哥白尼原則是由數學家兼天文學家邦迪(hermann bondi,1919—2005)在20世紀中期提出來的一種哲學陳述:在宇宙間,地球並不處於中心的優越地位,人類也不具有一個特殊觀測者的身份。這個概念後來被進一步擴展為在宇宙間沒有一個觀測者占有特別的位置。哥白尼原則這個名詞雖然在60多年前才開始使用,但其思想早在哥白尼於1543年發表日心說(地球圍繞太陽運行,而不是太陽圍繞地球運行)的時候就已經誕生了,而且自那時起就一直是天文學和宇宙學的一條重要指導原則。哥白尼的日心說把地球的地位從宇宙的中心降為太陽係中的一顆普通行星,伽利略的望遠鏡又進一步發現太陽也不過是銀河係裏數不勝數的恒星中的普通一員。
不過,對哥白尼原則的質疑和挑戰也從來沒有停止過。且不說來自宗教方麵的強力抵製,單在科學方麵它也遭遇過一次又一次的衝擊。在20世紀初,著名荷蘭天文學家卡普坦(jacobus kapteyn,1851—1922)根據當時所掌握的天文觀測結果,推論出太陽係位於銀河係的中心,而銀河係則是孤懸於宇宙中的一個“宇宙島”。這就賦予了太陽係一個特殊地位,以致很多人都以為哥白尼原則從此被打破了。然而,僅僅十幾年之後,大量新的觀測結果就顯示出太陽係不但不在銀河係的中心,而且像銀河係這樣的星係在宇宙中比比皆是。
另一次對哥白尼原則的嚴峻挑戰也發生在1900年左右。當時流行的一種關於行星形成的理論認為,隻有在另一顆恒星曾經非常接近太陽的情況下,圍繞太陽運行的行星才有可能生成。盡管宇宙中類似於太陽的恒星多如牛毛,但由於兩顆恒星非常接近的概率極低,因此伴有行星的恒星可能隻太陽係一家,也就是說太陽係具有其獨特的地位。要想推翻這一理論,就必須找到太陽係外的行星。這可比否定前麵提到的卡普坦理論難得多了。雖然科學界多年來一直普遍相信應該存在有太陽係外行星,但相信與證實之間是有一條巨大鴻溝的。這主要是因為天文望遠鏡的分辨率有它的極限。分辨率就像尺子上的刻度,我們無法拿尺子去量一個比其刻度小很多的東西。如果用d表示某個行星與它所圍繞運行的恒星之間的距離,用r表示該恒星到地球的距離,要想在天文望遠鏡裏將這個行星與對應的恒星區分開來,望遠鏡必須大體上能分辨到d/r(以弧度角為單位)的精度。以地球到太陽的距離作為d的估計值,即使是離地球最近的恒星(太陽除外)其d/r的數值也隻有大約0.000004。再加上恒星很亮而行星要暗得多,這就使直接“看”到太陽係以外的行星極為困難。證實在太陽係之外存在行星,是最近十幾年的事(首例是在1992年)。它們中的絕大部分是靠觀測恒星的運動或亮度變化而推斷出來的。真正能“看”到的太陽係外行星隻有屈指可數的幾顆。
到目前為止,已經觀測到了550多顆太陽係外行星。毋庸置疑,今後被觀測到的太陽係外行星的數量還會以更快的速度增加(據估計,光是我們所在的銀河係裏就有大約500億顆行星)。人們現在最感興趣的已經不是找到多少行星,而是尋找具備生物生存條件的行星。最近,法國科學家利用極複雜的計算機模擬方法,論證了距地球20光年的gliese 581d(圍繞恒星gliese 581運行的一顆行星)具有潛在的可居住性。它的軌道離gliese 581不遠不近,擁有大氣層,表麵溫度可允許液態水存在。這些都是能夠產生和維持生命的有利條件。當然,這僅僅是推斷。以現有的技術,要想直接知道太陽係外行星上的確切狀況,是完全不可能的。主要原因之一是行星圍繞運行的恒星所發的光太亮。所以有些科學家建議用火箭及一種尚屬保密的技術,將一塊足球場大小的“遮陽板”放到太空裏去。利用這塊“遮陽板”擋住來自恒星的光,就有可能直接觀察到行星表麵上的情況(比如是否有山川、河流)以及分析大氣層的成分和構成該行星的物質。不過這項計劃是否真能付諸實施尚在未定之天,主要是經費問題,少說也得十幾億美元。