如果哥白尼错了

这一切都始于一滴水。
身为窗帘商人，同时也是位正在成长的科学家的安东尼·列文虎克（Antonyvan
Leeuwenhoek），此时正紧闭着一只眼，另一只眼专注地用一个由一小片碱石灰玻璃制成的
镜头看着什么。在这个亮晶晶的小东西的另一头，是一滴湖水的样本，是他前几天在荷兰代
尔夫特市郊游时舀回来的。当他调整仪器，放松眼睛重新聚焦时，列文虎克突然发现自己一
头栽进了一个全新的世界，一个充满异域风情的都市。
在这一滴水的世界内，遍布着蜷曲的螺旋状物体、蠕动的斑点和带有细长尾巴的钟状生
物，它们摆动着、回转着，忙碌地游来游去，对正注视着它们的列文虎克视而不见。这一切，
列文虎克之前从未见过。这是令人震惊的一幕。此时，列文虎克不只是一个渺小的人，还是
一个如宇宙般宏大的巨人，观察着另一个不包含他的世界。如果这滴水能够自成一个宇宙，
那么另一滴，再一滴，以及地球上所有的水滴呢？
这一年是1674年，正处于西方科学与思想发生深刻变化的时期。一个多世纪以前，波
兰科学家、博学家尼古拉·哥白尼（NicolausCopernicus）出版了《天体运行论》（De
revolutionibusorbiumcoelestium），开启了“天球的革命”。在该书中，哥白尼提出了他已
完成的宇宙日心说模型，将地球从宇宙的中心移到了次一级的位置，表明地球自转并围绕着
太阳公转——这次降级将重新书写人类这一物种的科学史。
几十年后，意大利人伽利略·伽利雷（GalileoGalilei）发明创造了望远镜，并观测到了
木星的卫星和金星的相位，进而说服了自己，哥白尼的观点是正确的——彼时，伽利略的观
点被视为异端邪说，当其受到罗马宗教裁判所的审查时，伽利略付出了高昂的代价。同时代
的德国人约翰尼斯·开普勒（JohannesKepler）通过罗列出行星轨道、包括地球本身的轨道
而更进一步，表明轨道并非完美的圆形，而是偏心椭圆，使得当时关于宇宙的所有观念都变
得站不住脚。而从我们知道的列文虎克凝视水滴的那一时期往后推十几年，伟大的英国科学
家艾萨克·牛顿（IsaacNewton）出版了他的不朽巨作《自然哲学的数学原理》（Philosophia
NaturalismPrincipiaMathematica，常简称为《原理》），提出了万有引力定律和牛顿力学，
而这些理论将在不知不觉中使太阳系和宇宙的排列呈现出一种朴素的美，无须遵照物理学和
数学之外的任何指引。无论以哪种标准评判，这一时刻都是人类历史上独一无二的。
安东尼·列文虎克于1632年出生于代尔夫特，来到了这个每天都变化万千的世界。他
的童年时代相当平凡。除了基础教育，列文虎克并没有接受更多特别的教育。作为一个年轻
人，他很快将自己打造成了一个从事亚麻织品与毛织品交易的成功商人。列文虎克也是一个
充满好奇心、有着广泛兴趣的人，有一次他描述自己“渴望知识”，而这一性格特征终促
使他留下了大量的观察与著作遗产，这些都是关于他伟大的发现——微观世界的。
1655年，列文虎克得到了一本英国科学家罗伯特·胡克（RobertHooker）所写的伟大
著作——《显微制图》（Micrographia）。《显微制图》是羽翼未丰的英国皇家学会的
本重要出版物，本畅销的科学著作，内容丰富而详细，是令人难以置信的、包含万物
放大纹理图的聚宝盆——从昆虫到矿物、鸟羽及植物。它是从另一双眼睛——显微镜下看到
的世界的图集。
这种利用一系列镜片放大事物的技术在大约16世纪晚期刚刚出现。组合型显微镜使目
光敏锐、思维敏捷的胡克能够绘制出所有这些不可思议的东西，仿佛它们就在每个人的眼皮
底下。但即使是胡克所拥有的好的显微镜，也只能放大10～50倍。更深的底层可能会有什么呢？对列文虎克来说，这一谜团引发的好奇心让他无法抗拒，于是他开始自学必要的光
学技术，来探索这个神秘的未知世界。
直至今日，人们对于列文虎克究竟如何制造出他的显微镜尚存疑惑。他本人对这一切讳
莫如深，颇具戏剧性的是，他总在家里大门紧闭地忙碌着。但从他遗赠给英国皇家学会的仪
器和拜访过他家的客人的说法来看，我们知道，他主要的成果是打磨得十分微小的、完美的
玻璃珠——可能通过将玻璃纤维拉长、融化并将尾端黏合在一起的方法制得。然后他将这些
球形镜片以毫米级的焦距安装在带有螺旋状的悬臂的小黄铜板上，这使得样本能够正好处于
镜片前。将这样一块平板置于眼前，列文虎克能够获得惊人的放大倍数，好的情况甚至可
以放大到500倍。
列文虎克制作了不止一个或几个显微镜，在创新爆发的时代，他制作了超过200个显
微镜。事实上，他几乎为所有他想要研究的对象都制作了一个显微镜，并且每一次都是量身
打造。因此，几年之后，1674年9月的一天，这位商人可以将这滴命中注定的水放在为它
量身定制的显微镜观测台上。
列文虎克对光学的过人天赋将他带到了微观世界，而非外太空，这可能也是一段相当令
人震惊的旅程。在这些水滴里，他发现了当时尚不为人所知的生物组织。它们太小，难以用
肉眼看到，从而躲开了人类的窥视。列文虎克很快就意识到，如果这些微小的生命形式能够
在一滴水中存活，那么它们就可以在任何地方存活，于是他将自己的观察扩大到了其他领域。
这些“其他领域”包括极少受到关注的人类嘴巴的角落和缝隙、黏糊的唾液，以及人牙
齿上的斑块。将这些样本放在镜头下，列文虎克发现了更多的东西：几十、几百、几千个更
小的“微生物”在令人相当厌恶的“海洋”中欢快地游动着。这些各不相同而又充满活力的
生物，使人类次实现了对细菌这个单细胞物种的惊人一瞥。而如今我们已经知道，细菌
存在于地球上大多数的生物体内，其数量和多样性超过其他一切事物，正如它们在过去
的30亿～40亿年内一样。
我常常会思考，当列文虎克看到这些蜂拥而至的“微生物”时会有何感受。不难想象，
他一定很惊奇——列文虎克的笔记和著作显示，他对能够揭露之前所有人都看不到的世界满
怀欣喜，而且他花费了随后几年的时间来探索和记录越来越多的标本和样本。但列文虎克是
否曾经想过，这些游动、旋转的小生物也在回望着他呢？他是否好奇，那滴水里的占领者会
不会正在忙着证明它们是宇宙的中心，并试图推导出它们所在世界的力学也可能包括正在注
视着它们的那双巨大的眼睛？
并没有什么证据能证明列文虎克考虑过这些问题。人们当然对这样的发现感到很激动，
但也没有太多现象表明列文虎克或者当时的任何人思考过任何的宇宙意义。在我看来相当不
可思议的是，当时竟没有人冲到大街上喊出这一新闻：“我们并不孤单！我们周边充满了小
生物！”似乎当时的人们并不认为，他们在宇宙中的地位会因为基于显微镜的发现而发生翻
天覆地的变化——即使有人揭露了一个并不包含人类自身的现实世界。

●你是否具有哥白尼情结？
怎样理解生命的诞生、存在和意义？
地球与人类是独一无二的吗？
如果，哥白尼错了呢？
如果人类并不是宇宙中*的生命，我们又该何去何从？
……
关于我们的宇宙，我们的世界，我们的生活，我们的时间等一切秘密，也许远远超乎想
象，《如果，哥白尼错了》将为你解开这个存在已久的谜团。
●16世纪，哥白尼建立日心说，将地球从其在宇宙中的独特地位降级为平庸之辈，开启了
一场科学革命。几个世纪以来，这种思想一直影响着我们。然而，新近的研究结果暗示人类确
实生活在一个特殊的地方，在一个特殊的时间，作为一系列不可能事件的产物。这对哥白尼的
原理提出了挑战。所以，哥白尼真的错了吗？
●从微小的微生物到远离地球的系外行星,*天体生物学家凯莱布·沙夫将带领我们进行
一场科学探险，为寻找人类在宇宙中的未来和意义提供一种新的可能。

凯莱布·沙夫
●哥伦比亚大学天体生物学系主任，主要研究系外行星、外行星以及地外生命。力图为人类找
到可以孕育可识别生命的行星，并探测生命的存在。
●出生于英国，先后获得杜伦大学物理学学士学位、剑桥大学天文学博士学位，之后在美国
NASA戈达德太空飞行中心和位于马里兰州的太空望远镜科学研究所从事X射线天文学和观测
宇宙学的博士后工作。
●全球知名科普作家，爱德华·威尔逊科学写作奖、钱布利斯天文学著作奖获得者，著有多本畅
销书和多篇科普文章。

前言从微观世界到浩渺宇宙
PART1独一无二的我们
01如果，哥白尼错了
天球的革命
宇宙不是永恒不变的
我们不是宇宙中的
02十亿年的狂欢
太阳系，也只是微光中的尘埃
恒星的形成
陨石，古老的岩石
太阳系如何诞生，真正的起源
银河系观察者视角
思索人类在宇宙中的位置
03比邻而居
行星又小又暗淡
欢迎来到地外行星联盟
探寻生命的信号
04伟大的错误
想象每一种未来
随机构建1000个虚构系统

我们只是一叶扁舟
PART2生命是复杂的，也是稀有的
05生命的算法
微生物引擎，不断重复的调整
交替的自给循环
生命的乐高，我们生活在碳化学的宇宙中
我们确实是“我们”
智力，迄今为止伟大的生存策略之一
06宇宙平原的捕猎者
贝叶斯定律，寻找其他生命可能性的启示
我们是孤独的，还是到处都是生命？
飞出地球
PART3地球与人类存在的第三种意义
07这里发生的事与众不同
概率审查与随机性
现实本身的性质问题
08我们是谁，我们的诞生与存在
生命本身的基本性质
宇宙混沌与生命的平衡
不断变化的概念生命
地球上的生命没有明显的特别之处
直面哥白尼情结
致谢

●你是否具有哥白尼情结？
怎样理解生命的诞生、存在和意义？
地球与人类是独一无二的吗？
如果，哥白尼错了呢？
如果人类并不是宇宙中*的生命，我们又该何去何从？
……
关于我们的宇宙，我们的世界，我们的生活，我们的时间等一切秘密，也许远远超乎想
象，《如果，哥白尼错了》将为你解开这个存在已久的谜团。
●16世纪，哥白尼建立日心说，将地球从其在宇宙中的独特地位降级为平庸之辈，开启了
一场科学革命。几个世纪以来，这种思想一直影响着我们。然而，新近的研究结果暗示人类确
实生活在一个特殊的地方，在一个特殊的时间，作为一系列不可能事件的产物。这对哥白尼的
原理提出了挑战。所以，哥白尼真的错了吗？
●从微小的微生物到远离地球的系外行星,*天体生物学家凯莱布·沙夫将带领我们进行
一场科学探险，为寻找人类在宇宙中的未来和意义提供一种新的可能。

凯莱布·沙夫
●哥伦比亚大学天体生物学系主任，主要研究系外行星、外行星以及地外生命。力图为人类找
到可以孕育可识别生命的行星，并探测生命的存在。
●出生于英国，先后获得杜伦大学物理学学士学位、剑桥大学天文学博士学位，之后在美国
NASA戈达德太空飞行中心和位于马里兰州的太空望远镜科学研究所从事X射线天文学和观测
宇宙学的博士后工作。
●全球知名科普作家，爱德华·威尔逊科学写作奖、钱布利斯天文学著作奖获得者，著有多本畅
销书和多篇科普文章。

《如果，哥白尼错了》讲述了一个抒情、动人的故事，揭示了当我们探索宇宙的真正奇迹，包括
“人类在宇宙中是否是孤独的”这个迷人的问题时，我们是如何开阔思维来欣赏宇宙的渺小的。凯莱布·沙夫强调了宇宙中存在其他生命的可能，但同样重要的是，我们可能会找到新的方法来
探索宇宙中是否存在生命。这场伟大的智力冒险之旅表明，科学进步要求我们超越进化赋予人类
的直觉，让自然成为我们的向导。
——劳伦斯·M.克劳斯
美国著名理论物理学家，亚利桑那州立大学教授，
畅销书《无中生有的宇宙》作者
《如果，哥白尼错了》解开了一个困扰我们良久的谜团:地球生命的宇宙意义是不是微不足道的？
凯莱布·沙夫总结了目前关于生命起源的争论，并解释了“地球中心论”的观点是如何被*的
发现改变的——银河系中有数百万颗类地行星。他将自己的研究主题置于宏大的历史背景中，
以一种引人入胜、平易近人的风格创作出本书。
——马丁·里斯
英国知名天体物理学家、宇宙学家，英国皇家学会前主席、历任皇家天文学家
在《如果，哥白尼错了》一书中，凯莱布·沙夫向读者展示了天体物理学和形而上学正处于现代
外星生命探索的前沿。从一滴水的世界到无限遥远的恒星及行星轨道，在这场全景之旅中,凯莱
布·沙夫重塑了一个富有远见的说法：关于我们在宇宙中的位置、我们的世界、我们的生活、我
们的时间等一切，可能远超大多数科学家的想象。读完这本书，你会发现人类是为什么以及如何
处于宇宙意义的风口浪尖的。
——李·比林斯
科学记者，《50亿年的孤寂》的作者