宇宙中的生命（翻译版 第3版）

本书内容丰富、资料翔实、图文并茂。阅读本书并不需要经过特殊的科学训练或者有特别的知识背景，读者可以在无数学压力的氛围下理解太空生物学这一新兴的科学领域。实际上，太空生物学涉及的许多问题目前尚无明确的答案，但书中翔实的实验资料和**的科学进展可以让读者在探索那些尚没有答案的科学问题时， 能从科学的角度检验自己的观点。相信在许多方面本书会对读者的心灵有所启迪，一些观点会使读者耳目一新、豁然开朗。

全书分4部分。第Ⅰ部分就探索宇宙中生命做了简介；第Ⅱ部分是关于地球上的生命，主要讨论有关地球上生命问题研究的现状；第Ⅲ部分讨论了太阳系中其他地方存在生命的可能性；第Ⅳ部分讨论了太阳系外的生命问题。

杰弗里·贝内特，1981年毕业于加利福尼亚大学圣地亚哥分校生物物理学专业，获学士学位。1987年在科罗拉多大学博尔德分校获天体物理学博士学位。他以资深访问科学家的身份在美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）
总部工作了两年，创立了ＮＡＳＡ “概念” 资助计划， 开启了资助教师搭乘美国航空航天局的机载天文观测台（包括ＳＯＦＩＡ 机载天文观测台） 项目，并为哈勃空间望远镜和其他空间科学计划开发了大量教育项目。
塞思·肖斯塔克，1965 年毕业于普林斯顿大学物理学系，获学士学位。1972 年在加利福尼亚州技术研究所获天文学博士学位。目前，他是位于美国加利福尼亚州山景城的探寻外星智慧（ＳＥＴＩ） 研究所的资深天文学家。频繁的巡回演讲成了塞思必须做的事情，
他每年要在教育和研究机构做大约70场报告，他还常常就一些天文事件为广播和电视做评论员。他是ＳＥＴＩ 研究所每周一小时的有关科学的广播节目的主持人，该节目是：
我们孤独吗？
霍雷， 哈尔滨工业大学教授， 多年来一直从事中高能重离子碰撞物理学方面的研究。作为主要参加者，
先后完成一项国家自然科学基金重大项目、一项国家自然科学基金重点项目、五项国家自然科学基金面上项目及省自然科学基金和其他有关科研项目的研究任务。

第Ⅰ部分 宇宙中生命的介绍
第1章 生命的宇宙？
1.1 地外生命存在的可能性
1.2 探寻的科学内涵
1.3 搜寻的场所
1.4 新兴的太空生物学
练习与习题
疯狂的电影 阿凡达
第2章 宇宙中生命的科学
2.1 古代关于地外生命的争论
2.2哥白尼革命
2.3现代科学的特征
2.4科学行动的进程
事实与引力理论
练习与习题
宇宙计算2.1 开普勒第三定律
专题2.1 地心说与教会
宇宙环境 图2.15. 哥白尼革命
疯狂的电影 电影里的外星人
第3章 生命的宇宙环境
3.1宇宙和生命
3.2 宇宙的结构、规模和历史
3.3 世界的本质
3.4 物质和能量的宇宙
3.5 科学行动的进程
太阳系形成观念的改变
练习与习题
重要的天文学定义
宇宙计算3.1 一光年有多远
专题3.1 我们是如何得知宇宙正在膨胀的？
疯狂的电影 地球停转之日
宇宙环境 图3.33. 光谱图解
第Ⅱ部分 地球上的生命
第4章 地球的宜居性
4.1 地质与生命
4.2 再现地球和生命的历史
4.3 冥古宙的地球与生命的出现
4.4 地质与宜居性
4.5 气候的调节与改变
4.6 科学行动的进程
月球的形成
练习与习题
宇宙计算4.1 放射性测年法
重要的天文学定义
疯狂的电影 冰河世纪：恐龙的黎明
第5章 地球上生命的特征
5.1 生命的定义
5.2 细胞：生命的基本单元
5.3 新陈代谢：生命的化学
5.4 DNA与遗传
5.5 条件下的生命
5.6科学行动的进程
进化论是科学
练习与习题
重要的天文学定义
专题： 查尔斯·达尔文和进化论
宇宙计算5.1 地球上占统治地位的生命形式
疯狂的电影 星际大战
第6章 地球上生命的起源与进化
6.1 探索生命的起源
6.2 生命的起源
6.3 生命的进化
6.4 撞击与灭绝
6.5 人类的进化
6.6科学行动的进程
人造生命
练习与习题
宇宙计算6.1 瓶中的细菌I：早期生命的教训
电影也疯狂 世界末日
宇宙计算6.2 瓶中的细菌II：给人类的教训
第Ⅲ部分 太阳系中的生命
第7章 搜寻太阳系中的生命
7.1生命对环境的要求
7.2 太阳系的生物之旅：内太阳系
7.3 太阳系的生物之旅：外太阳系
7.4科学行动的进程
航天器对太阳系的探索
练习与习题
疯狂的电影 2001―太空漫游
宇宙计算7.1 开普勒第三定律的牛顿形式
第8章 火星
8.1火星文明的幻想
8.2 火星的现代肖像
8.3 火星的气候历史
8.4 在火星上寻找生命
8.5科学行动的进程
火星陨石
练习与习题
宇宙计算8.1表面积与体积之比
疯狂的电影 火星探测任务
第9章 类木卫星上的生命
9.1 外太阳系的卫星
9.2 木星的伽利略卫星上的生命
9.3 土星附近以及更远处的生命
9.4科学行动的进程
生命所需的化学能
练习与习题
宇宙计算9.1开潮汐力的强度
疯狂的电影 2010：威震太阳神
第10章 宜居性的特征和演变
10.1 宜居带的概念
10.2 金星：潜在宜居性的一个例子
10.3 表面宜居性因素与宜居带
10.4 地球上生命的未来
10.5科学行动的进程
全球变暖
练习与习题
宇宙计算10.1 处于带内的概率
专题10.1： 50亿年
疯狂的电影 时间机器
宇宙环境 图10.12. 全球变暖
第Ⅳ部分 群星之间的生命
第11章 太阳系外的宜居性
11.1 遥远的恒星
11.2 太阳系外行星：发现与启示
11.3 地球稀有的可能性
11.4科学行动的进程
恒星分类
练习与习题
专题 11.1：系外行星的命名
宇宙计算11.1 获取系外行星的质量
宇宙环境 图11.16. 探测系外星系
疯狂的电影 星球大战
宇宙环境 图11.22. 解读赫罗图
第12章 搜寻外星智慧
12.1 德雷克方程
12.2 智慧的问题
12.3 搜寻智慧
12.4科学行动的进程
地球上的UFO和外星人
练习与习题
专题 12.1： 弗兰克·德雷克和他的方程
宇宙计算12.1 能传递信号的外星社会之间的距离
疯狂的电影 接触未来
宇宙计算12.2 SETI探索的灵敏度
第13章 星际旅行和费米悖论
13.1 星际旅行面临的挑战
13.2星际旅行飞船的设计
13.3 费米悖
13.4科学行动的进程
爱因斯坦的狭义相对论
练习与习题
宇宙计算13.1 火箭方程
宇宙计算13.2 时间延缓
电影也疯狂 星际迷航
后记：探索和发现的启示 – 接触

古往今来，人们对生命现象充满了敬畏与好奇。什么是生命？地球上的生命是如何形成的？在浩瀚的宇宙中，人类是孤独的吗？我们是否能移居到宇宙中的其他星球上去？这些谜团启迪着人类的灵感和热情，也促使了探索和研究宇宙中生命的新兴学科———
“太空生物学” 的产生和发展。
本书译自Jeffrey
Bennett和Seth Shostak共同撰写的《Life
in the universe》。能把这两位学术造诣深厚的天文学家撰写的这部书介绍给广大读者，我们由衷地高兴。作者在书中用严谨又通俗易懂的方式引入了理解宇宙中的生命问题所涉及的一些物理学、化学、生物学、天文学以及地质科学的基本概念，并以之来解释自然现象、探讨太空生物学涉及的深刻科学问题。书中概述了探寻和研究宇宙中的生命问题的科学意义，归纳了太空生物学关注的主要研究范畴。在繁星密布的宇宙中，我们生活的地球是目前已知的拥有生命的星球。本书以地球上的生命为出发点，
揭示了地球上生命的本质特征， 讨论了地球上生命的起源、地球环境对生命的意义以及生命产生和进化的现代观点。以此为基础，讨论了太阳系中其它星球上存在生命的可能性和相关研究的进展及其科学意义，进而讨论了太阳系外的生命问题，并为读者展示了星际旅行的前景和面临的挑战。
本书内容丰富、资料翔实、图文并茂。阅读本书并不需要经过特殊的科学训练或者有特别的知识背景，读者可以在无数学压力的氛围下理解太空生物学这一新兴的科学领域。实际上，太空生物学涉及的许多问题目前尚无明确的答案，但书中翔实的实验资料和的科学进展可以让读者在探索那些尚没有答案的科学问题时，能从科学的角度检验自己的观点。相信在许多方面本书会对读者的心灵有所启迪，一些观点会使读者耳目一新、豁然开朗。
对宇宙中生命的探索和研究受到越来越广泛的关注，许多大专院校都开始开设了太空生物学的相关课程，作者撰写本书的目的之一就是为这类课程提供一本教科书。本书不仅是读者拓展知识视野，提升科学素养的优秀读物，也可以用作为高等院校开设通识教育类课程的教材或者用作相关专业学生的入门教材。

整个世界充满了对这重大事件的期许，在无尽的时间长河中，终有一天，那些目前还藏匿于我们思想深处、潜存在我们欲念之中的生灵，会像我们站在脚凳上一样，站立在地球上并笑着将手伸向繁星之中。——赫伯特·乔治·威尔斯

理解地球上生命的问题以及宇宙中地外生命存在的前景，是涉及人类生存的深刻的问题。它可以揭示人类的起源，引领我们去认识人类能够在地球上繁衍生息的原因和机制，激励我们去思考那些可能会在太空中面临的不可思议的可能性。我们把这本书献给所有想参与这种探索的人，并真诚希望知识会帮助人类在面对未来时能采取明智和负责任的行动。——杰弗里·贝内特&塞思肖斯塔克

银河系的大小　

     现在让我们把目光转向银河系。银河系是如此巨大，
它所包含的1000亿颗以上的恒星，即便以1比100亿的比例，也只有一小部分能在地球上展示出来。为了画出银河系的情况，我们把太阳系的大小再用一个十亿分之一的因子加以缩小。在这种比例下，1光年的距离变成了1mm， 而银河系100000光年的直径变成了100m，大概是一个橄榄球场的长度。把一个橄榄球场想象成银河系的微缩模型，银河系的中心位于球场的中场附近。我们整个太阳系就是在20码线附近（对应于银河系中心大约27000光年的实际距离） 的一个显微点。在这个比例下，太阳系距离半人马星座阿尔法星系4.4光年的距离就只有4.4mm了———比你小手指的宽度还要小。如果在这个模型中，你恰好站在太阳系所在的位置的话，在你手臂所及的距离上将存在着100万个恒星系。
    另一个掌握银河系尺寸的方案是想象光传播时间。以地面标准来看，光的传播极其迅速。如果你可以用300000km/s的光速环绕地球运动的话， 你可以在仅仅1秒钟的时间绕地球跑8 圈。但即使以这样可怕的速度，光要穿过恒星之间遥远的距离所需要的时间还是用年来度量，这就是为什么我们要用光年来度量星际间的距离的原因。举例来说，当说到半人马星座阿尔法星系与我们相距4.4光年的时候，这就是说光需要经过4.4年的时间才能从半人马星座阿尔法星系传播到地球。这个事实还有一个令人惊讶的含义：
这意味着我们看不到半人马星座阿尔法星系现在的样子，而看到的只是它在4.4年前的样子， 到达我们的眼睛和望远镜的是它在4.4年前发出的刚刚结束其旅程的光。这一结果还有另外一个重要的应用， 就是与半人马星座阿尔法星系上可能存在的生命进行对话的可能性。我们通常利用无线电波传递信息，无线电波就是光的一种形式，它也以光的速度传播。如果向半人马星座阿尔法星系发送无线电波消息，这个信息到达那里需要4.4年的时间，而任何回复也需要4.4年的时间才能传送回来。你需要对这个对话有非常好的耐心。从你说“
嘿，你好” 到你听到“我很好，谢谢，你呢？”的答复，大概要等待9年的时间。