序幕
从微观世界到浩渺宇宙

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（Antony van Leeuwenhoek）1，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（Nicolaus Copernicus）出版了《天体运行论》（De revolutionibus orbium coelestium），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（Galileo Galilei）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（Johannes Kepler）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（Isaac Newton）出版了他的不朽巨作《自然哲学的数学原理》（Philosophia Naturalism Principia Mathematica，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”，而这一性格特征最终促使他留下了大量的观察与著作遗产，这些都是关于他最伟大的发现——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（Robert Hooker）2所写的伟大著作——《显微制图》（Micrographia）3。《显微制图》是羽翼未丰的英国皇家学会的第一本重要出版物，第一本畅销的科学著作，内容丰富而详细，是最令人难以置信的、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4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最好的显微镜，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5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，最好的情况甚至可以放大到500倍（见图0-1）。

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6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7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8，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9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，使人类第一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，其绝对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10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。

公平地说，这当中有部分原因是，当时人们尚未认识到微生物与他们的生活之间的真实关系。直到又一个200年后，也就是19世纪中期11时，人们才真正意识到细菌会引发疾病。在那之后的又一个世纪，人们才意识到这些微观世界的“居民”如何成了人类基本组成的一部分，成亿地群居在人的肠道内，与人的生理构造密不可分。即使到了现在——21世纪，我们也才刚刚开始了解这一引人瞩目的共生。

17世纪，列文虎克发现的微生物的地下世界仅被当作有趣的事实为世人所接受，很大程度上与人类的宇宙重要性并无关联。这一狭隘的观点不仅仅是时代的产物，它还反映了一种偏好，这种偏好深深地根植于人类奇特而又强大的心理，涉及人类最基本的进化史和生存本能。这是一种延续至今的行为，一种自动假设人类及其存在的意义凌驾于其他所有事物之上的偏好，丝毫不管摆在人类眼前的证据。

文化一定会发生变化，会改变人类对自然环境和共同居住者的尊重程度，但大部分人认为，人类整体的重要性远超出其渺小。这种唯我论的行为一再出现，尽管人类也一直想要知道自己是为何并如何存在的。也许我们感觉到，这些问题打开了某种场景的大门，让我们置身于流逝的宇宙时间和无关紧要的碎片构成的虚幻之中。最关键的证据莫过于哥白尼定律了，它证明了太阳而非地球占据了宇宙中心，自转的地球和其他行星一样，围绕着这颗炙热的球体旋转。这一世界观断言，人类并非所有存在的中心，人类并不“特殊”。事实上，我们和某些其他生物一样平凡无奇。

的确，在过去的500年里，科学见证了人类的重要地位比历史上其他任何时期都动摇得厉害。现代光学、天文学、生物学、化学和物理学的交叠变革揭示出人类只占据自然世界的一小部分；我们通常意义上的世界既不是微观世界，也不是宇宙，而只是这两者之间很狭窄的地带。现在是21世纪，我们正站在颠覆性事件终点的风口浪尖上，来探索生命是否存在于地球之外的其他星球的真正可能性。我们也许会发现，人类终究就像代尔夫特湖中一滴水里的微生物一样，只占据了亿万世界中的一个而已。或者人类在宇宙中是孤独的，在大张的时间与空间之缝，人类不过是身处这个巨大裂缝的一个小小的孤独群体。

最令人惊奇的是，我们现在有理由相信，这些可能的结果与另一个更深层的问题相关：人类所在的宇宙本身，是否只是那些从最基本概念的真空中诞生的无数宇宙实体之一？这种想法绝对让人头晕目眩，与列文虎克第一次看到微观世界时产生的令人眩晕的感觉一样。

《如果，哥白尼错了》这本书主要讲述我们如何得到这些问题的答案；探索、理解我们的宇宙意义是如何取得实际的进展的，以及在此过程中我们如何挑战了诸多成见与自负。我会论证目前已经可以得出的一些结论，并展示一个方法，表明它如何使我们对宇宙中生命的认识超越当下，达到更高的洞察力水平。

得到问题答案的关键是，要非常仔细地将最伟大的定律之一分解剖析，以服务于科学与哲学。这种想法的根源是朴素的，它们不过是我们对头顶这片天空白天与黑夜的体验。

我们会分析哥白尼提出的非中心现实如何合乎逻辑又令人信服，因为它有效地解释了太阳、月球以及天空中行星的运动，并且比以往的理论更加直白浅显地解释了这一切。但对和哥白尼同时期的很多人来说，这是个恐怖的观念。这一观念在神学上毫无吸引力，因为它暗示了人类并不重要，而且这一观念的某些部分在科学上也令人反感：它挑战了主流宇宙力学分析的核心思想。

随着时间的流逝，人类将非中心化观念扩展得更远。我们现在认为，任何取决于特殊起源或独特视角的科学理论从根本上说都是有问题的。这非常合理。如果这些归纳总结不是真的，适用于你的物理定律可能并不适用于你住在城里另一边的朋友，这是与我们所知的所有事都背道而驰的一种可能。然而，正如我接下来将讨论的，哥白尼定律作为普遍科学问题的一个包罗万象的指南，可能已经走到它能发挥作用的尽头了。

确实，当人类不再是宇宙中心并且现在已经知道宇宙无中心时，我们似乎在宇宙中占据了一个非常有趣的位置——在时间、空间及规模上。此前，关于这些有过大量讨论，有的最终假设地球是非常特殊的“罕见物”，特别是考虑到智慧生物技术上的发展。这个结论很极端，然而我并不相信它已被令人信服地证实。我会告诉你们原因。

尽管如此，环境的特殊性（我们在微生物世界与宇宙之间的地带，在绕着一颗年龄适当的恒星旋转的岩石行星上）依然对人类在宇宙中意义的推论，以及我们搜索宇宙中其他生命的方式影响最大。人类自身宇宙“位置”的特殊性也提供了重要线索。为了能够在确定的宇宙状态下实现真正有效的科学进展，我们必须找到一种方式，一种能够看到自身之平凡的方式。我将展示一种方法来实现这一点。

寻找人类的宇宙意义，解决哥白尼式平凡与我们认为的特殊之间的矛盾，这样的探索将带领我们从地球最久远的历史到达最大限度的未来，到达我们所在星系的行星系统；带领我们从天文学的伟大宇宙到达生物学的微观世界；也将带领我们到达宇宙起源科学研究的前沿——通过数学魔法与对自然的精妙观察进行的探索；还将引导我们坚定地审视自身所在的特殊的环境，以及人类在宇宙中的地位。