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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(jī)，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(lán)色星球僅僅是星空中的一個暗淡藍(lán)點。

在記下了地球的樣子后，她繼續(xù)向前，準(zhǔn)備和太陽系說再見。

著名的“暗淡藍(lán)點”圖片，地球是圖片右側(cè)紅色條紋上，中部偏下位置的藍(lán)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(zhǔn)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(jìn)人類太空探索的最后邊界。

上世紀(jì)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(dāng)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(rèn)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(tuán)隊。

除了科學(xué)家和工程師外，團(tuán)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(yuǎn)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(yuǎn)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(fù)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(jī)接待了她。

而當(dāng)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(rèn)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(dāng)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(jìn)了實驗室，將許許多多的腦電波傳感器與自己相連，進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)”。

為了讓地外文明能成功解碼，團(tuán)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(jìn)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(biāo)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(biāo)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(rèn)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(rèn)知的審視。

在這本書的第一頁，薩根寫到：“獻(xiàn)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。”

薩根撰寫的《宇宙》第一頁上的話。來源：電子書《Cosmos》

04

帶著對遠(yuǎn)方與愛的向往，遠(yuǎn)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(xì)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(xì)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?，她們第一次感受到了迎面而來的風(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(qiáng)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(dá)，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(yuǎn)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(yuǎn)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(dāng)遙遠(yuǎn)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(lán)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(yán)肅理性的事業(yè)的“初心”，卻是人們心中對遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)征太空的航天器為“她”。

參考文獻(xiàn)：

[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）

監(jiān)制｜中國科普博覽

選送單位：中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

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