需要的时间要比整个宇宙的年龄还长。这并不是说从一个星系就没有可能把个别信息传送到另一个星系。关于某个星系联盟历史的大量信息可能为别个星系中的文明所熟知。但是不会有充分的时间来进行对话。宇宙中最遥远的星系之间最多进行一次交流。按照现代宇宙学的观点，进行两次信息交流所需的时间，就超过了历来历有的时间了。

　　我们因此得出结论：

　　(1)如果这种星系文明是从单个的行星社会演化而成的。

　　(2)如果光速确实如狭义相对论所要求的那样，是信息传播速度的固定极限（即：如果我们无视利用黑洞进行快速运输的可能性。见第39章），那整个宇宙中的智慧生物，就不可能由十分紧密的通讯网络统一起来。这样的全宇宙智慧生物是神，它不可能存在。

　　在某种意义上，圣奥古斯丁和其他有创见的神学家也得出了十分相似的结论——上帝一定不是时时刻刻存在，而是同时存在于所有时刻中的。这在某种意义上，就等于说狭义相对论对上帝无效。但是，超级文明的众神基本上是受到狭义相对论的限制的，而众神也许是这类科学观点所唯一容许的极限。各星系中可能有众神，但不可能有整个宇宙的众神。

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第三十六章　在时间里航行


　

　图：根据H·G·威尔斯的《时间机器》所做的插图，引自插图经典。

　　在时间中旅行是科学幻想小说中最带有普遍性、最令人神往的想象之一。在 H·G·威尔斯( H.G.Wells )①所作的经典故事《时间机器》(The Time Machine)，以及大多数以后出现的类似故事中，总有一位孤独的科学家，在遥远的实验室中造出一台小机器。如果你对某一年感兴趣，只要把拨盘拨到那个年份，走进机器，按一下按钮，一瞬间，你就回到了过去或进入未来。这类时间旅行故事中某些共同构思是一些逻辑上的怪事，例如遇见几年前的你自己，杀死一位直系的祖先，直接干预几千年前的某个重大历史事件，或者偶然踩着了一只前寒武纪的蝴蝶，总之，你一直在改变整个生活的历史。

　　这样的逻辑怪事并不发生在到未来去旅行的故事中。未来旅行肯定至少与往昔旅行一样令人兴奋，除了怀旧的因素以外，还希望我们都必须重新生活，或者恢复过去的某些东西。对于过去，我们知道得很多，而对于未来却几乎一无所知，因此未来旅行在激发人们的想象力方面远胜于往昔旅行。

　　毫无疑问，未来旅行是可能的，由于年龄的正常增长，我们每时每刻都在这样做。然而还存在着其他更有趣的可能性。每个人都听说过，现在也有相当的一部分人懂得，爱因斯坦的狭义相对论是爱因斯坦的天才创造，它使我们通常的时空观和同时性观念服从于深刻透彻的逻辑分析，而这种逻辑分析本来在两个世纪前就可以完成的。但是发现狭义相对论要有一个能摈弃陈观偏见和盲从时俗的头脑，这在任何时代都是难能可贵的。

　　狭义相对论的某些推断是违反人们的直觉的，也就是说，它与人们对周围事物的观察不一致。例如，狭义相对论说，直尺在它运动的方向上收缩。当你缓步向前走动时，你在前进的方向上变薄了，但这并非因为你减少了重量。当你一停下来，你立刻就恢复了你通常的身体尺寸。同样，我们奔跑时，比立定时更重一些。只是由于走动的速度极慢，效应实在太小而无法测量，这样的说法才显得荒谬可笑，可是，如果我们能以接近光速（每秒 180,000 英里）运动，这些效应就很明显了。事实上，昂贵的同步加速器（把带电粒子加速到接近光速的机器）就考虑了这些效应，正因为狭义相对论的正确性，同步加速器才得以运转。狭义相对论的推断看起来违反常识，原因是我们没有以接近光速飞行的习惯。这并非常识有什么不对头，常识本身是不错的。

　　狭义相对论还有第三个推断，那是个仅仅在接近光速时才显得重要的异乎寻常的效应：这种现象叫时间膨胀。如果我们以接近光速飞行，用手表或心跳量度的时间比、用作对比的、不移动的时钟过得慢。这同样不是我们日常生活中的经验，但接近光速飞行的核粒子确实如此，它们的衰变时间就是安装在它们内部的时钟。时间膨胀是我们宇宙中已经测量到的并得到证实的现实情况。

　　时间膨胀暗示着到未来时间去旅行是可能的。一艘可以任意接近光速飞行的宇宙飞船可使飞船上的时间要多慢就多慢。例如，我们银河系的直径大约是 6 万光年，以光速飞行，也要 6 万年才能从银河系的这一端飞到另一端，但这一时间是由静止的观察者测量的。一艘能以接近光速运动的宇宙飞船，能在比一个人寿命还短的时间里，从这端到另一端横跨银河系，使用适当的运载工具，我们可以环绕银河系，并在 20 万年以后（从地球上测量）重返家园。自然，在这段时间里，我们的朋友、亲戚、社会甚至可能我们的行星都已面目全非了。

　　根据狭义相对论，甚至可能在人的一生中环游整个宇宙，然后在数十亿年后的未来再回到我们的行星上来。根据狭义相对论，人们没有希望以光速飞行，只能非常接近光速地飞行。因此，用这种方式不可能进行往昔旅行；我们只能使时间慢下来，而不能使它停止或倒退。

　　要设计以接近光速飞行的宇宙飞船，在技术上会遇到非常多的问题，一个准备离开太阳系的最快人造物体——“先驱者 10 号”大约以光速万分之一的速度在飞行。因此，近期内还不能指望到未来去旅行，但对于其它星球上的先进技术来说，这却是可以想象的。

　　还应当提到另一种可能性，和前几种比较起来，这是一种推测性要大得多的展望了。有些质量大于太阳 2.5 倍的恒星，在它们生命的晚期会崩溃，这种崩溃极为强烈，没有任何已知的力量可以制止它。这些恒星就此发展成空间结构中的一个皱褶——“黑洞”，而这些恒星也就在黑洞中消失了。黑洞物理并不涉及爱因斯坦的狭义相对论，它涉及爱因斯坦困难得多的广义相对论。目前，对于黑洞物理，特别是旋转黑洞物理，我们知道得还相当少。然而，人们已经作出了一项推测，目前对这个推测还无法否定，因此它是值得注意的：黑洞可能是通向其它时间的孔隙。人们推测，如果我们掉进了一个黑洞，展现在我们面前的是宇宙的另一个不同的部分和时间上的另一个纪元。我们不知道通过黑洞是否比经由普通一些的途径能更快地到达宇宙的其他地方。我们不知道是否可能通过跃入黑洞实现往昔旅行。这后一种可能性所暗示的矛盾能够用来反对它本身，但对此我们确实一无所知。

　　黑洞是先进技术文明的运输管道——可以想象它既是时间管道，也是空间管道，这又有谁知道呢？许多恒星的质量都超过太阳 2.5 倍。就我们所知，他们在相对说来迅速的演化过程中，一定都会变成黑洞的。

　　黑洞可能是通往奇境的入口处，但是那儿会有爱丽丝和白兔吗？②

　　① 1866～1946，英国小说家。历史学家和社会学家。——译注
　　② 是英国童话作家卡洛尔( Lewis Carrol )有名的小说《爱丽丝漫游奇境记》。——译注

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第三十七章　众星熠熠——传说


　　在大约100～160亿年以前，宇宙尚未成形。没有星系，没有恒星，也没有生命。无边无际的太空一片漆黑，宇宙中只有氢和氦。“大爆炸”已经过去，宇宙空间中微弱地回响着这惊天动地事件的余音，这事件或许是宇宙的创世，或许是字宙前身的灰烬。

　　但氢、氦气体并非均匀分布。偶而，在这一片黑暗的某些地方，聚集着比通常更多的气体。这些气团以不易察觉的速度在增大，消耗着周围的物质，靠引力吸引着越来越多的近傍气体。随着气团质量的增加，受到不可抗拒的引力定律和角动量守恒定律支配的气团中心稠密部分被压缩了，并且越转越快。在这些旋转着的巨大气体球和气体漩涡中，密度较高而体积较小的碎片凝聚出来了，它们碎裂成数十亿个更小的不断收缩的气体球。

　　压缩导致了气体球中心原子的剧烈碰撞。温度变得非常高，使组分中氢原子的电子脱离了质子，由于质子都带有相同的正电荷，它们一般是相互排斥的。但是，过了一个时期，气体球中心温度变得非常之高，使得质子以非同一般的能量碰撞，这种能量极大，突破了围绕着质子的电斥势垒。一旦突破，把原子核团聚在一起的核力就开始起作用了。从简单的氢气里产生了只比氢略为复杂的下一种原子——氦。在四个氢原子合成一个氦原子过程中，还剩余了少量的能量。这个能量从气体球里慢慢地传到气体球的表面，并辐射到空间。气体球就发光了。第一颗恒星形成了。天空中出现了光亮。

　　恒星演化了数十亿年，在它们内部深处慢慢地将氢转化成氦，将微小的质量差异转变成能量，使天空充满着光亮。可是在当时，还没有任何行星吸收恒星的光能，也没有任何生命形态去赞美苍天的光辉。

　　但是，氢不可能无休止地转化为氦。终于，在温度高得足以克服电斥力的恒星内部，所有的氢都消耗完了。恒星的火焰象炉子刚添上煤一样暂时被压了下来。内部压力再也不能支持恒星外层的巨大重量了。恒星重又继续它们的坍塌过程。这个过程曾在几十亿年前由于核火焰的爆发而中断。

　　在进一步收缩时，达到了更高的温度，高得连氦——前一阶段核反应的余烬——也变得不稳定而可以用作星星燃料了。在恒星内部出现了更为复杂的核反应，这时恒星膨胀成了红巨星。氮被转化成碳，碳转化成氧和镁，氧转化成氖，镁转化成硅，硅转化成硫，一直沿着元素周期表的程序上去，那是一种大规模的恒星炼金术。广泛和错综复杂的核反应构成了某些原子核。其它的原于核则结合形成了更为复杂的原子核。还有一些原子核分裂了或者与质子结合构成了略为复杂的原子核。

　　但是红巨星表面的引力较小，因为它的表面已由内部向外膨胀。红巨星的外层慢慢地散失到星际空间，使星际空间的碳、氧、镁、铁等所有比氢、氦重的元素丰富起来。在某些情况下，恒星的外层慢慢地象洋葱那样一层层地剥去。在另一些情况下，一次极大的核爆炸震撼了星体，以非常的速度把恒星外层的大部分抛入星际空间。无论是散漏还是爆炸，无论是慢慢地散失还是快速散失，恒星材料重新喷回到黑暗空间的稀薄气体中，而恒星本身原来正是来自这些气体。

　　


图：三裂星云，一个尘埃和气体的稠密星云。明亮的恒星正在其中形成。（扫校者注：此图并非中译本原图，由于扫描质量问题而更换，原图为亚利桑那大学斯德华特天文台提供，此图为英澳天文台摄。）

　　然而在那儿，下一代恒星正在诞生。气体的凝聚再次使它们缓慢的引力枢轴转，渐渐地把气体云再次变成恒星。但是，这些新的第二代和第三代恒星却富于重元素，那些都是它们星星祖先的遗产，在恒星形成时，他们附近也形成了较小的凝聚物，这些凝聚物太小了，无法产生核火焰和变成恒星。它们是小而冷的密集的物质团块，自己不会发光，而是被恒星的核火焰所照亮。这些不引人注目的团块变成了行星：有些巨大的气态行星主要是由氢氦组成，冷冰冰地远离母星；另一些小而温暖的行星，它们的氢和氦缓慢地、大量地逸入太空，形成了另一类的行星：它们由岩石、金属构成，具有坚硬的表面。

　　这些小小的宇宙碎片在冻结和加温中，释放出少量在行星形成过程中来不及逸失而残存在其内部的富氢气体。有些气体在表面上凝集，形成了原始海洋，其它的气体停留在地表上空，形成了原始大气层。原始大气层不同于今日地球的大气层，它是由甲烷、氨、硫化氢、水和氢组成的，这些成分会给人类带来不愉快和呼吸困难。可是在当时还谈不上有人类呢！

　　星光照射在这样的大气层上，太阳驱使着风暴，产生电闪雷鸣。火山喷出炽热的熔岩，加热着靠近地表面的大气层。这些过程击碎了原始大气层的分子。但它们的碎片又重新组合成越来越复杂的分子，落进原始海洋。在那儿，它们相互作用，偶然落在泥土上的，则经历了令人目眩的分解、再合成，和转化的过程，在物理和化学规律的推动下，它们慢慢地变成越来越复杂的分子。过了一段时间，海洋的成分就变得好似一锅温热而稀薄的肉汤。

　　在这锅肉汤里，无数种复杂的有机分子在生成，在消失，有一天终于出现了一种能粗略地复制自己的分子，这是一种勉强能引导它附近的化学过程以产生类似它本身的分子，一种样板分子、一种蓝图分子、一种自我复制分子。这种分子的效率并不高，它的复制品也不甚准确。但不久，它在早期的海洋里就超过其它分子，获得了意义深远的优势。那些不能复制自己的分子没有这种优势。面那些能自我复制的则具有这种优势。复制分子的数量大大地增加了。

　　随着时间的推移，复制过程更精确了，海洋中的其它分子被再加工，形成象七巧板似的玩具拼板部件，来适应复制分子。能进行自我复制分子在数量上的细小和微不足道的优势很快就以几何级数扩大，成为海洋中占支配地位的过程。

　　越来越复杂的复制系统出现了。那些复制得更好的系统生产出较多的复制品。那些复制得不那么好的系统生产出较少的复制品。不久，大多数分子组成了分子集合，组成自我复制系统。这并不是因为任何分子具有一闪之念或出于某种灵性的需求或渴望，而仅仅是因为能进行复制的分子创造了这一切。不久复制过程就改变了行星的面貌。最后，海洋里便充满了这些分子的集合体，它们不断地形成、新陈代谢、复制……，形成，新陈代谢、复制……又出现了复杂的系统，分子集合体有了行为的表现，向复制组成块更丰富的地方移动，避开已与它们邻居结合的那些分子集合体。这种自然选择形成了分子的筛网，选出了那些碰巧是最适合作进一步复制的分子集合体。

　　与此同时，那些用来产生复制体的各种组成块、食物和后来复制品的组成部分又在不断产生。它们的产生，主要依靠阳光和雷电，后者又都是靠附近恒星的能量推动的，恒星内部的核过程推动着行星过程，而行星过程则产生和延续了生命。

　　食物来源逐渐枯竭，出现了一种新的分子集合体，它能用空气，水和阳光在内部生产分子的组成地。最初的动物伴随最初的植物产生。这些动物早期寄生于天赐之物，现在寄生于植物了。植物缓慢地改变了大气的组成，氢逸失于太空，氨转变成氮，甲烷转变成二氧化碳。有世以来第一次，大气中产生了大量的氧，氧是一种致命的毒气，它能把所有自我复制的有机分子重新转换成简单的气体，如二氧化碳和水。

　　然而，生命战胜了这一生死攸关的挑战，在某些情况下，是用潜伏于缺氧的环境的方法取胜的。但适应力最强的变异体，则通过演化，不仅能生存于氧气中，而且能利用氧气，使食物在体内进行更有效的新陈代谢。

　　后来生物体产生了性别和死亡，这些都极大地提高了自然选择率。一些生物体生出了坚硬部分，爬上陆地，并在那儿生存。产生更复杂的生命的步伐加快了。以后生物又学会了飞行。不计其数的四足兽在热气腾腾的丛林中咆哮。胎生而不是卵生的小动物也出现了，它们一生下来就是活动的，不再诞生到由四周硬壳包围的早期海洋状的液体复制物中了。它们靠敏捷、狡猾和不断增长的、长期积累的知识生存。这种知识主要来自它们的双亲和自己的经验，较少地来自遗传。

　　与此同时，气候在变化。阳光的照射、地球轨道、云层、海洋、和极地冰帽的微小改变，都会产生气候变化。气候的变化消灭了整族整族的生物体，使那些一度微不足道的门类大量繁殖起来。

　　后来，地球又变冷了，森林区缩小了。栖息在树上的小动物爬了下来在大平原上觅食，以求生存。它们直立起来，并开始使用工具。它们用自身的五官形成空气的压缩波来通讯联系。它们发现，有机物在足够高的温度下会和大气中的氧结合，产生稳定的火焰。而社会交往又大大地加快了它们出生后的学习过程，集体狩猎发展了，书写发明了，政治结构演化了，又出现了迷信、科学，宗教和技术，等等。

　　终于，出现了这样一种生物，它的遗传物质与本行星上其他生物的自我复制分子集合体没有多大差异。他把这颗行星叫作地球。但是，他能够思考自己的起源之谜，推测从恒星材料发展到今天他所走过的奇妙丽又曲折的道路。他是宇宙之物。

　　正在为自己而深思。他在考虑本身深奥未卜的将来。他称自己为“人”。他是星星氏族的一员，并渴望着回到星星中去。