星海寂寥:地外文明和費米佯謬 （一）從愛琴海到好望角

“與其想象如此眾多的星球和天上的區域都杳無人煙，只有地球上有人居住……，不如假設各處都有其居民，他們的天性和文明程度不同，但都將自身的起源歸於上帝……”

—— 庫薩的尼古拉（Nicholaus von Kues, 1401－1464），《論有學識的無知》（De docta ignorantia）

天地之間沒有什麼不同，都由同樣的科學法則支配。恆星是遙遠的太陽。宇宙廣袤得不可思議，地球是其中平凡的一粒微塵。別的星球上也可能會有生命和文明——這些都被今天的我們所熟知。然而在所有文明的童年，天空都是神靈的居所，極少有人想用理解地上事物的方式去理解天空。古希臘哲學家阿那克薩哥拉（Anaxagoras，前500－前428）是其中之一。

有人曾問過阿那克薩哥拉人生的意義是什麼，他回答：“研究太陽、月亮和天空”。他第一個明確闡述了月光來自對陽光的反射並解釋了月相，第一個解釋了月食的成因。公元前467年，有顆灼熱的大隕星落在色雷斯，阿那克薩哥拉認為它來自太陽，並推斷太陽是熾熱發光的石頭

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，比伯羅奔尼撒半島還要大。他還提出群星也是燃燒的石頭，月球上有山脈也有居民。這些都和當時的主流觀念相悖，也一定會被認為是不敬神的。阿那克薩哥拉是伯里克利的密友，伯里克利的政敵們抓住這一機會檢舉他褻瀆神靈，以此間接攻擊伯里克利。哲學家被投入大牢，後來似乎是被伯里克利救了出來，離開了雅典。之後他在故鄉愛奧尼亞創辦了一所學校並終老於此，在遺囑中將忌辰作為學校的假日。

阿那克薩哥拉的後輩德謨克利特（Dēmókritos，前460－前370）根據月亮表面的明暗不均推斷月面和地面是相似的，也有山脈和山谷。他還認為銀河是由遙遠而無法分辨的恆星組成的。這些天文上的洞見都在兩千年後伽利略（Galileo Galilei，1564－1642）的望遠鏡中得到了證實。德謨克利特認為天地萬物都是由不可分割的原子構成的，而宇宙中瀰漫的物質形成了無數個世界，世界會產生也會演化和衰亡。世界又是形態萬千的：“有些世界沒有日月，有些世界的日月比我們的大，有些世界有多個日月”；有些世界有生命居住，而“有些世界沒有動物，植物和水”。

古希臘的眾多先哲們宛如星辰般輝映在歷史的天空，他們提出了諸多關於宇宙的相異或相似的看法。如果以贏得支持者為標準，阿那克薩哥拉和德謨克利特，以及其他許多哲人的思想都沒有成功。公元前四世紀亞里士多德（Aristotélēs，前384－前322）主張的地球居於中心，天地有別的宇宙模型成為了主流。在這個模型中天地以月球為界，月下的物質由土、水、氣、火四種元素構成，會創生和腐化，而天界的物質由永恆的以太構成。日月星辰附著在像水晶一般純淨的球殼中繞著地球轉動。如果天界的物質是不生不滅的，自然就不存在“別的星球上的生命”這個問題了。

亞里士多德去世後不久，薩摩斯島上誕生了一位非凡的天文學家阿利斯塔克（Aristarkhos，前310－前230）。他進行測量並利用幾何學求出了日地和地月距離的比值，以及太陽、地球和月球的直徑之比。雖然結果離正確值相差甚遠，但他至少得知了太陽要比地球大得多，也許這幫助了他提出日心思想。在哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473－1523）《天體執行論》（De revolutionibus orbium coelestium）發表前一千八百年，阿利斯塔克認為是地球繞著太陽轉而不是相反，是地球在自轉而不是天穹在圍著地球轉。他也猜測群星是像太陽一樣的天體，沒有太陽那麼亮是因為它們太遠了。

今天的我們如果來到阿利斯塔克的時代，少不了對他天才的洞察擊節歎賞，甚至還想付點錢。但他得不到當時人們的認同。在他們看來“地球在運動”與日常觀感不符，而且還要回答“飛鳥和云為何不向地球運動反方向後退”這種問題，而解答它們需要伽利略的相對性原理。日心說的另一個難題是視差。如果恆星的距離有近有遠，在地球繞太陽公轉過程中，我們會看到近星將在遠星背景上移動，就像伸出食指，交替閉上雙眼，食指會在遠景上跳動一樣。即使恆星像當時一般認為的那樣鑲嵌在天球上，離我們差不多遠，地球在一年的不同時間會接近天球的不同部分，仍然會有視差出現。當時並沒有發現這種視差，阿利斯塔克只能說是因為恆星離我們過於遙遠，以致視差小到無法察覺。他又說對了，今天我們知道任何恆星的視差都沒有月亮角徑的兩千分之一大，成功測量它們要等到十九世紀

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公元二世紀，托勒密（Klaúdios Ptolemaîos，100－170）在亞里士多德地心模型的基礎上建立了精妙的宇宙模型。在這個模型中，行星在一個叫做本輪的小圓上運動，本輪的中心又在叫做均輪的大圓上圍繞地球運動。地球略微偏離均輪的圓心，其關於均輪圓心的對稱點叫做對點。本輪的中心在均輪上並非勻速執行，但從對點的位置看是勻速的。所有這些複雜的設計都是為了使模型與觀測更吻合。儘管基礎上錯了，它卻能以當時看來算是出色的精度預報日月行星的位置。

有個廣為流傳的誤解是“教會利用托勒密地心體系束縛思想一千多年”，真實情況是直到格列高利九世（Gregorius IX，1145 – 1241，1227 – 1241在位）時期托勒密體系才開始被教會改造和接受。關於教會執著於大地或地球居於宇宙中心的原因，常見的說法是因為更符合聖經。這有一定道理，雖然聖經沒有明確指出這一點，但一些語句似乎給予了暗示。不過還可以從另一個較為特別的角度看這個問題。如果地球不是宇宙的中心，甚至太陽也不是，那麼太陽系的其他行星甚至其他恆星周圍的行星與地球就成了平等的地位。地球上有人類，這些行星上也可能會有。那麼按照教義，基督在地球上受難和救世，拯救的是地球上的人還是也包括其他行星上的人呢？如果是後者的話，地球又成了獨特的地方。如果是前者，基督是否會在每顆有人居住的星球上受難一次呢？似乎難以得到滿意的答案。

1453年，奧斯曼土耳其攻陷了君士坦丁堡。許多學者帶著記載著古代知識的書籍和手稿逃亡歐洲，這推動了歐洲天文學的復興乃至整個文藝復興。二十年後，哥白尼誕生於波蘭託倫城。在青年時代，他前往義大利學習教會法規，同時也研習了數學和天文學，從接觸到的古希臘著作中瞭解了阿利斯塔克的日心思想並受其啟發。哥白尼發現如果假定地球每天自轉一週，同時與其他行星一起圍繞太陽公轉，即可消除托勒密模型中一些不必要的複雜性。哥白尼將地球降格為金星和火星軌道間的一顆普通行星，他復興了阿利斯塔克的日心思想，並提供了阿利斯塔克所沒有的數學細節。朋友們催促他將研究結果早日出版，他遲遲沒有做。直到臨終時，印好的《天體執行論》才送到他的病榻。從此整個世界都變了。

這本書沒有立刻帶來暴風驟雨。在出版後的數十年內，無論支援還是批判都無法與它的偉大相配。但還是有越來越多的學者受其啟發和感染，轉而支援日心體系。其中一人是喬爾丹諾·布魯諾（Giordano Bruno，1548－1600），他的思想比哥白尼更進一步，認為宇宙是無限的，太陽也不是宇宙的中心，無數遙遠的恆星及周圍的行星上也會有生命和人類。他被宗教裁判所判為異端並處以火刑。有種至少是不夠正確的傳說：布魯諾是因為捍衛日心思想而死的。但是史學家所歸納的布魯諾八種罪名中只有一項和日心思想有關：宣稱存在多個世界。

布魯諾殉難後不久，望遠鏡被髮明瞭。伽利略對望遠鏡做了大幅改良，並將它指向了天空。他目睹了一個全新的世界，並將最初的一些發現寫在1610年發表的《星際使者》（Sidereus Nuncius）中。書中描述了月球凸凹不平的表面，敘述瞭望遠鏡中可以看到比肉眼所見多得多的恆星，記錄了圍繞木星轉動的四顆衛星。時人因這些驚世的發現而將他與哥倫布相提並論。望遠鏡所揭示的天空也挑戰了舊的宇宙觀，成為了伽利略捍衛日心思想的有力論據。凸凹不平的月面，不斷消失和出現的太陽黑子粉碎了天體完美而不變的觀念。圍繞木星轉動的衛星打破了所有天體圍繞地球轉動的傳統思想。金星有時會呈現凸圓和像滿月一樣的相位，這是托勒密模型中不能解釋的。

同今天剛剛入手天文望遠鏡的愛好者們一樣，伽利略第一個認真觀測的目標是月球。有了可以放大幾十倍的工具輔助，阿那克薩哥拉和德謨克利特關於月球上山脈和山谷的模糊猜測成了確鑿的事實。月球從經院哲學家心中光滑完美的球體變成了和地球相似的世界。雖然伽利略認為月球和地球有許多相似之處，但他對月球上生命的看法是謹慎的。在1632年出版的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》（Dialogo sopra i due massimi systemi del mondo， tolemaico e copernicano）中，伽利略借薩爾維阿蒂（Salviati）之口說構成月球的材料並不是土和水，因此生命無法生長；地球上的物種依賴太陽的方位變動而生存，而月球上卻是長達15天的白晝和15天的黑夜；望遠鏡觀測發現月球上沒有云，所以也沒有雨。結論是月球上至少不會有地球上這樣的草木鳥獸。不過他還是保留了與地球上生命完全不同，難以想象的生物存在的可能。

《星際使者》發表後，伽利略送給約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler，1571－1630）一份複製手稿，期待他的看法。開普勒當時是神聖羅馬帝國皇帝魯道夫二世的宮廷數學家，在不久前發表了著名的行星運動三大定律中的前兩個，即行星圍繞太陽運動的軌道是橢圓形，太陽位於橢圓的一個焦點上；行星與太陽的連線在相同時間內掃過的面積相等。在仔細閱讀過《星際使者》後，開普勒寫了回信，對書中的發現做了詳細的迴應並發表出來，名為《關於<星際使者>的通訊》（Dissertatio cum Nuncio Sidereo）。

開普勒明顯比伽利略對月球上的生命更有興趣，看法也更樂觀。他曾讀過普魯塔克（Plutarchus，46－120）的《論月面》（De Facie），這篇文章中討論過月球的宜居性和生命。開普勒認為月面上有些地貌特徵是水流塑造的，證明月球上有水。月球表面散佈著湖和海，一定會有生命。《星際使者》中伽利略提到在月面的中部有個非常圓的巨洞並附上了素描圖——指的應該是後來被命名為托勒密的環形山，開普勒的想象就從這裡開始。書中伽利略也計算了月球上的山脈高達四英里（約6。4千米），比地球上的山脈要高。開普勒認為月球人比地球人更高大也是順理成章的，更高大的人類也會建造更宏偉的建築。他又想到月球上的白晝長達15個地球日，人們必須採取措施來躲避酷熱。開普勒設想是月球人挖出了巨洞（環形山），用黏土構築了圍護（環形山壁）。這樣他們在圍護上挖出洞穴來安家，將光照充足的凹地中部作為牧場和農田，閒暇時可以躲在圍護的影子裡，隨著太陽方位的改變而移動。今天我們知道月球上的環形山幾乎全部是由小天體撞擊形成的。和月球不同，地球上的構造運動和侵蝕作用會使隕石坑難以長久存在，大氣層也削弱了撞擊，所以表面難見到環形山。對這種地貌的新奇感和對月球人的期望使開普勒得出了巨洞是人造物的結論。

《星際使者》中伽利略的月面素描

開普勒對月球和月球人的興趣由來已久。早在1593年他就寫過一篇論文，描述了月球上的觀察者所看到的宇宙。1608年他開始創作一部名為《夢》（Somnium）的幻想小說，內容是一個叫迪拉考託斯（Duracotus）的冰島人和他的女巫母親藉著月食這個機會（這時地球的陰影成了地月之間的通道），由精靈引領去月球旅行，精靈將月球的情況講給他們聽。《夢》直到開普勒去世後數年才出版，後世不少人認為它是世界上第一部科幻小說。故事中將月球稱為Levania， 將地球稱作Volva，月球總是朝向地球的一面

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叫Subvolva，另一面叫Privolva。開普勒這樣描述月球上的生命：

月球生命形體巨大，生長很快，壽命短暫。月球背面的人居無定所，整天成群結隊地遊蕩。有的步行，比駱駝快多了，有的用翅膀飛，有的乘船。當需要休息幾天時他們就爬進洞穴裡。他們中大多數是潛水者，所有人呼吸都很慢，又因為深水區才涼爽，所以潛水時呆在水底。正午的太陽把水面上的東西煮熟了，行進中的遊蕩者們正好拿來當食物。月球正面類似於我們的村鎮、市鎮和花園，而背面類似於我們的曠野、森林和沙漠。月球人必須透過狹窄的渠道將熱水引入洞穴，水經過長時間的流動會逐漸冷卻。他們白天大部分時間呆在洞穴裡，喝這些水，等到夜幕降臨後再出去覓食。植物的外皮和動物的面板是多孔的，佔了它們整體質量的大部分。任何生物只要白天被暴曬就會變硬，被烤焦，到了晚上外皮就會脫落。植物稀疏地長在山脊上，壽命通常只有一天，每天都會萌發新的後代。

《夢》有明顯的自傳性，迪拉考託斯和開普勒都做過第谷的學生，迪拉考託斯的母親和開普勒的母親都精通草藥。這部幻想小說給開普勒帶來了麻煩，它雖然尚未正式出版，但被私下傳閱過併成了指控他母親是女巫的證據。他的母親因涉嫌巫術而被捕，後來經過開普勒的極力解救才得以獲釋。

1633年，69歲的伽利略因《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》觸怒了羅馬教廷而被傳喚，在認罪後被判處終身監禁，不久改為軟禁，著作被列為禁書。五年後在一個寬容的國度，一個信奉日心說，同布魯諾一樣支援多世界論的青年卻在書中藉助神學論證月球人的存在。這個青年後來在文學、宗教、科學和發明上都有所成，在牛津大學和劍橋大學的學院中都當過院長，和一些人建立了英國皇家學會，還娶了克倫威爾的妹妹。他就是後來被稱作威爾金斯主教的約翰·威爾金斯（John Wilkins，1614－1672）。這本書的名字是《月球世界之發現》（The Discovery of a World in the Moone）。威爾金斯是個目的論者，目的論者相信可以從自然中發現上帝創造宇宙的設計安排。威爾金斯相信上帝令地球上有山脈是有其目的的，書中列舉了山脈對人類的益處，它們使地球上的生活變得更加安全和舒適了。而我們在月球上也發現了山脈，它們的目的可能是為了月球上的居民。

威爾金斯還是構想月球旅行的先驅，在書中他將宇航和航海作了類比。在人類歷史的早期，海洋阻隔了不同地區的人類，人們只能在陸地上旅行。後來造船技術的發展使人類可以在這顆星球的表面上自由旅行，開啟了世界範圍的貿易和探索興盛的時代，將世界各地的人們連線在了一起。同樣，今天地球上的人類被天空所阻隔——就像過去被海洋阻隔的島民一樣，也許認為沒有別的人類，也許認為即使有其他人類也無法互通往來。我們沒有能開往月球的船，如德雷克和哥倫布尚未降世時一樣，像代達羅斯一般掌握了飛行的人也尚未誕生。

但威爾金斯相信，造出了能跨越大洋航行的船隻的人類終將發明出可以到達月球的飛行器，到那時就可以和月球人通商，也許還能建立月球上的殖民地。“然而我毫不懷疑，時間仍然會是新真理之父，它曾向我們揭示了那麼多祖輩們一無所知的事，一定還會向後輩們披露我們今天夢想著，卻又無法實現的事情。”他這樣寫道。威爾金斯又是個實幹家，在一生中有多項成功的發明，但記載中也有失敗的一項——他設計了名為“飛行戰車”的飛行器，並可能製作出了模型並試驗過，試圖敲開太空航行的大門。然而和這個宏大的目標比起來，他生在了太早的時代。

《月球世界之發現》是一本多才的作者寫給大眾的科學書籍，四十八年後，另一部由多才的作者寫成的大眾科學作品在法國誕生了。它是豐特奈爾（Bernard Le Bovier de Fontenelle，1657－1757）的《關於多重世界的對話》（Entretiens sur la pluralité des mondes）。豐特奈爾曾擔任法蘭西科學院常務秘書四十二年之久，他還從事詩歌和戲劇的創作，撰寫宗教與哲學相關的著作。從銷量上看《關於多重世界的對話》比《月球世界之發現》更成功，這本書至少被譯成了十種語言，在作者的百年人生中共出了33個版本。它以通曉天文和物理的哲學家與美麗而聰慧的侯爵夫人之間的對話形式展開，場景是星光下侯爵夫人的花園，一共經歷了六個夜晚

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《關於多重世界的對話》

在第一個晚上，哲學家向侯爵夫人介紹了哥白尼體系，第二個晚上開始談論月球。哲學家告訴侯爵夫人：學者們在月亮上發現了“陸地、海洋、湖泊、高山和深淵”，說服她相信月球上會有人居住。他又說明月球人和我們必然很不相同：看看法國人和中國人的差別就知道了，月球和地球上人類間的差異會大得多。侯爵夫人顯示了強烈的好奇心，她很想知道月球人的樣子，而哲學家無法給出答案，她表示“著實令人不安”。哲學家反問侯爵夫人：“你對澳洲土著也完全不瞭解，為什麼不感到不安呢？” 這像是明知故問，侯爵夫人當然會這麼回答：澳洲土著是地球人，和我們相差不會太大，而月球人是外星人。如果一定要看澳洲土著可以乘船去看，雖然會很艱辛。但我們去不了月球。哲學家說，隨著技術的發展，未來人類也可以飛到月球。侯爵夫人表示了懷疑。哲學家補充說，如果地球人研究不好飛行，月球人也可能會研究成功，“無論是我們去或他們來都可以”，這樣我們就像當年接觸哥倫布的美洲人了。在豐特奈爾之前，鮮有人去設想人類作為落後的一方與外星人接觸。威爾金斯的書中只展望了人類掌握飛行科技之後去月球上通商殖民，卻沒有提到相反的情況。

侯爵夫人反問：“那月球人來過地球了嗎？”這句話與費米詳謬

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的起源——義大利物理學家費米（Enrico Fermi，1901－1954）在1950年和同事們吃飯聊天時冒出的那句“他們（外星人）在哪裡？”有異曲同工之妙。哲學家笑著回答：也許月球人的飛行技術還未完善，等到完善時他們出現在地球上，“天知道世界會如何震驚”。

第三個晚上繼續前一天關於月亮的談話。出人意料的是，哲學家對侯爵夫人說也許月球並非昨晚談論的那個樣子，也許上面沒有生命。侯爵夫人表示她受不了了——昨天還說月球人某天可能會來，今天就說他們也許根本不存在，“你不能這麼耍我”。哲學家說，如果從遠處看地球，會發現有云覆蓋的地方較暗，這些區域也會不斷變化和消散。而月球上的暗斑都是固定的，所以月球上沒有云。他認為那些暗斑也不是海，可能會是巨洞。侯爵夫人問，所以月球上就沒有人了嗎？哲學家告訴她，也許月亮上的水汽沒有形成雲而是結成了露水，這樣雖然沒有降雨，卻也會有水供居民們用，所以月球上仍可能有人。這令她深感欣慰。

哲學家說月球與地球的大氣是不同的，地球大氣中的水汽要比月球大氣中多得多，所以月球人如果進入地球大氣中就會像人進入水中一樣被溺死，而地球人就像是魚。要怎樣才能接觸到月球人呢？侯爵夫人想到魚在船難時會看到人類的樣子，所以如果月球人的飛行器失事墜入地球，就能瞭解他們了——像是二十世紀UFO愛好者們的想法。哲學家說還有一種可能，月球人在地球大氣的外圍飛行，像人類撈魚一樣用某種手段抓來地球人做研究（又是個二十世紀UFO愛好者的典型想法），這樣如何呢？好奇心堪比千反田愛瑠的侯爵夫人表示想主動鑽進月球人的“漁網”，藉此看看月球人的樣子。

在第三夜之後，他們談論了太陽系中的其他天體和恆星世界。對話中表述了豐特奈爾對宇宙中生命的看法：雖然太陽和其他恆星不適合生命居住，但它們周圍的星球上都可能存在生命。

十七世紀是個啟蒙的時代，科學界人士們樂於將日心體系、多世界宇宙觀以及對宇宙的最新認識分享給受過教育的大眾。將要說的第三本也是最後一本大眾科學書籍是克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens，1629 - 1695）在去世前用拉丁文撰寫的《宇宙理論》（Cosmotheoros）。它的英文版書名概述了內容：《已發現的天球世界：關於行星世界居民，植物以及產物的構想》（The Celestial Worlds discover‘d： Or， Conjectures concerning the inhabitants， plants and productions of the worlds in the planets）。與威爾金斯和豐特奈爾不同，惠更斯是個真正的一流科學家，在物理、天文和數學上都做出了許多重要貢獻。他還是個傑出的望遠鏡製作者，利用自制的望遠鏡，惠更斯發現了土衛六，並辨認出土星周圍有環圍繞

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《宇宙理論》中討論了月球上的生命。惠更斯根據觀測認為月球上沒有云、河流、海洋，連大氣都沒有。他也不同意開普勒關於環形山是人造物的觀點，認為它們是自然力量形成的。然而他認為月球上仍可能有奇特的生命形式存在。同威爾金斯一樣，惠更斯也相信目的論，他認為上帝創造了這樣一個巨大球體，如果只是為了給地球上的人們提供照明和帶來潮汐，也太浪費了。

出於同樣的理由，惠更斯認為太陽系和其他恆星周圍的行星上也會有動物和植物，甚至也應該有理性生物。如果別的行星上沒有理性生物，它們就“在美麗與高貴上遜於地球”了。在他看來，上帝創造地球和其他行星的目的是相同的，而人類作為其偉大的傑作，沒有道理只存在於地球上，而是應該遍佈在宇宙中。他認為研究自然，思考上帝的作品是人類的重要意義所在，也是人類高於動物的標誌，其他行星上的人不會光是凝望著夜空中的繁星，而是還會研究它們，所以外星人有天文學。他們還應該有製作天文儀器所需的技術工藝，掌握天文測量所需的幾何學，能夠透過書寫來記錄觀測和進行計算。因此惠更斯認為外星人的形態雖然不同於地球人，但也不會非常奇怪。他們有手來勞動和書寫，會直立行走——否則不便研究頭上的天空。

《宇宙理論》出版時已是1698年，十一年前牛頓（Isaac Newton，1643－1727）《自然哲學的數學原理》（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica）的出版為哥白尼發起的科學革命畫上了輝煌的句號。一百多年來，人類的宇宙圖景在不斷髮生著激動人心的演變。在1543年《天體執行論》出版時，人們信奉的是地球靜止於中心，天地迥然有別的宇宙。而1687年《自然哲學的數學原理》出版後，至少在歐洲知識界人們的心中，宇宙由無數個以恆星為中心的系統組成，地球和太陽分別是其中平凡的一顆行星和恆星，宇宙中的一切事物由相同的物理法則支配，生命在宇宙中廣泛地存在著。

發明反射望遠鏡對牛頓來說只是個小成就。與伽利略、開普勒和惠更斯等人使用的折射望遠鏡不同，反射望遠鏡是用凹面鏡而非凸透鏡作為主鏡，優點是沒有色差，而且在增加口徑上遠比折射鏡有潛力。對於天文望遠鏡來說，更大的口徑意味著可以彙集更多的光，看到更闇弱的天體，也意味著更高的成像解析度。所以今日天文研究中使用的光學望遠鏡大多是反射望遠鏡。談到史上大口徑反射鏡的製作者，天文愛好者們都會想起一個名字：威廉·赫歇爾（Frederick William Herschel，1738－1822）。

赫歇爾是個生於德國漢諾威的英國天文學家兼音樂家，他作為前者所取得的成就遠比作為後者偉大。赫歇爾早年以演奏、作曲和音樂教育為業，後來閱讀了天文學和光學的書籍，對天文愈加熱愛。從1773年開始，他一生中共磨製了四百多面反射主鏡，最小的直徑6英寸（15。24釐米），最大的48英寸（121。92釐米）。利用自制的望遠鏡，赫歇爾發現了天王星，兩顆土衛和兩顆天衛；發現了2400個以上的深空天體（星雲、星團和星系）；發現了800組以上的雙星和聚星。他透過研究雙星的運動證實了大多數雙星間存在引力聯絡，而不是視線造成的巧合；透過研究恆星自行得到了太陽的運動方向；透過統計不同天區的恆星數目得出了所有恆星組成的集合（就是今天我們說的銀河系）呈圓盤狀。此外他還是紅外線的發現者

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。威廉·赫歇爾的天文成就離不開妹妹卡羅琳·赫歇爾（Caroline Lucretia Herschel，1750－1848）的幫助，她是哥哥熱忱的助手，同時也是個傑出的天文學家，在一生中共發現了14個深空天體和8顆彗星。

少為人知的是，赫歇爾還是個對地外生命和文明抱有強烈興趣的人，而他的天文事業也一直在受此影響和推動。赫歇爾曾經用大望遠鏡在月面上尋找生命的跡象，他認為看到了森林。同開普勒一樣，赫歇爾也抱有月面上的環形山是人造物的想法，他呼籲天文學界將月面環形山的情況整理清楚，以便在未來發現新建造的環形山。

赫歇爾對地外生命的態度非常樂觀。一方面體現在，儘管他認識到月球上即使有大氣也會很稀薄，沒有云雨，可能沒有江河湖海，月面的溫度、季節、晝夜長度也與地球完全不同——但是生命仍會存在。他解釋說，地球上物種的生存環境也有巨大的差異，例如人、鳥和魚。如果月球上的生命適應了月球的環境也可以生存。另一方面體現在，他相信所有行星、衛星甚至太陽和其他恆星都會有人居住。赫歇爾認為太陽是由一個實體球和包圍著它的兩層雲構成的。陽光來自上層雲，下層雲不透明，可以將上層雲發出的光反射在外。當雲偶爾出現孔隙，露出實體表面時，我們就看到了黑子。這樣太陽只有外圍是熾熱的，實體球上的溫度適宜生命居住。赫歇爾還設想太陽上的人會透過黑子來觀察星空宇宙。

在十七和十八世紀，科學家和思想家們對地外生命的看法普遍過於樂觀，他們認為太陽系的天體中很可能普遍存在著生命以至智慧生命，豐特奈爾、惠更斯和赫歇爾——他是最樂觀的一個，都是這樣。這些人中也包括哲學家康德（Immanuel Kant，1724－1804），他在天文學上的貢獻是提出了星雲假說。在闡述星雲假說的《宇宙發展史概論》（Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels）的最後，他推測了太陽系的各顆行星上住的是什麼樣的居民。康德認為離太陽越遠，行星上的居民就越高階和完善。因此土星人優於木星人，他們又優於地球人，金星和水星上則住著低階生物。他引用了亞歷山大·蒲柏（Alexander Pope，1688 - 1744）的詩：

更高階的生命最近都在看，

地上人的行動很離奇，

有人發現了自然規律，

居然做出這樣的事體。

他們在看我們的牛頓，

好比我們在欣賞猢猻。

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本傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin，1706－1790）也提出過相似的看法：人類並非最完美的生物，宇宙中會有很多生命比我們優秀完善。

威廉·赫歇爾在53歲那年有了獨生子約翰·赫歇爾（John Frederick William Herschel，1792－1871），小赫歇爾後來繼承了父親的事業，也成了赫赫有名的天文學家。威廉·赫歇爾一生都在英國觀測，只能看到北半天球和南半天球上不太南的天體。約翰·赫歇爾想填補父親的“盲區”，為此，1833年他揚帆出海，前往好望角，在那裡建立天文臺觀測南天的星空。這一行動在當時廣為人知。

1835年8月21日，紐約《太陽報》在第二版刊登了一條簡訊，大意是我們剛剛從愛丁堡的一位著名出版人處得知，約翰·赫歇爾先生在好望角利用新式巨型望遠鏡做出了非常奇妙的天文發現。這其實是為一個騙局所做的鋪墊。之後連續幾天報紙上都沒有關於約翰·赫歇爾發現了什麼的訊息。直到8月25日，《太陽報》用頭版四分之三的篇幅刊載了一篇文章。文中說明此獨家訊息來自老赫歇爾的學生，小赫歇爾的助手安德魯·格蘭特（Andrew Grant）博士。文中介紹了約翰·赫歇爾使用的望遠鏡，說它口徑達24英尺（7。32米，人類直到20世紀末才造出這麼大的光學望遠鏡），並且因為採用了新技術，可以放大42000倍，“如果月面上有昆蟲的話都可以進行研究”。熟知天文學的人會發覺這不可能，因為即使存在這樣神奇的望遠鏡，地球上湍動的大氣也不支援這麼高的解析度，而且這種解析度也遠遠超過了24英尺口徑望遠鏡的光學衍射極限。另外，要研究月面上的昆蟲，放大42000倍仍是不夠的。而大眾對此難以分辨也是情理之中，他們期待著後面的連載將如何解密約翰·赫歇爾的新發現。

8月26日的連載告訴讀者，約翰·赫歇爾對月球的觀測始於1835年1月10日。文中敘述了他們在月面上看到了湖泊和河流，鮮花和森林，像野牛一樣的動物，像山羊的獨角獸，水鳥，奇怪的兩棲動物，還有山谷中無數巨大的紫水晶。8月27日的連載中介紹了更多的生物，其中有種奇特的動物是“兩足海狸”，它們沒有尾巴，直立行走，會將後代抱在懷中，甚至還會使用火。而且“它們的小屋比許多原始部落的人類造的還要更好更高。” 氣氛在逐漸推進。終於，8月28日的連載中出現了月球人。他們“平均高四英尺” （1。22米），“除了面部外，身上覆蓋著有光澤的銅色短毛”，背上長著“無毛，由薄膜構成的翅膀”。月球人的翅膀在直立行走時可以收在身後，他們“行走姿態莊嚴”。觀察者，或者說偷窺者們看見這些月球人“明顯是在交談”，他們手臂的動作顯示出慷慨激昂的樣子，因而推斷他們是理性生物。觀察者們將這些月球人命名為“蝙蝠人”，認為他們是“天真和快樂”的物種，儘管“他們的一些娛樂活動與我們的世俗禮儀觀相牴觸”。8月29日的連載中描述了用藍寶石和金色金屬建造的神殿。8月31日的連載是最後一篇，觀察者們在藍寶石神殿附近發現了更高等的蝙蝠人。

紅寶石露天競技場的蝙蝠人

這一系列文章的作者都是《太陽報》的記者理查德·洛克

［9］

（Richard Adams Locke，1800－1871），安德魯·格蘭特這個人並不存在。洛克這樣做的意圖可能是為了提高報紙的發售量，也可能是想諷刺一些吹噓月球上智慧生命的人，比如托馬斯·迪克（Thomas Dick，1774 –1857）和弗朗茨·馮·格羅特胡森（Franz von Gruithuisen，1774－1852）。不久後洛克私下承認了連載完全出自他之手，得到訊息的其他報紙立刻宣佈這是一場騙局。但公眾並沒有因為被騙了而感到憤怒，閱讀熱情不減，《太陽報》將連載的文章合編成冊出版，譯成多國語言，銷往世界，獲得了大筆收入。

據說故事的主角是這樣得知這個惡作劇的，一位名叫迦勒·威克斯（Caleb Weeks）的馬戲團老闆去南非為紐約動物園找動物，順便拜訪了約翰·赫歇爾，將刊有月面發現的《太陽報》送給了他，並想了解更多的發現。約翰·赫歇爾先是震驚，後是被逗笑，說自己觀測的東西遠沒有那麼激動人心。後來隨著越來越多相信騙局的人向他詢問情況，約翰·赫歇爾笑不出來了，他在寫給姑姑卡羅琳·赫歇爾的信中訴苦：“我深受那個荒謬的月球騙局困擾，它四處流傳，英國、法國、義大利、德國！！” 1838年，約翰·赫歇爾帶著真正的觀測成果回到了英國。1847年將其出版，名為《1834-1838年間好望角天文觀測結果：用望遠鏡完成了對整個天空的觀測，始於1825年》（Results of Astronomical Observations Made During the Years 1834， 5， 6， 7， 8， at the Cape of Good Hope： Being the Completion of a Telescopic Survey of the Whole Surface of the Visible Heavens， Commenced in 1825）。

威廉·赫歇爾相信行星上皆有生命，同時也注意到了火星的獨特地位。無論是大小還是到太陽的距離，火星與地球相差的都不太大。威廉·赫歇爾測量過火星的自轉週期和自轉軸傾角，結果分別是24小時39分50秒和28度（實際值為24小時37分23秒和25。2度），與地球的23小時56分4秒和23。5度很相似。他觀測到火星白色極冠的大小會隨著季節而變化，認為這是冰雪的融凍。他認為火星上的暗區是海洋。他相信火星上有大氣，儘管曾親自利用掩星現象證實它的濃度上限不高。這顆在赫歇爾時代看來宛如地球孿生子的紅色行星，未來註定會掀起巨大的波瀾。