月亮的科学探索与文化意象

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  郑永春,博士,中国科学院国家天文台研究员,中国科普作家协会副理事长,青年科学家社会责任联盟理事长,“科普中国”形象大使。
  月球是地球唯一的天然卫星,从古至今,对中国人而言,月亮都是一个充满浪漫的意象。相比于白天光芒万丈的太阳,夜空中的皎洁月亮和银色月光,给了人们更多的温馨、宁静和祥和。
  人类探索和了解月亮的过程,也是对月亮相关的文化、历史、科学、艺术简史的回溯与延伸。相比从自然科学的角度讲解关于月亮的科普知识,如果从文学、历史、艺术、社会、生活等精神层面的角度,讲述人类对月球认识的演化历程,或许更符合我们对月亮的想象。然而,我们读到的很多科普读物,往往是讲解有关月亮的一些知识,比方说,月球上的地形、地貌、岩石、矿物、土壤、环境等,主要集中于科学知识的讲解和普及。
  月球是如何形成的?古代的人们曾经认为,月球是从地球上的地中海中分离出来的,因为欧洲大陆和非洲大陆之间缺失的那一块地方,很可能变成了月亮。后来,关于月球的起源出现了分裂说、捕获说、同源说、大碰撞理论等4种主要学说。如今,越来越多的证据表明,在46亿年前,有一个大小与火星相近的小天体,撞击了原始的地球,溅射出大量物质,形成了后来的月球。这样看来,古人认为月球是从地中海中分离出来的看法,虽然只是想象,但后来证实月球是地球遭受大撞击形成的,这二者之间似乎隐隐有着某些巧合。
  19世纪的科幻作家凡尔纳写了一本小说,叫作《从地球到月球》,在完全不知道火箭为何物的时代,畅想了利用大炮把人送到月球上的奔月之旅。然而,在1969—1972年的3年间,就有12名航天员登上月球表面,这就是后来载入人类史册的阿波罗登月工程。人类通过数百年的努力,把登陆月球从科幻变成了现实。从关于月球的各种神话,到实地登陆月球,考察月球上的每一个角落,短短几百年间,历史见证了人类科技能力的巨大飞跃。
  人类對月亮的认识,是一个逐渐深化、提高的过程。从人类出现在地球上开始,月亮就陪伴着整个“人类世”。在远古时代,我们的祖先就开始认识月亮。当时的人类对月亮的认知在今天的我们看来,可能是十分肤浅甚至可笑的,但在那时却被认为是确定的真理。今天我们对月亮的科学认识,既是科学技术进步和人类能力提升的结果,也是社会文明进步的结果。
  古代对月亮的认识很多已经被证明是错误的,即便是今天被认为是正确的月亮知识,也只不过是人类认识月亮进程中的一个阶段,未来也有可能会被推翻。古人曾经认为月球上是有生物的,甚至还存在“月球人”,他们也在看着地球。世界各国都有很多关于月亮的神话,比如阿拉伯、古埃及文化中关于月亮的神话传说。而在中国古人的想象中,月亮上有广寒宫、嫦娥和玉兔,出现了嫦娥奔月、吴刚伐桂、玉兔捣药等传说。由此可见,中国人自古就对月球上的生命有自己的想象。虽然,这些想象已经被月球探测的成果证伪了,因为月球上没有任何形式的生命,月球人实际上是子虚乌有的。
  在望远镜发明前,为了绘制月球表面的地图,人类只能用裸眼观测并描绘月面图。望远镜发明之后,月球地形被看得越来越清晰,伽利略和其他天文观测者绘制的月面图也变得越来越精细。原本在人类眼中蒙着一层神秘面纱的月球,渐渐在我们眼中洗去铅华,展现出真实的面貌。随着航天技术的发展,如今我们可以看到月球上直径大于50厘米的所有物体,已经看清了月球上的每一个角落,包括一直被怀疑有外星人的月球背面。科学技术的发展,某种程度上打破了人们对月亮的浪漫想象,在今天的人们看来,月亮似乎失去了曾经承载曼妙思绪的能力。
  尽管人类已经开展了110多次探月任务,极大地改变了人类对月球的科学认识,但它对我们人类的情感寄托和浪漫意义却并未因此而消失。在延续几千年的中华文明血脉里,月亮具有独特而奇妙的影响力。作为中秋节的象征符号,圆月被赋予了团圆的含义。每当农历八月十五的月夜,抬头望月的人们都能感受到这种扎根于中国人精神世界的文化力量。
  抬头望月的时候,我们会觉得月光柔和静美。但或许很少有人曾经想过,如果站在月亮上看地球,我们看到的就不再是地球,而是“地亮”,因为从月亮上看到的地球,比从地球上看到的月亮更加明亮。而身处地球的我们,根本无法感受“地亮”强过月亮的那种感觉。因此,科技的发展同时也重塑了人类的世界观。从航天器在月球上拍摄的地球照片中,我们不仅可以领略到蔚蓝地球的生机勃勃,也能更加深刻地认识到“我们只有一个地球”的危机感,深刻地体会到地球在宇宙中的独特性。
  如果没有月亮,地球将会怎么样?这样一个简单的问题,就能促使人们了解月亮。今天的我们知道,月球可以分为正面和背面,是因为月球被地球的引力潮汐锁定了。从地球上看月球,我们看不到月球的背面。几千年来,人类一直相信,月球的背面可能有外星人,因为那里对我们而言极其神秘。但当航天器可以开始环绕月球飞行之后,人类对月球正面和背面的认识,就已经相差无几了。考察月球的航天器一般是从月球的北极飞往南极,而后重新飞回北极。所以,每次绕月飞行的时候,都有半圈在观测正面,半圈在观测背面。正面和背面可以看得一样清楚、了解得一样透彻。因此,月球背面有外星人的传说,也就不攻自破了。
  人类最熟悉的两个天体,一个是白天的太阳,另一个是晚上的月亮。它们对我们人类的影响似乎不同。万物生长靠太阳,太阳赋予我们光和热。如果离开了太阳,地球上的万物也将不复存在。月亮看起来则要柔和得多,似乎并没有像太阳那样光芒万丈,但月亮实际上对地球和人类也有显著影响,对地球上的其他生物,同样具有不可或缺的影响。
  月亮比太阳离我们更近,在某些方面,甚至比太阳对我们的影响还要大。科学研究曾经发现,月相变化会对地球上的生命演化产生影响,例如可以影响海胆的活动,以及珊瑚的产卵。这种影响同样表现在人体健康和人类生活上,比如古代的占星师和医生甚至利用月亮预测人生命运和治疗疾病,这说明月亮在一定程度上的确会影响人的精神健康和心理活动。夜晚面对月亮时生出的千愁百绪,可能有一定的科学道理。
  在海边生活的人,每天都能看到潮汐现象,海洋每天都会经历2次涨潮、2次落潮。月亮的引力不仅可以引发海水的起伏,还能够引发地球岩石圈的起伏,在整个地球尺度,岩石圈的起伏甚至可以达到每天60厘米,而处于其上的我们却对这种起伏毫无感觉。月球引力还促进了地球本身的演化,包括地震、海啸、火山活动等地质事件的发生频率。我们同样可以想象,在月亮上,地球的引力将对月亮产生更大的影响,但我们现在对这些问题的认识还远远不够。
  抬头看着亘古不变的月亮,人们既可能会想到李白举头望月的浪漫诗句,也可能会想到科学家对月相变化、日食和月食成因的解释、月球表面的环境等。现代科学的发展,不断更新着我们对月亮的认识,比如月球的岩浆活动历史、月球上的矿产资源。2019年1月,嫦娥四号在人类历史上首次成功登陆月背,未来将在月球上建设基地,作为人类走向深空的中转站和演习场。我们对月球和宇宙的认识在不断进步,但是我们对月亮浪漫的想象,并不会因为科技的发展而消失,人类探索月亮的旅程将随着人类发展的历史一直持续下去。
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