親愛的有倩同學(xué)：
你好！見字如面。
最近你和弟弟一起去冷湖基地天文臺(tái)，親自觀測(cè)“愛能”小行星，一定很開心吧！
大約像你這么大時(shí)，我曾經(jīng)翻閱到一本科幻小說，書名是《飛向人馬座》，講的是3個(gè)少年，因?yàn)橐馔饫г陲w船里并被拋出太陽系外。
在漫長的五年外太空流浪中，他們克服悲傷和絕望，靠自我學(xué)習(xí)和青春成長，最終自我拯救，返回了地球。
那本小說破損到只剩下大半本，但對(duì)于一個(gè)十二歲的孩子來說已經(jīng)足夠了。
我此生都忘不掉書中寫到的“引力彈弓效應(yīng)”，忘不掉長大了的孩子們駕駛飛船，在關(guān)鍵時(shí)刻堅(jiān)定地加速，擺脫了黑洞的引力，掉頭飛回太陽系。
有倩同學(xué)，我知道你是一位喜歡唱歌的青海土族女孩，還知道你喜歡天空和火箭。
12歲的你多么美好??！未來充滿可能和希望，時(shí)間將徐徐展開，整個(gè)宇宙都將是你的舞臺(tái)。想想看，也許你有機(jī)會(huì)駕駛飛船，奔向月球，奔向火星，奔向人類的下一個(gè)家園。?????
人生像是一座巨大的花園，夢(mèng)想和希望是種子。你不知道哪里種子會(huì)發(fā)芽，但有一天你會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)四處郁郁蔥蔥，繁花似錦，碩果累累。
有倩，你是一位了不起的孩子。你有一位了不起的父親，他守衛(wèi)著山林，獨(dú)自養(yǎng)育著你們姐弟三人。
相信我，他將一直是這個(gè)世界上對(duì)你最好的人。他平靜的外表下有著宇宙間最強(qiáng)烈的愛，這種奇妙的基于生物學(xué)的情感，迄今還沒有在任何一個(gè)別的星球上出現(xiàn)過。
他會(huì)為你對(duì)太空的好奇與向往而自豪。因?yàn)楹⒆邮歉赣H最大的希望，孩子們的夢(mèng)想，就是父母們的夢(mèng)想。
可是，一定會(huì)有人問你：天空虛無縹緲，火箭又不能當(dāng)飯吃，這一切有什么用呢？
壹
仰望星空
有倩同學(xué)，如果你對(duì)上面的質(zhì)疑感到困惑，請(qǐng)不要擔(dān)心。你可以先用據(jù)說是黑格爾的話來回應(yīng)：?????
“一個(gè)民族有一群仰望星空的人，他們才有希望?！?/span>
然而，對(duì)方依然會(huì)繼續(xù)問道：“那又怎樣呢？和你有啥關(guān)系呢？”
這不是一個(gè)容易回答的問題。
在你的此生，會(huì)不斷遇到有人對(duì)你的夢(mèng)想提出懷疑。
有時(shí)候，你甚至?xí)约簯岩勺约骸?/span>
每當(dāng)這個(gè)時(shí)候，請(qǐng)閉上眼睛，深呼吸，讓你熟悉的那個(gè)星空重現(xiàn)腦海。
兩千多年前，戰(zhàn)國時(shí)期的詩人屈原在《天問》寫道：“上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，誰能極之？”
意思是說：天地尚未成形之前，是從哪里來的呢？敏感不分混沌一片，誰能夠探究其中的原因？
這是多么樸素而又敏銳的終極之問啊。
如今我們知道了，宇宙是在過去有限的時(shí)間之前，由一個(gè)密度極大且溫度極高的太初狀態(tài)演變而來的。
根據(jù)2015年普朗克衛(wèi)星所得到的最佳觀測(cè)結(jié)果，宇宙大爆炸距今137.99 ± 0.21億年，并經(jīng)過不斷的膨脹到達(dá)今天的狀態(tài)。
同樣是在兩千多年前，古希臘哲學(xué)家泰勒斯因?yàn)樘珜Ｗ⒂凇把鐾强铡?，結(jié)果不小心跌進(jìn)水坑。人們嘲諷他，認(rèn)為他不務(wù)實(shí)，干不了“有價(jià)值”的事情。
你看，對(duì)“仰望星空”的懷疑，對(duì)科學(xué)和知識(shí)的懷疑，可謂歷史悠久。
泰勒斯決定“反擊”。他憑借自己的天文學(xué)知識(shí)，早在冬天就預(yù)測(cè)到了來年的橄欖大豐收，因此他以微小的成本在米利都和開俄斯島租賃了榨油坊。
由于無人競爭，他成功在來年通過出租榨油坊獲得了大量利潤。亞里士多德由此總結(jié)：
“只要哲學(xué)家們（亦指科學(xué)家和仰望星空的人們）愿意，他們很容易致富；只不過這并不是他們的追求。”
上面這個(gè)典故里不僅有天文，氣象，還有概率，以及金融知識(shí)。仰望星空，不僅是向外探索，還是我們向思想深處的遠(yuǎn)航。
現(xiàn)代人比古人幸運(yùn)得多，我們每個(gè)人都因?yàn)椤把鐾强铡倍芤媪级啵?/span>
全球定位系統(tǒng)被裝入小小的手機(jī)，帶我們回家，并支撐著千百萬的工作崗位，以及萬億級(jí)的經(jīng)濟(jì)效益；
人造衛(wèi)星可以俯瞰大地，配合傳感器和智能軟件，令農(nóng)作物大幅增收；
......
有倩同學(xué)，其實(shí)，假如有人問你為什么“仰望星空”，你壓根兒不必回答。
或者，你可以如《火星救援》的男主角那樣說：
“每天，我都會(huì)去外面看看（火星上）一望無際的地平線，Just because I can.”
沒錯(cuò)，你喜歡仰望星空，僅僅是因?yàn)椤澳憧梢浴薄?/span>
夢(mèng)想是一種能力，希望是一種能力，愛也是一種能力。
只要你仍能仰望星空，就沒什么能打倒你。????
貳
引力彈弓
有倩同學(xué)，這個(gè)世界太有趣了。
我像你這么大時(shí)，從那本不完整的科幻小說里看到了“引力彈弓效應(yīng)”，從此再也沒有忘記。
你馬上就會(huì)從課本上學(xué)到這些知識(shí)啦。
引力彈弓效應(yīng)，又叫重力助推，是利用行星或其他天體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和引力改變飛行器的軌道和速度，以此來節(jié)省燃料、時(shí)間和計(jì)劃成本。
你看，上面的原理圖，像不像一個(gè)彈弓？
在電影《流浪地球》里，為了讓地球飛往比鄰星，需要脫離太陽引力，僅靠人造的發(fā)動(dòng)機(jī)還不夠，于是讓地球借助木星的引力彈弓，達(dá)到了逃離太陽系所需的速度。
在現(xiàn)實(shí)世界里，彈弓效應(yīng)幫助旅行者1號(hào)飛向了宇宙的深處。
旅行者1號(hào)是有史以來距離地球最遠(yuǎn)的人造飛行器，離我們超過230億公里。它也是第一個(gè)離開太陽系的人造飛行器。
旅行者1號(hào)的飛行速度達(dá)到每秒17公里，比現(xiàn)有任何一個(gè)飛行器都要快些。??
它是如何做到的？秘密就是“引力彈弓效應(yīng)”的引力加速。
旅行者1號(hào)離開地球時(shí)，火箭將其加速到第二宇宙速度，從而擺脫了地球引力束縛，飛向地球軌道外側(cè)的太陽系。
然而，這還不夠。要想飛出太陽系，旅行者1號(hào)需要加速到16.7公里/秒，也就是第三宇宙速度。
旅行者1號(hào)的運(yùn)氣太好了，它遇上了176年一遇的天象：木星、土星、天王星、海王星，這四大行星運(yùn)動(dòng)到了太陽的同一側(cè)！
旅行者1號(hào)于1977年9月至1981年12月31日的軌跡圖
如上圖，旅行者1號(hào)在飛經(jīng)木星和土星時(shí)，不僅順便拍照考察，還通過兩次精彩的重力助推，獲得了足以完全擺脫太陽引力的動(dòng)能，其速度達(dá)到了17.46公里/秒！
1990年，“旅行者1號(hào)”經(jīng)過12年的飛行，在距離地球64億公里遠(yuǎn)的太陽系邊緣，回望地球，拍下一張照片。親愛的有倩同學(xué)，你能找出地球在哪里嗎？
讓我們?cè)倏纯茨莻€(gè)光點(diǎn)吧。它就在這里。那是我們的家園。那就是我們。你所愛的每一個(gè)人，你認(rèn)識(shí)的每一個(gè)人，你聽說過的每一個(gè)人，曾經(jīng)存在過的每一個(gè)人，都在這里度過了他們的一生......人類歷史上的每一個(gè)圣人和罪人，都生活在這里——一粒懸浮在陽光中的微塵。
叁
一千個(gè)億
旅行者1號(hào)的宇宙探險(xiǎn)，仿佛是一場(chǎng)接力賽。
人類對(duì)星空的探索，也是如此。
早在春秋末戰(zhàn)國初，墨子提出：宇宙是一個(gè)連續(xù)的整體，個(gè)體或局部都是這個(gè)統(tǒng)一的整體的組成部分。他把時(shí)間定名為“久”，把空間定名為“宇”，并認(rèn)為連續(xù)的時(shí)空是由時(shí)空元所組成。
約在公元145年，托勒密將希臘人用以估算天體位置的各種天文觀點(diǎn)和方法匯編成《天文學(xué)大成》。他認(rèn)為地球居于宇宙的中心，而月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星均圍繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。
繪制于唐中宗時(shí)期（公元705-710年）的敦煌星圖是世界上現(xiàn)存星圖中最古老、星數(shù)最多的星圖，圖上有星星1339顆。
1066年，沈括涉足天文研究，改進(jìn)天文儀器，并對(duì)歷法進(jìn)行修訂與發(fā)展，首倡《十二氣歷》。
生于1473年的哥白尼提出了宇宙日心說，指出宇宙真正的中心是太陽，而不是地球。
開普勒深受哥白尼日心模型的吸引。他的研究又引起了第谷·布拉赫的注意，后者20年如一日地進(jìn)行天文觀測(cè)。
1609年，開普勒將研究成果寫進(jìn)了《新天文學(xué)》一書中，提出所有行星軌道均呈橢圓形的觀點(diǎn)。
隨后，伽利略用自制的天文望遠(yuǎn)鏡，看到月球表面和地球一樣分布著山丘平原，這與亞里士多德想象中規(guī)則平滑的天球截然不同。
1642年，伽利略辭世的第二年，牛頓出生了。長大成人后，他給出了一個(gè)能夠解釋月球、行星運(yùn)動(dòng)的物理框架，以引力理論為歷代仰望星空者的探索之旅畫出了完美的閉環(huán)。
一代又一代人，以其卓越的大腦，和仰望星空的好奇，一點(diǎn)點(diǎn)揭開宇宙的神秘面紗。????????
有倩同學(xué)，我想告訴你一個(gè)神奇的數(shù)字：1000億。
以下，是我眼中最為神奇的三個(gè)1000億：
1、有種估計(jì)認(rèn)為，宇宙中有1000億個(gè)星系，每個(gè)星系有1000億顆恒星；
2、人的大腦里約有860億個(gè)神經(jīng)元，接近1000億；
3、地球上活過的人，總共加起來也是1000億。????????????
也許我們只是生活在宇宙之間一個(gè)微不足道的小小星球之上，也許我們每個(gè)人的壽命相對(duì)宇宙的138億年短暫到無以言表，但是全體人類以某種神奇的方式聯(lián)系在一起，彼此相連，代代相傳，一步步走入了太空的深處。
肆
太陽之帆
親愛的有倩同學(xué)，在如今這個(gè)即時(shí)信息時(shí)代，謝謝你允許我用一種古老的方式給你寫信。
歷史上曾經(jīng)有很多偉大時(shí)刻，發(fā)生在人和人之間的書信中。
例如1610年，開普勒寫給伽利略的一封信中。當(dāng)時(shí)他發(fā)現(xiàn)，彗星的彗尾指向與太陽相反的方向，于是覺察到也許彗星從太陽那里獲得了什么動(dòng)力。他在信中寫道：
“假如船或帆能捕獲天上的微風(fēng)，就會(huì)有人勇敢地踏入那片虛空。”
1862年，科學(xué)家麥克斯韋提出光具有動(dòng)量和能量的理論。
1865年，科幻作家凡爾納設(shè)想了太陽帆的概念。
多年以后，人類終于發(fā)明出真正的太陽帆，原理是：移動(dòng)的光子打在任何反射面上，其動(dòng)量會(huì)給物體施加一個(gè)很小的力。
太陽帆的神奇之處在于，盡管該推力很小，卻源源不斷，從而令飛船的加速有一個(gè)驚人的復(fù)利效應(yīng)。
前幾天，天文學(xué)家說發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“高度宜居”的行星，離我們只有4光年。埃隆·馬斯克回復(fù)道：幾乎就是隔壁。
可觀測(cè)宇宙的半徑為460億光年。所以4光年的確不算太遠(yuǎn)。
我們需要多久能飛抵該星球呢？
按照旅行者1號(hào)的速度，飛一光年需要17500年，飛到該星球共需要6萬年左右。
但如果使用太陽帆，通過光子持續(xù)作用的復(fù)利效應(yīng)，理論上能夠加速到光速的五分之一，所以20年就能到這個(gè)宜居星球。
的確很近！
有倩同學(xué)，太陽帆的神奇原理，告訴了我們一個(gè)在宇宙和人世間通行的秘密：
有些時(shí)候，只要我們每次都做一點(diǎn)點(diǎn)，每個(gè)人都做一點(diǎn)點(diǎn)，只要持續(xù)下去，就會(huì)創(chuàng)造驚人的奇跡。
如此幸運(yùn)
有倩同學(xué)，你相信有外星人存在嗎？
物理學(xué)家費(fèi)米曾經(jīng)問道：
如果銀河系存在大量先進(jìn)的地外文明，那么為什么連飛船或者探測(cè)器之類的證據(jù)都看不到？
這就是著名的“費(fèi)米悖論”，闡述的是對(duì)地外文明存在性的過高估計(jì)和缺少相關(guān)證據(jù)之間的矛盾。
“宇宙驚人的年齡和龐大的星體數(shù)量意味著，除非地球是一個(gè)特殊的例子，否則地外生命應(yīng)該廣泛存在?！?/span>
銀河系里大約有1000億-4000億個(gè)恒星，大約是地球上所有沙子數(shù)量的一萬倍。從概率的角度看，是不是多少應(yīng)該有一些和地球類似的行星，能夠出現(xiàn)智能生命？
地球的年齡是45.4億年，宇宙的年齡約為138億年。那么，假如有行星出現(xiàn)了智能生命，并且比人類早幾億年，會(huì)不會(huì)已經(jīng)發(fā)展出驚人的文明了？????
可是，他們?cè)谀膬耗兀?/span>
對(duì)于這個(gè)問題，有很多解釋，例如“大過濾器”理論，例如德雷克公式，還有小說《三體》里的“黑暗森林理論”。
不管是哪一種解釋，至少有一點(diǎn)可以肯定：
地球如此幸運(yùn)，人類如此幸運(yùn)。???
你我也是如此幸運(yùn)。
宇宙間有那么多行星，可迄今為止，我們所知恰好適合生命存在的地方，只有一個(gè)地球。??????????
諸多幸運(yùn)的因素結(jié)合在一起，造就了我們這個(gè)世界。
太陽，每秒會(huì)爆發(fā)出相當(dāng)于4.5萬億顆原子彈的能量，一小時(shí)發(fā)送給地球的能量，比整個(gè)世界一年消耗的能量還要多。
在太陽的核心，核反應(yīng)釋放的光子成為星光，經(jīng)過八分多鐘，旅行一億五千萬公里，來到我們的星球。
每一片單獨(dú)的綠草葉，每秒都會(huì)吸收一億億個(gè)光子。植物捕捉了太陽的能量，喂養(yǎng)了動(dòng)物，萬物得以生長繁衍。
月亮，讓地球自轉(zhuǎn)的速度也慢慢降下來，從過去的8小時(shí)一圈，變成現(xiàn)在的24小時(shí)一圈。否則，地球表面會(huì)有無數(shù)的超強(qiáng)風(fēng)暴，令生命無法生存。
月亮令地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的平面之間，有一個(gè)約23.5度的夾角。正是因?yàn)檫@個(gè)完美的角度，創(chuàng)造出分明的四季。????????
在整個(gè)太陽系，只有地球如此幸運(yùn)。例如在火星，冬季有超過四分之一的大氣層會(huì)被凍成固體，而夏天因增加的熱量造成的嚴(yán)重沙塵暴，則會(huì)將整個(gè)行星吞噬掉。
那么大的宇宙，那么隨機(jī)的星云、星光、星塵，偏偏誕生了給生命以可能的地球；
那么漫長的45億年地球時(shí)光，人類文明不過五千年，你我偏偏在此刻來到這個(gè)星球（請(qǐng)寬容我的“人擇原理”）。
親愛的有倩同學(xué)，在整體人類的巨大運(yùn)氣面前，太陽、地球、月球、大氣層、四季、水分，這些要素可能占到我們得以存在的基礎(chǔ)概率的99.99999%，甚至更大。
然而，我們卻忽視這些最大、最基礎(chǔ)的已知條件，為那些微不足道的連0.00001%的重要性都不到的事情去計(jì)較，去苦惱。
《理想國》里說，我們總是東張西望，唯獨(dú)遺落了很重要的東西，這就是為什么我們至今難以如愿以償。
如果我們能以更大的尺度來思考這個(gè)世界???，如果人類以更長的時(shí)間來來孕育希望，這個(gè)星球會(huì)不會(huì)變得更美好？我們大家會(huì)不會(huì)更幸福？
進(jìn)而，星空之下的人世間，具體生活中的每個(gè)人，也許更能感知到來自1.5億公里之外的光子的溫暖。
有倩同學(xué)，我們都是由星塵之間的原子依照某種秩序重組而成，由每個(gè)人大腦中860億個(gè)神經(jīng)元涌現(xiàn)出來的意識(shí)，互相喚醒，彼此感動(dòng)，在共同的星球上行動(dòng)，遨游于史詩般的宇宙律動(dòng)中。
終有一天，人類會(huì)經(jīng)由月球、火星，或是別的中轉(zhuǎn)站，奔向更遠(yuǎn)的地方。
愛能星球
包有倩，土族，12歲，是平安區(qū)某校六年級(jí)的一名小學(xué)生，也是阿里巴巴公益平臺(tái)所支持的“壹基金溫暖包計(jì)劃”的受益人。6月8日，她還是被阿里特派員帶去國家天文臺(tái)冷湖觀測(cè)基地，實(shí)現(xiàn)和科學(xué)家、星空攝影師一起討論“天文和星空”夢(mèng)想的人。
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