布赖恩 考克斯：我们为什么需要探索家？

现在我们处在 经济危机困难重重的时刻。 这种情况下， 首当其冲的受害者， 我认为是各种各种的公共开支， 但更加命悬一线的 是科学方面的公共开支， 特别是以好奇心为导向的科学 与探索。 因此我想用15分钟来说服你， （削减科学开支）是 相当愚蠢的。

为了叙述一下背景 我要给你们展示——我并不是要 让你们看到TED有史以来最糟糕的幻灯片， 但这是有点乱。 （笑声） 但这并不是我的错，这是从《卫报》那弄来的。 这很清楚的展示了， 科学的花费。 因为我要说服 继续给以好奇为导向的科学与探索提供资金， 所以我得告诉你它的花费情况。 这是个游戏，叫做”找出科学预算来“。 这是英国政府开支图。 你看，一年一共是6千2百亿英镑。

科学预算在- 看左边，有个紫色的圈圈 还有黄色的圈圈。 科学预算就是那个大黄圈圈 旁边的一个小圈圈。 是6千2百亿英镑中的 33亿英镑。 在英国， 从医疗研究，空间探索， 我工作的地方，日内瓦的CERN，粒子物理学， 到工程，甚至是艺术和人文， 给这一切提供资金的， 就是那33亿英镑，那个小得不能再小的黄圈圈， 在屏幕左上角的橙色圈圈旁边。 这就是我们争论的对象。 顺便一提，这个比率， 同美国，德国和法国是一样的。 全部科研在经济当中， 公共拨款的， 占GDP的百分之0.6. 这就是我们所说的。

首先我要说的是， 这是来自于“太阳系的奇观”， 我们对太阳系和宇宙的探索 展现给了我们无与伦比的美丽。 这张照片是 在我们拍完“太阳系的奇观”之后， 卡西尼号太空探测器在土星附近发回来的。 因此它没有在那个系列里面。 这是恩克拉多斯卫星。 角落里那个巨大的白色的范围 就是土星， 是这张图片的背景。 那里的新月形就是恩克拉多斯卫星， 差不多和不列颠诸岛一样大。 直径有500千米。 一个很小的卫星。 多么美丽，多么令人着迷—— 顺便我要说下，这是张未经过处理的图片。 是黑白的，从土星轨道发过来的。

很美丽的地方是，又可以在这里看到 一些微弱的 像烟雾一样的鬼火 冉冉升起。 我们在“太阳系奇观”中就是这样用视觉展现的。 多么漂亮的图片。 我们发现了那些微弱的鬼火 其实在这个小卫星的表面上突起 的冰泉 它本身就很美丽和令人着迷， 但我们认为使那些冰泉运动的 背后的机械 要求在这个卫星的地面之下， 有液态水组成的湖泊。 这很重要，因为， 在我们的星球，地球上， 能够找到液态水的地方， 我们能找到生命。 因此，能找到足够的证据 证明离地球7亿5千万英里远的卫星 的地表之下有着液态水的存在 是相当惊人的。 我们基本上是说 也许这是太阳系里的又一个生命的摇篮。 这是张图片，我只是想要展示这张照片。 又是一张恩克拉多斯卫星的照片。 这是卡西尼号飞到它下面时拍的。 因此靠得很近， 离卫星表面只有几百千米。 这也是一张冰泉的真实照片， 无比美丽。

但这不是太阳系最有可能有生命存在的星球。 最有可能的是这个地方， 木星的一个卫星，欧罗巴。 同样，我们得飞到木星系统 才能了解这个卫星，同大多数卫星一样， 只不过是个没有生气的岩石球。 它事实上是个冰球。 看看欧罗巴卫星的地表， 是一层很厚的冰面，大概有一百千米深。 通过检测 欧罗巴卫星是怎样 同木星的磁场相互作用的， 和研究你在这种图片上可以看见的 冰面上的裂缝 我们很肯定的推测 欧罗巴的整个地表下， 有着像海洋一样的液体环绕着。 冰面之下，有着大量的液体。 我们认为，可能有几百千米深。 我们认为是咸水，就意味着 木星这颗卫星上的水， 比地球上所有海洋里的水还要多。 因此，木星周围的一个小卫星 可能是我们所知的 地球之外的 最有可能找到生命存在的星球。 了不起的发现。

对太阳系的探索 让我们发现了太阳系的美丽。 也为回答人们会问的最深远的问题之一 指明了道路。 这个问题就是，“宇宙里，我们是孤独的吗？” 除了让人们称奇之外，探索和科学 还有其他的作用吗？ 有的。 这是一张非常著名的照片， 在我的第一个圣诞夜是拍摄的， 1968年的12月24日。 那时我大约只有八个月大。 是由阿波罗八号 绕到月亮背面时拍摄的。 阿波罗八号上看到的地球升起来。 很著名的照片，很多人说过， 正是这张照片拯救了1968年， 那时动荡不安的一年—— 巴黎的学生暴乱， 越南战争的巅峰。 很多人这样评价这张照片， 戈尔在TED的讲台上多次说起 是因为这张照片，可以说是 环保运动的开端。 因为，那是我们 第一次看见地球， 不是一个牢固的，固定的 不可摧毁的地方， 而是一个很小，看上去很脆弱的星球， 悬挂在一片漆黑的宇宙空间之中。

关于太空探索和阿波罗计划， 很少提起的是 它给经济作出的贡献。 我是说，你可以论述它是多么美好 多么了不起的成就， 拍了这样的照片， 但它耗资巨大，不是吗？ 事实上，有人做过了许多 经济效益的研究， 阿波罗计划的经济影响。 最大的一次是在1975年由大通计量经济学进行的。 结果显示，花在阿波罗计划上的每一美元， 给美国经济带回了14美元。 因此阿波罗计划 在激励方面， 在工程学成就方面 在鼓舞年轻的科学家和工程师方面， 收益比投资高出14倍。 所以说，探索项目可以养活自己。

科学性探索如何呢？ 鼓励创新呢？ 这张照片看上去什么也没有。 它是一张氢气的 光谱图。 在19世纪80年代，90年代时， 许多科学家和观察员 检查原子释放出来的光， 他们就看见了像这张一样的奇怪图片。 把它透过棱镜时你看见的是， 你加热氢气，它并不会发出 白色的光， 它只发出特别的颜色的光， 一道红的，一道浅蓝的，一些深蓝色的。 这就使得人们了解原子的结构 因为按照这样解释 原子是周围带有电子的 单一核心。 电子只在特定的位置。 他们跳到别的地方， 就会回到原地， 他们发出特定颜色的光。

当你加热原子时， 只会发出特定颜色的光， 原子的这一特性，成为 导向量子理论，原子结构理论发展的 一个关键因素。 我想要展示这张了不起的图片。 这是太阳的光谱图。 这张照片显示的是，太阳大气层的原子 吸收光。 他们只吸收特定颜色的光 而电子跳起来又落回去， 跳起来又落回去。 但看看光谱图里黑线的数量。 氦元素 是在研究太阳光时发现的。 因为一些那样的黑线， 与未知元素相对应。 这就是为什么氦元素叫做氦元素。 它被叫做“赫利俄斯”——来自太阳的赫利俄斯。

这听起来很深奥， 它也确实是很深奥的学问， 但是量子理论很快引导人们 理解物质里电子的行为， 比如说硅原子。 硅原子的行为， 以及你能用它制作晶体管， 是纯粹的量子现象。 所以如果没有 好奇心引导的对原子结构的了解—— 这使得人们有了更加深奥的理论，量子力学， 我们就没有晶体管，没有硅芯片， 没有我们现代经济赖以生存 的根基。

这个故事有了个奇妙的转折。 在“太阳系的奇观”中， 我们一直强调物理学的定理是普遍存在的。 物理学和你在地球上得到的对于自然界的认知 有很神奇的特性， 就是你可以把它应用到行星上， 甚至是最遥远的恒星和星系上。 对量子力学 最令人震惊的预测是 只要看看原子的结构—— 描述过晶体管的同样理论—— 宇宙中， 没有一颗已死亡的恒星 的质量比太阳大，准确来说，大1.4倍。 这是恒星质量的最大限度。 你可以在实验室里拿张纸算出来， 或者用个望远镜，对着天空 你就会发现，没有质量超过太阳1.4倍 的死亡恒星。 这是个了不起的预测。

如果有颗恒星达到了最大质量限度的边缘呢？ 这是它的照片。 这是一个星系的照片，一个普通的星系。 其中有1千亿 像太阳一样的恒星。 它只是宇宙中数十亿星系中的一个。 星系的核心里有十亿颗恒星， 因此它光芒耀眼。 这是我们的一个隔壁星系， 离我们大概5千万光年远。 但那颗明亮的星星 其实是星系中的一员。 这颗星星 也离我们5千万光年远。 它是星系的一部分，而它的光芒 同有着十亿颗太阳的星系中心 一样明亮耀眼。 这就是Ia型超新星爆炸。 这是难以置信的现象， 因为这颗星星在那里。 它被成为白矮星。 它的质量是太阳的1.3倍。 它有颗联星，围绕它运转， 一颗大恒星，一颗大的气体球。 于是，它从那颗联星上 吸收气体， 直到它达到钱德拉塞卡极限， 接着它就会爆炸。 爆炸时，它会发出同十亿个太阳一样强烈的光 光会维持两个星期， 同时它不仅会释放出能量， 而且会释放大量的化学元素到宇宙空间。 事实上，这颗就是白矮星。

大爆炸时， 宇宙里没有碳元素和氧元素。 第一代恒星期间，宇宙里没有 碳元素和氧元素。 它们在那样的恒星里面， 封存起来，再通过那样的爆炸， 返回到宇宙空间， 重新凝聚成行星， 恒星，新的太阳系统 还有，像我们一样的人类。 我想，这是很好的展示了 物理学定理的力量，美，和普遍性， 因为我们理解这个过程， 因为我们知道 地球上原子的结构。

这是我找到的一段美丽的引文—— 出自于亚历山大·弗莱明，我们讲的是机缘巧合。 “1928年9月28日的黎明， 我刚醒来， 我自然没有打算通过发现世界上第一个抗生素 来改革整个医术界。” 原子世界的探索者们 并没有打算发明晶体管。 他们也没有打算 描述超新星爆炸的机制， 这一机制最终告诉我们 构建生命的基石 是在宇宙里合成的。 我认为科学可以—— 机遇偶然很重要。 科学很美丽，可以揭露一些令人吃惊的事物。 我想，它也可以， 最终向我们 揭露 关于我们在宇宙中的位置， 还有我们的家园的真正价值这样的终极问题。

这是一张地球的壮观照片。 它看起来不像是地球。 看上去像土星，因为 它是由卡西尼号太空探测器拍摄的。 但这是张很著名的照片，不是因为 土星环的美丽和壮观， 而是因为悬挂在光环之下的 那一个小小的微弱的圆点。 如果我把那里放大，你就会看见。 它看起来像个卫星， 但事实上，那是地球。 那是土星的框架下拍摄到的地球。 那是7亿5千万英里远之外看到的我们的地球。 我认为地球有个奇怪的属性， 你离它越远， 它看上去越漂亮。

不过，这还不是最远或者最著名的地球照片。 它是由这个东西拍摄的，叫做旅行家飞船。 这是我站在它前面，作为尺寸对比。 旅行家号是个很小的机器。 现在它离地球有100亿千里远， 用那个卫星盘以20瓦特的功率传输数据， 我们还在和它保持联系。 它拜访了木星，土星， 天王星和海王星。 它拜访完这四个行星之后， 我的偶像之一，卡尔 萨根， 有了个很棒的主意 把旅行家号调头 拍下它拜访过的星球的照片。 它拍了这张地球的照片。 这上面很难看见地球，这张照片被称为“微弱蓝点”， 但地球悬挂在这道光线之中。 这是40亿英里远看到的地球。

我想读一段 萨根写的文字，作为结束， 因为我无法说出像他那样优美的文字， 来形容在他拍摄的那张照片里 他所看见的情形。 他说，“再看一下这个点吧。 它在那里。那就是我们的家，我们的一切。 在它上面，有你爱的每个人、 你认识的每个人、你听说过的每个人。 历史上的每一个人， 都在它上面度过了自己的一生。 所有我们的欢乐和痛苦， 所有言之凿凿的宗教、 意识形态和经济原理， 所有猎人和强盗，所有英雄和懦夫， 所有文明的创造者和毁灭者， 所有的皇帝和农夫，所有热恋中的青年情侣， 所有的父母、满怀希望的孩子、 发明者和探索者， 所有精神导师，所有腐败的政治家， 所有“超级明星”，所有“最高领导人”， 所有圣徒和罪人，从人类这个种族存在的第一天起 都生活在这颗遥远的尘埃上， 悬浮在太阳光中。 有人说，天文学会让人谦卑， 塑造人的性格。 没有什么东西， 比这张从远处拍摄的地球的图片 更能够说明人类自负的愚昧徒劳。 对我而言，它强调了 我们有责任更好地相互交往， 并且要保护和珍惜这个微弱蓝点， 这是我们迄今所知的唯一家园。”

多么优美的文字， 描述了科学与探索的力量。 一直有人，而且会永远有人认为， 关于宇宙，我们知道得够多了。 如果在20世纪20年代做出这样的结论，人们就不会发现青霉素。 如果是在19世纪90年代，人们就不会发明晶体管。 在现在经济困难的时期有人这样说了， 是的，我们知道的足够多了。 我们不需要继续探索宇宙了。

让我用一个人的话做最后的总结， 汉弗里·戴维，他很快成为了我的英雄， 他在19世纪初做了科学研究。 他那时一直被人瞧不起。 我们都知道19世纪初时的事。 拼命开发，拼命建筑。 他说，“对人类思想进步 造成致命危害的是 认为我们现在对科学的认知 达到极致了， 我们彻底成功了， 自然界再也没有神秘之处了， 再也没有新的世界让我们去征服了。“

谢谢。

（掌声）