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第七章 金星和维里科夫斯基博士.2

作者:卡尔·萨根 当前章节:15521 字 更新时间:2026-6-27 15:40

但是,让我们把三千万年这个数目,看作具有极大的定量偏见以赞成维里科夫斯基吧。所以,与地球不发生碰撞的机会在任何给定的一年内是3×107比1;在任何给定的一千年内,不发生碰撞的机会是30,000比1。但维里科夫斯基认为(见例如第388页),在金星、火星和地球之间的近碰撞不是一次而是五次或六次——所有这些碰撞似乎都是统计学上的独立事件;就是说,按照他自己的说明,似乎并不存在一套有规则的、由这三个行星相对轨道周期所决定的摩擦碰撞。(如果有这些碰撞,那么我们将不得不问:这样明显的行星掷骰子游戏在维里科夫斯基的时间限制内能发生的几率有多大)。如果这些几率是独立的,那么,在同一千年之内,五次这样遭遇的共同几率往少里说也是(3×107/103)-5=(3×104)-5=4.1×10-23,或者差不多是100000000000000000000000(一千亿兆)比1。同一千年内,若是六次相碰,则机会上升到(3×107/103)-6=(3×104)-67.3×10-28,或约千万亿兆比1的机会。实际上,这些还是低限度——理由已如上述,并且还因为与木星的紧密相遇,有可能从太阳系喷出冲击的星体,而不象木星发射先锋10号宇宙飞船那样。这些相碰机遇就是维里科夫斯基假设有效性的真正标准,纵然维里科夫斯基假设中不存在别的困难。赞成这样小机会的假设通常被说成是难以获得支持的。与上面和下面提到的其他问题一起,《碰撞中的世界》的全部论题,其正确性的几率将变得很小。

问题三  地球自转

直接指向《碰撞中的世界》所发的许多义愤,似乎来自维里科夫斯基对约书亚故事和有关传说的诠释,他把约书亚故事和有关传说诠释成暗示着地球自转一度被煞住不动了。最被激怒的反对者们在心中有着这样的形象,即在H.G.韦尔斯(Wells)故事的电影剧本《能够创造出奇迹的人》中的形象:地球神奇地停止自转,但由于不当心,却没有为那些星体预作安排,所以它们没有停下来,而以惯常的速度继续运动,并以每小时一千英里的速度飞出地球。但这容易了解(附录2)地球自转逐渐减速10-2克或能以比一天更小的周期发生。那时,没有一件东西会飞出,甚至钟乳石和别的精美的地貌学形式都能幸存下来。同样,在附录2我们还看到,煞住地球所需要的能量还不足以熔化地球,尽管它导致温度的显著增加:海洋温度将上升到水的沸点,这一事件在维里科夫斯基的古代来源中好象被忽略过去了。

然而,这些还不是对维里科夫斯基关于约书亚所作诠释的最致命的反对。最致命的或许在另一端:地球怎样重新开始运动,以近似于相同的自旋速率转动呢?地球不能靠自身做到这一点,因为它要遵守角动量守恒定律。维里科夫斯基甚至似乎还没有意识到这是一个问题。

不存在任何线索告诉我们,由于彗星碰撞而迫使地球“停止不动”这样的可能性,会比任何其他导致自旋的可能性更小。事实上,在与彗星碰撞中,恰巧消去地球自转角动量的机遇是极小的;其后碰撞,如果会发生的话,重新开始以近似每二十四小时一圈自旋的几率,将是上述极小的平方。

维里科夫斯基所猜想的使地球停止自转的机制是含糊的。或者是潮汐吸引所致;或许是磁作用所使然。这两种情况产生的力随距离的增大而极其迅速地变小。当引力随距离的反平方变小时,潮汐的力则以反立方变小,而潮汐的力偶则以反六次幂(即1/r6——译者)变小。煞住地球不动的效应只有在最接近的距离上才差不多是可能的。这种最接近的特征时间很清楚约是2R/V,这里的R是地球的半径,V是董星与地球的相对速度。当V约25公里/秒时,则特征时间算下来是在十分钟之内。这就是彗星对地球自转总效应有效的整个时间。相应的加速度小于0.1克,所以,军队依然不可能飞到太空去。但是,在地球内声音传播的特征时间——使地球作为一个整体自身感觉到的外部影响的最小时间——是八十五分钟。因此,甚至在摩擦碰撞中,彗星的影响不可能使太阳依然处在吉比恩上空。

维里科夫斯基关于地球自转历史的说明,其困难接踵而来。在第236页上,我们看到了关于太阳在天空中运动的说明,它偶然地与太阳的外貌视运动一致,这可以从水星表面上看到,而不能在地球表面上看到;在第385页上,我们好象看到了维里科夫斯基大规模退却的裂痕。因为在这里,他提示,偶然发生的事在地球自转角速度上不会有任何变化,而宁可是在地球角动量矢量在不到几小时的进程中的一种运动,地球的角动量矢量从右角近似地指向椭圆平面,正象它今天在太阳方向上所指的那样与天王星相似。这种提示与物理学中极其重大的问题相离太远,它与维里科夫斯基自己的论述也不一致。因为他原先是主张给这样的事实以很大份量,即欧亚大陆文化和近东文化报告的是白天延长,而北美文化报告的是夜晚延长。在这里,没有对来自墨西哥的报告作出解释。我以为,我在这种情况下看到了维里科夫斯基所要的两面手腕,或者说他把自己得自古代著作中的最强硬的论证遗忘殆尽了。在第386页上,我们看到了一个定性的论据(不是照抄别人的),这论据声称,地球可以由于强磁场而被煞住不动。该磁场所需要的强度并没有提及,但很明显必定是巨大的(参见在附录4中的计算)。在地球岩石的岩石磁化中还从来役有迹象表明曾经受过如此强大的场强,而且同样重要的是,我们从苏联和美国的宇宙飞船上已获得相当确实的证据责明,金星的磁场强度小到可以略而不计——它远小于地球本身0.5高斯的表面磁场,这一点本身对维里科夫斯基的目的来说,始终是不适当的。

问题四  地球地质学和月球上的环形山

有充分合理的理由推断,维里科夫斯基确信:另一颗行星与地球的近碰撞,由于引力潮汐的、电的或磁的影响而可能已造成了戏剧性的后果(维里科夫斯基本人对这一点并不很清楚)。他认为(第96和97页):“在以色列人随摩西离开埃及的日子里,整个世界在摇撼和摆动……所有火山都在喷出岩浆,所有大陆都发生地震”(着重号是我加的)。

当然,伴随着这样一次近碰撞而发生地震,看来无可怀疑。“阿波罗”月球地震仪已经发现,在月球的近地点期间,即,当地球最靠近月球时,月震最为普遍,而与此同时至少也有少量地震发生。但是,声称有广泛的岩浆流,以及包括“所有火山”的火山活动,那完全是另一回事了。火山岩浆的时代很容易断定,所以,维里科夫斯基制造出来的东西,便构成了岩浆流次数是时间的函数,两者可画成坐标图。我认为,这个坐标图将表明,在公元前1500年与公元前600年之间,并不是所有火山都是活动的,也不存在任何特殊的标记可以证明这段时间内有火山活动。

维里科夫斯基相信(第115页),通过彗星接近的方式能产生地磁场的倒转。然而,岩石磁化记录是很清楚的——这些倒转每隔一百万年才发生一次,并不是在最后的几千年内,而且它们多少有点象走动着的钟表似的重复发生。试问,把彗星瞄准地球的木星上每一百万年有一只钟鸣?习惯的看法是,地球经历能产生地球磁场的自维持发电机的极倒转;这种解释似乎可能性更大一些。

维里科夫斯基关于几千年前发生造山运动的论点,是与所有的地质学证据不符的,实际上这些造山运动的年代是在千万年以前,甚至更早。猛犸古象在几千年前由于地球地理极的迅速运动而被深冻在地层中的思想,是能够加以检验的——例如,可以用碳14或氨基酸外消旋标记法进行检验。如果这些检验结果表明年代非常接近现在,将会使我深为惊讶的。

维里科夫斯基认为,月亮会不可避免地发生落到地球的灾变,类似几千年前在它表面发生过的构造事件,其上的许多环形山都是在那时形成的(参见第二部、第九章)。这种思想也还存在一些问题:阿波罗号从月球上取回的样品表明,熔融过的岩石都在几千万年以前,这以后就没有这种岩石了。

再者,如果月球环形山在2700或3000年前大量形成,那么,在同一时期地球上也必须有垮度大于千米的环形山形成。地球表面的侵蚀是不会在2700年内将这样大的任何环形山移走的。地球上并没有大量这样大小和年代的环形山。事实上,哪怕是一个也找不到。在这些问题上,维里科夫斯基似乎已忽视了批判性的证据。而证据经过考察表明,他的假设遭到了强烈的反驳。

维里科夫斯基相信,金星或火星非常靠近地球而过时,将产生至少高达几英里的潮浪(第70和71页);事实上,如果这些行星是如他所想的一直距地球一万公里远通过,那么,夹带的水和地球上固体物的浪潮将高达数百英里。这可以从目前水和固体物月潮的高度中,很容易地推算出来,因为潮的高度与产生潮的星体质量成正比,而与距离的立方正反比。据我所知,不存在任何地质学证据证明,在公元前十六和十七世纪的任何时间内世界各地曾遭受过全球大洪水。如果这样的洪水灾害曾经发生过,即使发生的时刻很短暂,它们也应在地质记录上留下某种清晰的痕迹。那么有什么考古学的和古生物学的证据呢?作为这些洪水灾害的结果,表征准确年代的广泛动物群灭绝的地方哪里去了呢?这些世纪里广泛熔融的证据在哪里?潮汐造成最大破坏的附近地方又在哪里呢?

问题五  地球式行星的化学与生物学

维里科夫斯基的论点中有一些奇怪的生物学和化学方面的观点,其中还不乏对某些简单事物明显的混乱认识。他好象并不知道(第16页)氧气的产生是由于地球上绿色植物的光合作用。他未注意到,木星上的大气层主要为氢气和氦气,而他所推测的产生于水星内部的金星大气,实际上几乎全部由二氧化碳构成。这些事情对于鉴别他的观点至关重要,从而也使他的论据陷入严重的困境。维里科夫斯基认为,从天上降落于西奈半岛上的神赐食物来自某个行星,因此,木星和金星上就自然会有碳水化合物。另一方面,他引述大量资料佐证他所认为的由于天体石油,即火与粗挥发油的从天而降,点燃了地球氧化大气(第53-58页)。由于维里科夫斯基相信这两个事件的真实性和同一性,他的书中就时常显露出对碳水化合物和碳氢化合物的混淆不分,而在有些地方他甚至想象出,在以色列人长达四十年之久漫游于沙漠的时候,他们吃的不是神赐的食物而是电机润滑油。

读罢该书的结论部分(第336页),令人更加费解。在这一部分中,维里科夫斯基显然认为火星的极冠是由《圣经》中上帝所赐的吗哪食物构成的,却又含糊其词地将其描绘为“可能是碳性质”一类的东西。由于碳氢键的张拉振动,碳水化合物具有波长3.5微米强的红外辐射吸收的特性。1969年,由“水手6号和7号”所观测到火星极冠的红外辐射光谱中,未发现任何这种特性的踪迹。另一方面,“水手6号、7号与9号”和“海盗1号与2号”获得充分具有说服力的证据,证实组成火星极冠的物质为冰水和冰冻的二氧化碳。

使人很难理解的是,维里科夫斯基因执地认为地球上的石油来源于太空天体。在所涉及到的一些事例中,比如希罗多德,他逼真地描述了天空中燃烧着的石油降落到美索不达米亚和伊朗地面上的景象。正如维里科夫斯基自己所指出的(第55-56页),有关火雨和石油从天而降的传说恰恰来自地球上贮藏有石油的那些地区。因此,这种传说就有了地球上明确的佐证。照此推论,2700年来石油降落量应当极为巨大。那么,如果维里科夫斯基的假设成立的话,从地球上开采石油的困难将会大大地得以缓和,而这是造成当今某些实际问题的原因。同样令人不解的是,照他的观点,石油是在公元前1500年的时候从天上落下来的,那么,对于地球上储藏的石油内部混杂着数千万至数亿年前的化学及生物化石的现象,又该作何解释呢。但是,如果象大多数地质学家已经断定的那样,这种现象是极易解释清楚的,即石油是在石碳纪甚或更早的时期从腐烂的植物中衰变而成的,而不是从彗星上掉下来的。

更使人感到奇怪的是维里科夫斯基对于地球以外生命的观点。他相信,大多数“害虫”,特别是他在《出埃及记》一书中提到的苍蝇,确实来源于他的彗星——虽然他在以赞同的口吻引用伊朗经文《邦达赫斯》(Bundahis)(第183页)时对青蛙起源于地球之外的说法闪烁其词,态度暖昧,该经文似乎承认地球上曾下过太空青蛙的雨。让我们还是来谈苍蝇吧。我们会期待着在即将到来的探索金星和木星的云层时发现家蝇或者叫做“黑原肠动物果蝇”(Drosophila melanogaster)的生物吗?对此,他直言不讳:“金星——因此也包括木星——上面栖息着害虫(第369页)。”如果发现没有苍蝇的话,维里科夫斯基的假说岂不就崩溃了吗?

有关地球上的所有有机生物中唯有苍蝇来源于天体的说法,使人很容易地联想起马丁·路德(Martin Luther)的一个不无恶意的论点,他认为上帝在创造了生命的同时,苍蝇必定为魔鬼所创造的,因为它们没有任何可能的实际用处。然而,由于在解剖学、生理学和生物化学方面,苍蝇与其它昆虫有着密切的关系,它们也是一种大自然缔造的精巧的昆虫。木星上四十六亿年独立进化的结果——即使它的物理环境与地球的相同——会产生与地球有机物类似的生物的可能性,严重曲解了进化的过程。比之地球上所有其它的有机物,苍蝇具有同样的酶,同样的核酸,甚至同样的遗传密码(该密码可将核酸信息转译为蛋白质信息)。正如任何严肃的检测所清楚显示的那样,苍蝇与其它地球有机物之间,具有如此之多的密切关联和同一性,以致它们不可能有不同的起源地。

《出埃及记》一书第9章中说。埃及所有的牲畜都死亡了,但那里犹太人的牲畜却“未死一只”。在同一章节中我们还读到,曾发生的黑死病使亚麻和大麦受到灾害,但小麦和裸麦却安然无恙。对于从未与地球接触过的来自彗星的害虫来说,这种精心安排以主人自居的寄生物的特异性确实十分奇怪,但若把它们视为地球上自生的害虫,则很容易对此作出解释。

另有一个令人感兴趣的事实是,苍蝇使分子氧发生代谢变化。木星上没有分子氧,也不可能有,因为当氢过量时,氧在热力学性质上是不稳定的。我们是否应该设想,木星上的有机生物已经偶然幸运地研制出为应付分子氧而求生存所必需的整套终端电子传递仪,并且翘望着有朝一日被运送到地球上去呢?较之维里科夫斯基重要的碰撞论来,这将依然是一个更大的奇闻。维里科夫斯基就“许多小昆虫在没有氧气的大气中生存的能力”(第187页),叙说了一番不着边际的理论,但他却忽略了一个要点。问题是,木星上进化的有机生物如何能够在氧气充溢的大气中生存并新陈代谢呢?

下面一个问题是飞行磨削问题。小苍蝇的质量和大小就象小流星一样,当它沿着流星轨迹进入地球大气层中海拔高度约100公里时,会被燃烧干净。这也是我们为什么可以见到这些流星的原因,即飞行磨削所致。彗星带来的害虫进入地球大气时,不仅会被立即变成烧焦的苍蝇,而且,就象今天我们见到的那些流星一样,它们会被蒸发气化为原子而绝无飞抵埃及去恐吓法老们的指望。再者,如前所述,那颗从木星上起飞的彗星,发射时的温度也会烤焦维里科夫斯基的苍蝇们。从发射之初就表明不可能,这种两度燃尽并气化为原子的彗星运载苍蝇之说是经不起认真的推敲和不堪一评的。

最后,《碰撞中的世界》中有一处关于地球之外智慧生命的颇有意思的论述。在第364页里,维里科夫斯基争辩说,火星与地球和金星几乎相撞的事实,使得“火星上的任何高等形式的生命极不可能继续生存下去,假如它们以前曾经存在的话”。但是,当我们利用“水手9号”和“海盗1号与2号”对火星进行观察时,我们发现该行星约占三分之一强的面积中有多少近似于月球的经熔蚀而形成坑坑洼洼的岩层,那里除了远古的冲击迹象之外,未有任何大规模灾变的痕迹。该行星的另外一半至三分之二的面积上也未显示出这些冲击的任何迹象,却有着令人瞩目的约在十亿年前发生的地壳构造运动以及熔岩流动和火山活动的证据。这种地层中可探测到的数目不多的冲击陨石坑表明,这些陨石坑的形成历史,要远远超过几千年。那里的景象与这样一种观点毫无一致之处,即该行星最近遭到陨石撞击的巨大灾难,使所有的智慧生命因此而消亡。令人迷惑不解的是,假若火星上所有的生命在这场大灾难中灭亡,为什么地球上的生命未被同样地灭绝呢?

问题六 吗哪

根据《出埃及记》一书中的词源解释,“吗哪”来自希伯来语的“曼-胡”(man-hu)一词,它的意思是“它是什么?”确实,一个极妙的问题!有关食物从彗星上掉落下来的说法,却不象这样绝对的直截了当。甚至早在《碰撞中的世界》问世(1950年)之前,对彗星尾的光学光谱研究,表明了碳氢化合物简单裂片的存在,但那时对构成碳水化合物的材料——醛——仍一无所知。它们当然有可能存在于彗星上。然而,根据靠近地球的科霍蒂克彗星的飞行线路来看,人们已得知彗星上含有大量简单的腈——特别是氢氰化物和甲基氰化物。这些元素都是有毒的。彗星是否可食,书中并未解释清楚。不过,让我们先撇开不同意见,采纳维里科夫斯基的假说,来对该假设的内容作一番推算吧。若在40年间养活成千上万的犹太人,需要多少吗哪呢(见《出埃及记》第十六章第35节)?

在《出埃及记》第十六章第20节中我们读到,第二天早晨发现放了一夜的吗哪食物上面爬满了各种寄生虫——这可能是碳水化合物,但绝不是碳氢化合物。比起维里科夫斯基来,摩西作为一位化学家而言或许要略胜一筹。这一事件同时也证明了吗哪是无法贮存的。按照《圣经》的记载,四十年期间,吗哪食物,每天都从天上落下来。我们可以因此而推测,每天下落的数量恰好能够供犹太人食用,虽然维里科夫斯基根据犹太法学博士的圣经注释向我们保证说(第138页),从天而降的食物数量足够食用二千年而不是仅仅四十年。让我们计算一下,假如每一个犹太人每天吃一份三分之一公斤的吗哪,这个份量多少低于一个人正常的定量,那么,每人每年将食用100公斤,四十年共食用4,000公斤。成千上万的古以色列人(对此,《出埃及记》上有一精确的数目)会在沙漠漂泊的四十年岁月中,消耗掉大约超出一百万公斤的吗哪食物。但是,我们根本无法想象,天天会有彗星尾的碎片掉落在地球上③(③注事实上,《出埃及记》叙说的是,除犹太教徒安息日之外,吗哪每天掉落下来。未受寄生虫侵染的吗哪,每星期五还掉下双份来。这对于维利科夫斯基的假说来,似乎有点难堪。彗星怎么会知道地球上的事呢?这实在是针对维利科夫斯基所用的历史方法的一个极普通的质疑,对于他引用的某些宗教和历史典籍中的论述,人们只能照字面理解,而其他部分不过是他的添枝加叶,大可不必认真。但是,什么是这种认识的尺度呢?这种尺度当然只能是与我们预先倾向于维利科夫斯基论点不同的标准。——作者注),而偏偏优惠似的掉落在古以色列人游荡的“罪恶的荒野”那一区域。就它的表面价值而言,这一切并不少于《圣经》的记载中更令人不可思议。在一位共同的首领带引下,几十万流浪的臣民所占据的区域面积,粗略地估算,约为地球总面积千万分之一的若干倍。因此,在他们四十年的漂泊期间,整个地球必得集聚起数倍于10,000亿吨的吗哪食物,或者说足以用这些吗哪覆盖地球的整个表面达一英寸厚。如果确有其事,那实为一件值得记载的大事,甚至可以就此说明“汉塞尔和格雷特尔”故事中姜饼房子的来由。

此外,说吗哪只降落在地球上是没有道理的。四十年间,彗星的尾翼如果仅限于太阳系内层的话,将会飞行约一百亿公里。只要稍稍考虑一下地球体积与彗星尾翼体积之间的比率,我们就能发现,按照这一事件的解释,散布在太阳系内层的吗哪的质量将超出1022吨。就许多天体的质量来说,这不仅比迄今所知最大的彗星质量还要巨大,而且,它还大于行星金星。不过,构成彗星的不仅仅是吗哪食物(其实,彗星上至今根本没有探测出有什么吗哪)。由于人们知道,彗星主要系由冰块组成,而彗星质量与吗哪质量之间的比率,按保守的估计,也应大于103。因此,彗星的质量必得大于1025吨。这实际是木星的质量。假如我们接受上述维里科夫斯基有关犹太法学博士的圣经注释,我们则将推断出,那颗彗星竟有一个与太阳相差不多的质量,而太阳系内层的行星际太空,至今还会充塞着吗哪吗?我还是让读者根据上面的推算、去对维里科夫斯基假设的有效性作出自己的判断吧。

问题七  金星的云层

维里科夫斯基关于金星的云层系由碳氢化合物或碳水化合物构成的预言,多次被奉为成功的科学预测的典范。从上述维里科夫斯基的有关论点和计算的结果来看,很清楚,金星上应该遍布着碳水化合物的一种——吗哪。维里科夫斯基称,“金星的云层围绕部分中碳氢化合物气体和尘埃的存在”,对于他的观点“将是一个决定性的检验”。这又使人不明白了,他所说的“尘埃”是指碳氢化合物尘埃,还是普通的硅酸盐尘埃呢?同一页书上,维里科夫斯基重申了他曾经说过的话,“在这一研宪基础上,我设想金星上必定富有石油气体”,对于诸如甲烷、乙烷、乙烯和乙炔的天然气成分来说,这倒是一个不含糊的附注。

在这一点上,有必要简略地回顾一段历史。二十世纪三十年代和四十年代初期,世界上唯一从事行星化学研究的天文学家,是曾在哥廷根大学工作后又迁至耶鲁大学的已故的鲁珀特·怀尔特(Rupert Wildt)。是他首次从木星和土星的大气中识别出甲烷,也正是他首次提出,在这些行星的大气中存在着(分子量)较高的碳氢化合物气体,因此,木星上可能存在“石油气体”的想法并非为维里科夫斯基所独创。同样,又是怀尔特首次指出,金星的大气可能含有甲醛,而甲醛的碳水聚合物构成了那里的云层。金星云层里含有碳水化合物的见解也非维里科夫斯基首创,这样一位如此彻底地研究过三十与四十年代天文学文献的人,竟会忽略了怀尔特撰写的这些论文,其内容又与维里科夫斯基中心论点是如此接近,这实难令人相信。然而,他对怀尔特木星方面的研究工作只字未提,只对甲醛加了一个脚注(第368页),其中却既没有列出参考书目,也没有有关怀尔特早已提出金星上有碳水化合物事实的丝毫表示。不象维里科夫斯基,怀尔特十分清楚碳氢化合物与碳水化合物二者之间的区别;此外,他在对于他所提出的甲醛单体的存在进行了并不成功的近紫外辐射中的光谱分析研究之后,由于无法找到那个单体,遂于1942年放弃了他的假说。维里科夫斯基却把它捡起来了。

正如我多年以前(1961年)已指出的,金星云层附近简单碳氢化合物的蒸汽压力,会使这些碳氢化合物变得易于探测,如果是它们构成了云层的话。但那时却探测不到它们,很多年以来,尽管采用了一系列分析技术手段,结果一无所获,既未发现碳氢化合物,也未找到碳水化合物。为搜寻这些分子,人们动用了包括傅立叶变换技术在内的具有高分辨能力的地面光学光谱仪、太空轨道天文观测台(即OAO-2)威斯康星试验站的紫外辐射光谱仪、地面红外辐射观测仪以及苏联和美国发射直接飞向金星的探测器。然而,仍未寻觅出任何一种这样的分子。最简单的碳氢化合物和乙醛——即构成碳水化合物的组成部分——的最高限度的典型丰度,只是每百万分之几(康纳斯(Connes)等人,1967年;《欧文和萨根》,1972年)。(火星上同样的最高限度也是每百万分之几(《欧文与萨根》,1972年))。所有观测结果一致表明,整个金星大气由二氧化碳构成。确实,鉴于碳以这种氧化形式存在,或许可以期待在最有利的时机,发现构成这种简单碳氢化合物微量成分。在关键的3.5微米波长区域的观测,没有显示出对于碳氢化合物和碳水化合物来说共同的C-H吸收特征的最微小的痕迹(波拉克(Pollack)等人著,1974年)。金星光谱中从紫外辐射到红外辐射的所有其它吸收带的情况,现在已经搞清楚了;但没有一种属于碳氢化合物或碳水化合物。尚未有任何一种特殊的有机分子可供精确地解释目前已知的金星红外线光谱中的现象。

另外,金星云层的构成问题——一个长达数百年的谜——不久前才被揭开[扬(Young)和扬(Young),1973年;西尔(Sill),1972年;扬(Young),1973年;波拉克(Pollack),等人著,1974年)。金星的云层含有约百分之七十五的硫酸溶液。这一发现与对金星大气的化学构成分析是一致的,而且在那里也发现了氯氟酸和氢氯酸;根据偏振测定法的推测,具有真正折射率的一面,是一个重要的三位数字(1.44);金星大气还具有波长11.2微米和3微米(现在又有远红外辐射)吸收的特征,以及云层上、下部的水蒸气含量的不连续性质。所有这一切观测到的特征,都与所谓碳氢化合物或碳水化合物云层的假说格格不入、大相径庭。

既然有关有机生物云层的观点已经如此彻底地丧失其价值,那么,为什么我们仍听到一些太空飞行探测证实维里科夫斯基论点的反映呢?这又说来话长。1962年12月14日,美国第一艘运行成功的行星际宇宙飞船“水手2号”在金星近旁飞掠而过。这艘飞船由喷气推进研究所研制,除其它必不可少的仪器之外,它另携带了一台红外线辐射仪,我碰巧也是这台仪器的四位试验人员之一。那个时候,第一艘成功地飞向月球的“漫游者”宇宙飞船尚未发射,国家航空和宇宙航行局对于发射这些科学装置还没有什么经验。在华盛顿举行了宣布这一成果的记者招待会上,我们试验小组的成员之一L.D.卡普兰博士(L.D.Kaplan)被指派向与会记者描述这个成果。显然,当他向记者们介绍这一仪器时,多少带有这么一种意味(这些当然不是他的原话):“我们试验的是一种双频道的红外线辐射仪,其中一个频道位于波长10.4微米CO2热辐射频带的中心;另一个放置在金星大气气相中波长8.4微米,清晰的窗口。此仪器探测的目的,在于测量两个频道之间的绝对亮度温度和不同传输方式。分度圈转暗定律表明,正常的强度随mu向功率a转变而改变,此处mu即为当地行星垂直线与视线之间的夹角,而且……”。

约在这时,那些对复杂深奥的科学知之不多并早已不耐烦的记者们打断了他的发言,其中有人说道,“别跟我们噜苏这些枯燥的玩意儿了,说点儿实在的消息吧!那里的云层有多厚?有多高?它们是什么?”卡普兰十分恰当地解释说,红外线辐射试验的目的,并不是为了查清这些问题,现在太空中也未进行这样的观测。接着。他大概说了一句“我还是说说我是怎样想的吧”。然后他开始讲起他对温室效应的观点来:所谓的温室效应,系指可以让可见光透入,却使保持金星表面热度的红外线辐射无法穿透的一种大气;但是,温室效应似乎不适用于金星,因为那里的大气成分似乎只在3.5微米左右波长中是可以透射的。如果金星大气里存在某种吸收这种波长的东西,透射之窗将被堵塞,温室效应遂将发挥其作用,表面的高温也会因此得以保持。他说道,碳氢化合物将是产生温室效应的极好的分子。

卡普兰字斟句酌的慎重态度开没有受到新闻界的注意,次日,美国许多家报纸刊登通栏标题:“‘水手2号’发现金星上碳氢化合物云层。”与此同时,在喷气推进研究所内,几位所级发言人正在赶写一份题为“‘水手号’:飞向金星之行”的工作报告。不妨可以想象,他们正在写作当中,拿起送来的晨报一看,就会嚷起来,“嘿!我还不知道我们发现了金星的碳氢化合物云层哩。”所以,那一期的刊物果然把碳氢化合物云层作为“水手2号”的重大发现之一了:“在它们着落的基地上,云层温度约为华氏200度,它很可能系由浓缩的、油脂悬浮状的碳氢化合物所构成”(这份报告还把有关金星表面温室保温的报道写了进去,不过,维里科夫斯基只是有选择地偏信报告中的一个部分而已)。

不难想象,国家航空和宇宙航行局的官员们将记录这个好消息的太空管理局的年度报告呈递给总统,总统又在他的年度报告中将这一发现介绍给国会;那些一直渴望把最新成果写进去的初级天文学教材的作者们,立即将这一“神圣的发现”编入他们的作品中。“水手2号”发现金星碳氢化合物云层的消息,以讹传讹,竟有如此之多的显而易见可信赖的、具有权威且口径一致的报告刊载这一消息,这就难怪不熟悉国家航空和宇宙航行局的那些神秘莫测手腕的维里科夫斯基和几位公允的科学家们就此而推断说,这是对一种科学理论的典型的测验;即使在获得观测结果之前明显地被视为离奇古怪的预言,也会经由实验得到出人意料的证实。

事情的真实面目与前所述大相径庭。不论“水手2号”还是以后对金星大气的任何一次探查,都从未发现碳氢化合物或碳水化合物的迹象,且无论这两种元素为气相、液相抑或是因相的也罢。现在得知(波拉克,1969年),波长为3.5微米窗内充溢的是二氧化碳和水蒸汽。1978年下半年,“先驱者号”金星探测器发现,除早已观察到的二氧化碳的数量之外,只有一些必需的水蒸气,这说明了由于温室效应,而使金星的表面高温得以保持的缘故。具有讽刺意味的是,“水手2号”当初有关发现金星碳氢化合物云层的“理由”,实际上源于最初试图从温室效应方面找出解释造成表面高温成因的目的,而这种最初的原动力并不为维里科夫斯基所赏识。同样具有讽刺意味的是,卡普兰教授后来同别人合作发表了一篇论文,文中在谈到对金星的大气进行光谱探测分析之后认为,那里只含有极少量的甲烷,一种“石油气体”(康纳斯等人,1967年)。

总而言之,维里科夫斯基关于金星的云层系由碳氢化合物或碳水化合物构成的观念,既非他本人首创也不正确。“决定性试验”失败了。

问题八  金星的温度

另外有一个令人感兴趣的情况,也同金星的表面温度有关。当金星高温的发现常常被引述为成功的预测和对维里科夫斯基假说的一种支持时,人们却似乎鲜有知晓或未曾讨论过他的结论和他的论证结果的推理问题。

让我们首先回顾一下维里科夫斯基有关火星温度的见解(第367-368页)。他确信,作为相对小的一颗行星,火星在与比其巨大得多的金星和地球相撞时,会遭受到更严重的影响,因而火星上应该有较高的温度。他假设,这一机制可能是“运动转换为热”了,这一说法有点含混不清,因为准确地说,热恰恰是分子运动的结果,或者用更奇妙的说法,是由于“同样可以引发原子裂变连同随之而出现的放射性和热的放射”的“行星际放电”。

在同一章节中他大胆地陈述道,“火星放射出来的热多于它从太阳那里接受的热”,这显然与他的碰撞假说相互一致。不过,这一陈述是完全错误的。苏联和美国的宇宙飞船以及地面的观测站已经反复检测过金星的温度,那里所有区域的温度正好为根据其表面吸收阳光量而计算出来的温度。并且,这些早在二十世纪四十年代维里科夫斯基的著作问世之前就广为人们所了解。此外,在他提及1950年之前参予测量火星温度的四位著名的科学家时,他也没有涉及他们的研究成果而只一味直率且错误地述说,是他们断言火星放射出比它从太阳那里接受来的更多的辐射。

这一整套错误观念令人难解,对此,我可以作出的最宽宏的假设是,维里科夫斯基把电磁频谱中被太阳照射加热了火星的可见部分与频谱中火星向太空大部分辐射的红外部分混为一谈了。不过,他的结论是清楚的,即火星是一个甚至超过金星的“炙热行星”。倘若火星被出人意料地证实如此的话,我们或许还会聆听到有关维里科大斯基观点的进一步发挥。但是,当火星温度被证明恰为人们预料的那样时,我们却没有听到反驳维里科夫斯基假说的声音。对于行星探索的工作,似乎有双重标准。

我们回到金星的议题时,就会发现其中颇为类似的情况。我感到奇怪的是,维里科夫斯基没有将金星温度的成因归咎于该行星是从木星抛射出来的(见上述“问题一”),然而,有关这一事件的假设,还是他自己首先提出来的。与此相反,按照他的说法,金星由于曾经与地球和火星的近距离接触,它的温度必然因此而升高,并且,“那颗彗星的首都……已经飞临太阳并处于白热状态”。随后,当那颗彗星变为行星金星的时候,它必定依然是“极为灼热”的并不断地“散发着热”。正如1950年以前天文观测再次表明的那样,金星上的阴暗面温度与它的明亮面温度约为同样的炽热,其程度与利用中红外辐射探测到的等同。在这一方面,维里科夫斯基在准确地引述了其他天文观测者的发现及其推论之后,写道,“由于金星是灼热的,它的黑暗一面也辐射热。”当然喽!

我想,维里科夫斯基这里试图要说的是,他的金星,一如他的火星,正在散发着多于它从太阳吸收来的热。而观察到的白天与黑夜的两面的温度,与其说是由于该行星现时吸收的太阳光能辐射,不如说是因金星自身的“白热”所使然。但是,这是一个严重的错误,通过检测无线电波段中的热辐射获得金星的反照率(一物体在所有波长中反射太阳光的那一部分)约为0.73,与观测得悉金星云层约为240度K红外温度完全一致;这即是说,金星云层的温度恰好是根据该行星吸收的太阳光总量而预料的温度。

维里科夫维基提出过,金星与火星散发出的热超过了它们各自从太阳接收的热。他对于这两颗行星的判断都错了。1949年,凯珀(Kuiper)(见参考文献)曾推测,木星发射着比它所吸收的更多的热,后来的观测证明他是对的。关于凯珀的这项推测,《碰撞中的世界》一书里竟只字未提。

维里科夫斯基假定,金星之所以是灼热的,是因为它曾与火星和地球的邂逅相遇以及曾经近距离地飞临太阳。由于火星并非异常灼热,金星的表面高温的起因,就必得主要追溯到它仍为彗星时与太阳接近的那一段历史。然而,若计算出金星接近太阳时接受了多少能量以及将这些能量辐射到太空需要多少时间,是不难的。这一计算载于本书的附录3中,其结果发现,与太阳靠近所吸收的这些能量,不消数月至数年的时间就会消耗殆尽,而在维里科夫斯基的年代记事表里不会有任何一点残余保留至今的。维里科夫斯基没有提到金星在太阳近旁飞过时距离有多近,不过,非常靠近的说法使得附录1中概述的已经极其严重的碰撞物理学的困难变得更为困难。附带指出,《碰撞中的世界》里有一含蓄的暗示,即维里科夫斯基相信,彗星发亮是由于它自身的发光而不是反射光,倘若事情确是这样的话,这也许是他对于金星的一些混乱概念根源所在。

维里科夫斯基对于他在1950年曾预测的金星温度一事,闭口不谈。如上所述,他在第77页里含糊其词地说道,那颗随后变为金星的彗星处于“白热”状态,但是,他在这部书1965年版的序言中声称。他已经预言过“金星的白热状态”。鉴于金星在所谓的与太阳靠近之后的迅速冷却(附录3),这根本不是一码事。再者,维里科夫斯基自己还在谈论金星正在随着时间的消逝而不断冷却着,因此,在某种程度上,维里科夫斯基所说金星的“灼热”,意义上是含糊不清的。

在1965年版的序言里,维里科夫斯基写道,他的关于表面高温的推断“与1946年人们所知道的全然不同”。这一点后来证明并非如此。那位富有远见的人物鲁伯特·怀尔特的影子,似乎又一次赫然耸现于维里科夫斯基的天文学假说之中了。不象维里科夫斯基那样,怀尔特了解问题的实质,并准确地预言说,金星而非火星是“灼热”的。在刊登于1940年的《天体物理学杂志》的一篇论文里,怀尔特提出,由于二氧化碳造成的温室效应,金星的表面要比传统的天文学推测温度高得多。最近,利用分光光度法已经发现金星大气中含有二氧化碳,据此,怀尔特正确地指出,已观察到的大量二氧化碳会阻碍该行星表面逸散的红外辐射进入太空,除非表面温度升到更高的程度,而使入射的可见阳光与外流的行星红外辐射的发射正好保持平衡才有可能。怀尔特推算,温度几乎为400度K,或者约为水的正常沸点(373度K=212度F=100度C)。这无疑是二十世纪五十年代以前对金星表面温度的一次最细致的检测,使人再次感觉奇怪的是,似乎通读过本世纪二十、三十和四十年代发表在《天体物理学杂志》上的所有关于金星与火星的论文的维里科夫斯基,竟然忽略了这一具有历史意义的重要工作。

通过地面射电观察以及苏联非凡的探测飞船成功地进入金星大气层并在该行星的表面着陆,发现金星表面温度为750度K,误差只有几度(马洛夫(Marov),1972年)。其表面大气压力为地球表面大气压力的90倍,而且这大气主要由二氧化碳组成。由此,蕴含丰富的二氧化碳加之所探测到金星上微量的水蒸汽,足以通过温室效应使其表面加热到所观察到的温度。第一艘在金星明亮的一面登陆的“金星8号”的着陆舱,探测了该行星被照亮的表面,苏联实验人员推断出,到达金星表面的阳光量外加大气的构造因素,形成充足的条件驱使所需要的、辐射相互对流的温室效应发挥作用(马洛夫等人,1973年)。这一结果为“金星9号和10号”所证实,这两艘太空探测飞船摄制到了太阳光照耀下的表面岩石的清晰照片。由此可见,维里科夫斯基的“光线不能穿透云层覆盖圈”的说法肯定是错误的,而他有关“温室效应无法解释如此高的温度”的论据也可能是错误的。1978年年末,美国“先驱者号”太空探测器对金星的探测结果,又进一步有力地支持了这些结论。

维里科夫斯基多次断言,金星正在随着时间的流逝逐渐冷却下去。如我们已知的那样,他将该行星具有的高温归因于它曾经靠近太阳运行时吸收的太阳热。在许多刊物中,维里科夫斯基对已发表的、在不同时期观测到的金星温度进行了比较,并试图以此佐证他的“冷却论”。一幅未受偏见影响的、金星的微波亮度温度示意图——唯一适用于该行星表面温度的非宇宙飞行器所获得的数据——如下面表1所示。

表1。金星的微波亮度温度为时间的函数[由D.莫里森(D.Morrison)汇集]。表中显然没有表面温度下降的迹象。观测波长用λ表示

误差线条代表使用无线电的观测人员估计的测量过程中不确定性。我们没有看到丝毫随着时间消逝而温度下降的倾向(如果说有什么倾向的话,表中倒有一点伴随时间发展温度上升的迹象,但是,误差线条波及的宽度足以显示,这种结论也是没有数据支持的)。在光谱的红外辐射部分测量出的云层温度,得到类似的结果:它们在光度上较低,并且并不随着时间下降。此外,只要稍稍考虑一下热传导的一维方程的解就不难看出,维里科夫斯基编导的热能基本上散射到太空而使自身冷却的戏剧,早就发生了,即使维里科夫斯基有关金星表面高温起源的论点是正确的话,他有关百年一度的温度降低的预言也是错误的。

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