第一篇 我們居住的偉大星球 第一章 最初的世界
我們居住的地球到底是怎麽形成的呢？在遠古時代，人們看著太陽每天從東方升起，白天在頭頂上運行，晚上在西方落下；看著無數的星星像鑽石一樣在深藍的夜空中閃閃發光；看著春、夏、秋、冬四季永恒不變地輪回。他們一直對自己生活的土地是如何形成的充滿了好奇。自從誕生的那天起，人們就一直在試圖理解這充滿奇跡的大自然。
早期的人們對世界了解很少，所以他們會盡自己最大的努力去編造故事來解釋未知的事情。你或許從美麗的古希臘神話中知道，每天當黎明之神歐若拉(1)打開位於東方的紫色大門時，太陽神阿波羅就會乘著他的金色戰車巡遊天空。這隻是早期的人們豐富想象中有關地球的故事之一。每一個古老的民族都有很多類似這樣的故事，我們稱之為神話。在人們試圖理解他們所生活的世界的過程中，形成了這些神話。
早期的人們對於大自然的諸多謎團總是充滿了敬畏和恐懼，他們意識到這些謎團代表著某種比自己強大得多的力量，於是就把這種力量當作神來崇拜。同時他們認識到了不變的自然規律和秩序，甚至相信一定存在一個萬能的神來掌管其他神的工作。在古希臘神話中，宙斯被認為是眾神和人類之父；在古羅馬神話中，朱庇特被認為是天地的統治者；早期的希伯來人則認為世界上隻有一個神，那就是上帝耶和華，他是宇宙智慧而公正的統治者。《聖經·舊約》向我們講述了希伯來人的信仰。而《創世記》開頭的美麗詩篇，則告訴我們希伯來人所認為的地球是怎麽形成的：
萬物之初，神創造了天空和大地；
大地是空虛混沌的，黑暗籠罩著深淵……
神說，這裏要有光，於是就有了光……
神稱光明為白天，稱黑暗為夜晚……
神創造了天空，並稱之為天堂……
神說，讓天底下的水集中到一起，使幹燥的陸地露出來。於是就成了……
神說，天上要有光，以區分白天和夜晚，以光作神跡，作季節，作日作年……
於是神創造了兩大束光，亮的管白天，暗的管夜晚，他同時又創造了很多星星。
神把這些光放在天上，普照大地；管理著白天和夜晚，區分著光明和黑暗。神認為這樣很好。
千百年來，隨著認知水平的提升，人們對地球的看法也在不斷發生改變。許多年來，人們對地球的形狀有很多誤解。當我們站在地上向遠處張望時，大地看起來是平的；所以就不奇怪，在很長的一段時間裏，大部分人都認為地球是平的，特別是人們還沒有在地表做足夠的旅行來發現它的真實麵貌時。但是早在古希臘的時候，博學的人就已經開始相信地球是圓的了。一位偉大的學者曾說：“當發生月食的時候，月亮上的陰影是由於地球擋住了太陽照在月亮上的光而形成的。既然陰影是彎曲的，那麽地球也一定是彎曲的。”
很久以來，每個人都認為太陽是圍繞地球旋轉的。當時的人們觀察到太陽每天從地球的一邊升起，在另一邊落下，有這種想法也很正常。到了15世紀，一位偉大的原創型思想家出現了，他叫尼古拉斯·哥白尼。從童年時起，哥白尼就很喜歡大自然，長大後，他開始研究天文知識。他常常坐在小鎮教堂的尖塔上觀察星空，一看就是一個晚上。他熱切地讀完了所有能找到的相關書籍，經過數十年的研究和思考，他逐漸意識到先前那些認為太陽圍繞地球旋轉的人是錯誤的。哥白尼解釋道，太陽的起起落落，不是由太陽運動造成的，而是由地球運動引起的。隻是因為我們在地球上，從我們的角度看起來好像是太陽在動而地球沒動。在哥白尼的晚年，他寫了一本書來闡述這一想法，但是他差點沒能親眼看到它出版後的樣子。直到他臨終前，人們把一本剛印出來的新書輕輕地放在他手心裏，哥白尼才真正觸摸到了自己思想的結晶。
雖然哥白尼相信地球是圍繞太陽旋轉的，但他一直無法證實自己的猜想，因為除了自己的雙眼，他沒有其他任何可以借助的工具。要知道，人的瞳孔直徑不到五分之一英寸(2)，我們的眼睛隻允許這麽一點點光線進入，所以僅僅用肉眼望天空，是看不到太多東西的。在哥白尼時代結束後不久，有人通過彎曲的透鏡聚集了一大片區域的光線，使之彎曲，讓這些光線可以穿過自己眼睛的小瞳孔，由此增強了自己的視力，這就是望遠鏡的基本原理。關於望遠鏡的原理是如何被發現的，這裏有一個有趣的小故事。大概300年前(3)，荷蘭有一個製造眼鏡的商人，他的名字是漢斯·利伯希。有一天，他正在店裏幹活，他的孩子們在外麵玩眼鏡片。孩子們偶然地把一個鏡片放在另一個鏡片前麵，往附近一座教堂尖塔的風向標上望去，他們驚奇地發現風向標透過鏡片看起來離自己非常近。孩子們的尖叫聲把父親從店裏吸引了出來，利伯希自己試著看了一下。果然，當把眼鏡片放到眼前大約1英尺處時，就可以很清晰地看到遠處的風向標。
基於這個發現，利伯希開始用不同的鏡片做實驗。最後，為了拿著方便，他把兩個鏡片放在一個筒裏。這個被他稱為望遠鏡的東西，立刻吸引了很多人的關注。有人寫信把這件事告訴了伽利略——當時意大利偉大的科學家。伽利略馬上意識到這個設備將給他的天文研究帶來很大便利，於是他急忙自己動手製作了一個望遠鏡。伽利略不厭其煩地工作了很長時間，將鏡片打磨並彎曲成各種各樣的形狀。最終他找到一個舊的風琴管，把自己打磨好的兩個鏡片裝進去，一個鏡片向外凸，另外一個鏡片向裏凹。他發現這個望遠鏡把所有東西都放大了很多倍。在做好望遠鏡後的第一個晴朗的夜晚，伽利略用它對著天空看，驚奇地發現原來看似黑暗空虛的天空中，實際上竟然充滿了明亮閃耀的星星！你可以想象一下，當伽利略通過望遠鏡第一次真正看到天空中的奇觀時，他有多麽快樂（因為這是第一個真正的望遠鏡）。
此後的無數個夜晚，伽利略爬上高塔，用自製的望遠鏡掃視著天空的各個角落，在他好奇的凝視下，越來越多的天文秘密被他發現。伽利略透過他新發明的“魔眼”，無論向哪個方向看過去，都能發現新的星星。一天晚上，伽利略把望遠鏡對準木星，驚訝地發現在木星附近有三顆小星星，兩顆在東邊，一顆在西邊；第二天晚上，他又去看木星，發現三顆星星都在西邊了；後麵幾天晚上都是陰天，天上的烏雲擋住了他的視線；在下一個晴朗的夜晚，他隻在東邊看到了兩顆星星，但又出現了第四顆，這時候他意識到這四顆星星都是圍繞著木星旋轉的。他還發現了其他幾顆行星，也有一些衛星繞著它們轉。經過這些觀察研究，伽利略開始確信哥白尼的想法是對的，地球和其他行星確實是圍繞著太陽轉動的，就像小星星圍繞著行星轉動一樣。
伽利略的新發現傳播廣泛而深遠，在當時的學者中造成了巨大的轟動。為了對伽利略這個新發現有更多了解，很多學生從歐洲各地蜂擁而至。但是伽利略的新發現顛覆了人們數百年來的信仰，要接受它需要人們完全改變自己的思維方式，因而一時間很難被普遍接受。在當時的基督教會看來，伽利略這樣的想法是邪惡的，因為《聖經》教導人們，地球就是宇宙的中心。教會命令伽利略不準相信，也不能引導他人相信這些新理論。伽利略出版了一本書來為自己的觀點辯護，然後他被傳喚到羅馬，以傳播錯誤信仰的罪名被法庭宣判有罪，他被迫同意以後再也不傳播這些禁論。
無論如何，哥白尼和伽利略的工作最終還是徹底改變了人們關於地球的認知。沒過多久，整個歐洲幾乎找不到一個不接受他們理論的學者。但是如果地球是太空中的一個大圓球，那它是如何保持在自己位置上的呢？世間萬物為什麽不會從它上麵掉下去呢？多年以來，類似的問題一直困擾著學者們。以前，人們根據經驗認為，任何東西都要以某種方式支撐著才能存在。因此他們推論，地球也一定需要支撐。古印度人認為地球停靠在四隻大象的背上，大象站在一隻巨大的烏龜的龜殼上，而這隻烏龜則漂浮在宇宙的海洋中。古希臘人則認為，一個叫作阿特拉斯的巨人因為觸犯了眾神的權威，被懲罰站在海洋的中央，把地球扛在肩膀上。
在很多個世紀以後，一位偉大的英國科學家——艾薩克·牛頓，在自家花園中思考著這些深奧的問題。據說，當他坐在那裏靜靜地思索時，附近樹上的一個蘋果突然從樹枝上脫落，掉到地上。這個聲音吸引了他的注意力。“為什麽蘋果會掉在地上？”牛頓自問，然後他又自答道，“因為地球在拉著它。”一個想法逐漸在牛頓的腦海中展開，地球附近所有的東西，都被一種巨大的看不見的吸引力拉向地球，他稱之為重力。牛頓推論，地球和其他所有行星一樣，也都在太陽的吸引下，被這同一個巨大的力量固定在它們自己的位置上。牛頓的理論帶給我們一幅多麽具有啟發性的畫麵啊！天體在環繞太陽的巨大軌道上運行，在一種無所不在的單一力量作用下，太空中的一切都被牢牢地固定在自己的位置上。
然而，地球在一開始是怎麽形成的呢？幾千年來，人們一直在試圖回答這個問題。在18世紀末，望遠鏡技術已經得到了很大的發展，科學家通過它可以很好地研究太空。這些巨型望遠鏡像更加強大的眼睛般一刻不停地掃視著夜晚的天空，它發現了拖著尾巴的火霧狀雲翳和發光的巨大氣團，我們稱之為星雲。星雲在太空中旋轉著，在深邃的宇宙中綿延數千英裏，散發著熾熱的光。其中一些有長長的螺旋狀的旋臂，看起來就像是一個巨大無比的風火輪在太空中旋轉。受這些星雲啟發，法國科學家拉普拉斯認為，或許在時間的起點，億萬年以前，有一個由火團組成的超級星雲在無盡的宇宙中旋轉，我們的地球就來自這樣的火焰狀雲氣。他認為，從這些旋轉的氣團中，火焰狀的旋臂時不時會被甩出來，就像巨大的圓環或者彩帶一樣，剩下的星雲隨著旋轉會慢慢匯聚成球體。經過漫長的歲月，被遠遠甩出去的旋轉環帶，也會聚集到一起成為火球，形成巨大的星體——行星，我們的地球就是其中之一。所有這些旋轉的球體會繼續繞著最初的火球（即太陽）旋轉。這種解釋地球起源的理論被稱為星雲假說，在最近的幾百年來得到了大部分科學家的認可。
可是再經過更深入的觀察和研究，科學家開始認為地球也許是通過另一種方式形成的。有些科學家認為，億萬年前，另外一顆巨大的恒星穿越太空，恰好經過太陽附近，它們之間形成了極強的電磁引力流，地球和其他行星就在這個過程中從太陽中分離出來了。磁場用令人無法想象的巨大牽引力猛拉太陽，形成了由太**質組成的巨浪，這些巨浪像手臂一樣從太陽中伸出來，最終脫離太陽，散落成成千上萬的碎片。這些散落的太陽碎片繼續在太空旋轉，逐漸匯聚起來，同時吸引著軌道周圍的其他物質，經過數不清的漫長歲月，一點一點地變成地球以及其他行星現在的樣子。
經過科學家們幾個世紀以來的不懈努力，有關星星的許多秘密都被一一揭開。伴隨著一個又一個的發現，我們所能觀測到的宇宙空間正在逐漸擴大。現在人們已經普遍接受：在我們看起來是如此巨大的地球，在這眾星閃耀的遼闊宇宙中，隻不過是一顆很小的星星而已。宇宙的大小對我們來說是難以想象的。
隨後，更多的問題出現了。地球離開太陽之後，究竟發生了什麽？它是怎麽變成現在的樣子的？科學家們又一次幫助我們揭開了謎底。他們告訴我們，這個在太空中不斷旋轉、燃燒的龐大物質團，在很多年之後，它的巨大熱量逐漸在太空中輻射殆盡，從而慢慢冷卻下來。它從一個發光的氣團演變成一個液態火球，表麵像火山岩漿一樣不斷地沸騰翻滾。漸漸地，熔岩也開始冷卻、變硬，最終形成岩石地殼。
地球在冷卻的過程中，不斷有熾熱的氣體從表麵釋放出來，跟周圍冰冷的宇宙空間接觸，凝結成濃密的大氣雲層。這些雲層飄浮在地球周圍，讓地球在數億年間處於水蒸氣的包裹中，也把一切都籠罩在黑暗之中。當時沒有白天，因為太陽光無法穿透從四麵八方把地球包裹得嚴嚴實實的濃密雲層。
日複一日，年複一年，地球一直在冷卻。隨著地球越變越冷，包圍地球的雲霧狀大氣層開始液化，變成大雨傾瀉下來。滂沱大雨衝擊著地球表麵，把地球變成了一個荒涼且遍布雨水的世界，地球表麵覆蓋著洶湧的黑色海洋。
隨著水汽逐漸變成雨降落到地麵上，環繞在地球周圍的大氣層也逐漸變得稀薄。在朝向太陽的一麵，一縷昏暗的陽光終於透過大氣層灑向地麵。在無盡的黑夜之後，地球終於迎來了第一個白天。時間繼續向前推進，大氣層變得越來越稀薄，越來越多的陽光穿透雲層抵達地表，地球的白天變得越來越亮。
這個時候，地球依然在冷卻，表麵的冷卻速度比裏麵要快很多。就像任何物體遇冷都會收縮一樣，地殼變得越來越緊，無法承受地球內部冒出的熾熱膨脹的氣體的擠壓。每隔一小段時間，就會有一次可怕的熔岩噴發：大地晃動著，顫抖著，地球表麵忽然裂開，出現了巨大的裂縫；地殼被肆意扭曲，發生彎曲和形變；熾熱的熔岩像陣雨一樣被拋向高空，可怕的光芒照亮了整個天空。當這一切過去後，地球會安靜一段時間，然後再一次裂開，耀眼的紅色熔岩裹挾著巨大的熱氣，噴向沸騰的空氣中。
在接下來的幾千萬年間，暴風雨在遍布海洋的地球上肆虐，而地球在一次又一次的地震和熔岩噴發中顫抖。通過這些劇烈變動，地殼的一些地方向上彎曲，超過海平麵，形成了大陸；還有些地方在地球表麵形成巨大的褶皺，形成了最早的山脈。
此時的地球表麵是由幾塊不平整的巨大陸地以及把它們隔離開來的無邊海洋組成，海水填滿了一切縫隙。猛烈的風抽打著海水，夾著海浪日夜不停地衝向陸地，敲打、雕刻著海岸線。泛濫的雨水在山脈間奔騰，形成河流，奔向大海。但這個時候，地球上連一棵樹，哪怕是一棵草都沒有，隻有光裸的岩石和貧瘠的沙土。
在地球早期，熱力、風力以及流水的不斷作用，逐漸雕刻出了山穀，衝刷出了海岸線，撫平了崎嶇的陸地——地球表麵的形貌被不斷地重塑。經過幾千萬年的滄海桑田，山脈起伏，江河改道，海岸線彎曲變幻，地球在時間的作用下終於變成了我們現在所熟知的樣子：廣袤的大陸，無垠的海洋，高聳的山脊，地表的河流、湖泊、山穀、平原、沙灘以及熾熱的地心。