（龍震南文）
每天晚上，當(dāng)我們仰望星空時(shí)，看到星光璀璨，繁星點(diǎn)點(diǎn)，猶如無(wú)數(shù)珍珠，懸浮在九霄云外；又似無(wú)數(shù)神眼腑視人間，賜予幸福平安。九天之上，有嫦娥奔月，夸父追日，七星北斗，牛郎織女，隔河相望……諸如此類神話傳說(shuō)，膾炙人口，婦孺皆知，亙古相傳?？傊?，深邃的太空，承載著人類千百年來(lái)的浪漫想象和無(wú)限瑕想……由此，激起了人們對(duì)宇宙的探索、研究，開(kāi)啟了天文學(xué)的新篇章。
人類身處宇宙之中，那么，宇宙到底是什么？這是一個(gè)寬泛而宏大的問(wèn)題，不是一兩句話、一兩篇文章、一兩個(gè)故事或一兩個(gè)理論就能說(shuō)清的。宇宙的浩瀚，總是超乎人類的想象。我們中國(guó)是最早產(chǎn)生天文學(xué)的國(guó)家之一，古人對(duì)“宇宙”一詞的理解是：“四方上下曰宇，往古來(lái)今曰宙，”含義：時(shí)間和空間。現(xiàn)在，我們知道宇宙就是包括一切時(shí)間、空間和物質(zhì)的總稱。
在遠(yuǎn)古時(shí)期，原始人類在具備了思維能力之后，仰望天空，看到日升月落，斗轉(zhuǎn)星移，晝夜交替現(xiàn)象，便引發(fā)了思考。這一切如何發(fā)生，天上的事物究竟是什么？從一個(gè)模糊概念，激起了人類的好奇心，更激勵(lì)著一代代人不斷地探索、研究。
那么，宇宙是如何產(chǎn)生的呢？何種形狀？建立哪種模型？它會(huì)否消亡？等等。這是一個(gè)復(fù)雜、深?yuàn)W的問(wèn)題，圍繞這個(gè)問(wèn)題，總是困擾著我們。宇宙中的物質(zhì)和它們各種表現(xiàn)形式一直在不斷運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、演化，像迷一樣的多姿多彩、不可思議。
古往今來(lái)，人們認(rèn)識(shí)宇宙有個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程?，F(xiàn)在，就從我們中國(guó)古代說(shuō)起，我們的祖先認(rèn)為宇宙是“天圓地方”的，并建立了蓋天說(shuō)、渾天說(shuō)和宣夜說(shuō)三種。蓋天說(shuō)“天圓如張蓋，地方如棋局；”詩(shī)曰：“天似穹廬，籠蓋四野?！苯又皽喬煺f(shuō)”認(rèn)為，“天圓如彈丸，地如雞子中黃，”通俗來(lái)講，宇宙像是雞蛋，地球是蛋黃。后來(lái)，宣夜說(shuō)又誕生了，它最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，如《列子·天瑞篇》所說(shuō)：“日月星宿亦積氣中之有光耀者?！碧貏e是到了西晉，又出現(xiàn)了一位學(xué)者叫楊泉，他著了一部《物理論》，書(shū)中有一段對(duì)宇宙的精彩描述：“日月眾星，自然浮生于虛空之中，其行其止，皆須氣焉；”他說(shuō)：“夫天，元?dú)庖?，皓然而已，無(wú)他物焉?！薄段锢碚摗吩谒急嫘缘淖匀徽軐W(xué)中提出：“氣發(fā)而升，精華上浮，宛轉(zhuǎn)隨流，名之曰天河，一曰云漢，眾星出焉?！边@一論述與現(xiàn)代對(duì)銀河系的描述不謀而合，而且十分精辟獨(dú)到。我們?cè)倏垂糯《?，他們認(rèn)為宇宙結(jié)構(gòu)“大象龜蛇說(shuō)，”含意：一個(gè)大海里有一只烏龜，烏龜馱著四只大象，大象馱著一塊陸地，陸地上有座高高的山峰，中間有條巨蟒纏繞。這都是古代先人對(duì)宇宙的看法和想象。從托勒密的地心說(shuō)到哥白尼的日心說(shuō)，再到宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而艱辛的過(guò)程。
現(xiàn)在，我要介紹的是現(xiàn)代人對(duì)宇宙的描述和看法。從伽利略到牛頓時(shí)期，人們對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)有了科學(xué)依據(jù)，普遍認(rèn)為，宇宙是無(wú)限而永恒的，在空間上沒(méi)有范圍，在時(shí)間上沒(méi)有開(kāi)始和結(jié)束，它是平直的。首先提出宇宙大爆炸理論的是比利時(shí)物理學(xué)家勒梅特，最初是由一個(gè)體積極小，質(zhì)量極大的宇宙原子的大爆炸產(chǎn)生的。1929年，美國(guó)科學(xué)家埃德溫.哈伯觀測(cè)到“紅移現(xiàn)象，”這一發(fā)現(xiàn)，最具里程杯意義。
不管往哪個(gè)方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星體相互之間更加靠近。事實(shí)上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時(shí)刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個(gè)叫做大爆炸時(shí)刻，當(dāng)時(shí)宇宙無(wú)限緊密。1942年，美國(guó)宇宙學(xué)家伽莫夫就開(kāi)始醞釀并創(chuàng)建了宇宙大爆炸的理論模型。到了1948年，他的研究成果基本成熟，于是發(fā)表了一篇了不起的論文，詳細(xì)闡述了宇宙大爆炸理論。
宇宙起源于137億年前的一次大爆炸，由一個(gè)最初極小致密的點(diǎn)，在巨大的高溫高壓下，產(chǎn)生了大爆炸，萬(wàn)事萬(wàn)物誕生了。宇宙出現(xiàn)了物質(zhì)、時(shí)間和空間，大爆炸使物質(zhì)四散出去，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應(yīng)下降，在一定條件下，物質(zhì)又重新組合，從而形成了星系、恒星、行星和生命。與大爆炸相關(guān)的一些原理，就是物理學(xué)家們所說(shuō)的量子物理、核物理，但是因?yàn)檎麄€(gè)體系在不斷膨脹，溫度逐漸下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復(fù)合成為氣體。氣體在引力作用下，逐漸凝聚成星云，星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星、星系、行星和生命，最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪?。支持大爆炸理論的最?qiáng)有利證據(jù)是后來(lái)觀測(cè)到的宇宙背景輻射。
宇宙大爆炸示意圖
宇宙起源經(jīng)歷了三個(gè)階段：一：宇宙創(chuàng)生階段：它是宇宙誕生的起點(diǎn)，大約在137億年前大爆炸的奇點(diǎn)，此時(shí)的宇宙具有極高溫度、密度和壓力；接下來(lái)很快進(jìn)入普朗克時(shí)代，大爆炸后的10的負(fù)34次方秒，溫度下降到10的32次方K，密度為每立方米10的93次方千克；很快到了大統(tǒng)一時(shí)期，也就是10的負(fù)35次方秒，溫度為10的28次方K，引力、電磁作用力、強(qiáng)作用力、弱作用力四大作用力統(tǒng)一為一體；進(jìn)入強(qiáng)子時(shí)期，是10的負(fù)6次方秒，溫度為10的14次方K；進(jìn)入輕子時(shí)期，是10的負(fù)2次方秒，溫度為10的12次方K；此時(shí)，從四大作用力中分離出來(lái)，粒子開(kāi)始出現(xiàn)，原子尚未形成。
二：氫、氦等簡(jiǎn)單元素產(chǎn)生階段：首先是輻射時(shí)期，1——10秒，溫度為10的10次方——10的9次方K；氦形成時(shí)期，3分鐘，溫度為10的9次方K，直徑約1光年，有將近30%氫反應(yīng)生成氦；粒子穩(wěn)定時(shí)期，30分鐘，溫度為10的8次方K；物質(zhì)時(shí)期，1000——2000年，溫度為10的5次方K；物質(zhì)從背景輻射中透明出來(lái)，10萬(wàn)年，溫度約為5000K。
三：是星系、星體和生命誕生階段：到了1億年，溫度為100K，星系開(kāi)始形成；到了10億年，溫度為12K，類星體、恒星、行星和生命開(kāi)始誕生；到100億年，宇宙溫度為3K，而我們?nèi)祟惥吞幱谶@一時(shí)期。為了證明宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)，科學(xué)家們提出許多不同的證據(jù)。
證據(jù)一：通過(guò)觀測(cè)計(jì)算出的宇宙年齡與大爆炸理論所測(cè)算出的數(shù)值相符，還尚未發(fā)現(xiàn)比這數(shù)值年齡更大的天體。
證據(jù)二：氫和氦的豐度比例與大爆炸理論所給出的數(shù)值相符。我們知道，在氦形成時(shí)期，有近30%的氫反應(yīng)生成氦?？茖W(xué)家們對(duì)當(dāng)前宇宙各個(gè)角落進(jìn)行觀測(cè)和計(jì)算，得出所有數(shù)值都與這一比例相符。
證據(jù)三：就是觀測(cè)到宇宙微波背景輻射，這是大爆炸學(xué)說(shuō)的最關(guān)鍵證據(jù)。發(fā)現(xiàn)這一最關(guān)鍵證據(jù)的人是美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的兩位無(wú)線電工程師彭齊亞斯和威爾遜，他們?cè)诠ぷ髦信既挥锰炀€接收到強(qiáng)烈的噪聲，無(wú)論天線朝哪個(gè)方向，都無(wú)法停止，即使排除一切干擾因素，噪聲依舊存在。他們最終確認(rèn)處于微波波段大約3K等效溫度的位置，發(fā)現(xiàn)一種來(lái)自空間且各個(gè)方向同性均等的噪聲。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)一公布，很快引起美國(guó)物理學(xué)家迪克的重視。迪克認(rèn)為，根據(jù)宇宙大爆炸理論，爆炸后產(chǎn)生的能量逐漸冷卻，到現(xiàn)在為止應(yīng)該殘留一絲痕跡，他和他的團(tuán)隊(duì)一直在尋找這個(gè)遺跡，還沒(méi)找到，就意外地送上門(mén)來(lái)了。彭齊亞斯和威爾遜的發(fā)現(xiàn)恰好證實(shí)這個(gè)遺跡——宇宙微波背景輻射。后來(lái)，人們每次進(jìn)入宇宙空間探索時(shí)，都要驗(yàn)證一下微波背景輻射，發(fā)現(xiàn)它充斥著整個(gè)宇宙空間，個(gè)別區(qū)域還發(fā)現(xiàn)了漲落現(xiàn)象，這也印證了宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)是正確的。
宇宙微波背景輻射
宇宙在真空中誕生，它是“無(wú)中生有”的?！胺序v的真空”說(shuō)法是英國(guó)物理學(xué)家狄拉克在1930年提出來(lái)的。他認(rèn)為，真空中充斥著正負(fù)電子，當(dāng)具備一定條件，也就是“真空極化”時(shí)，負(fù)能粒子會(huì)轉(zhuǎn)變成正能粒子。
那么，也許有人會(huì)問(wèn)，在宇宙誕生之前，還有沒(méi)有宇宙？它是什么樣子？等等問(wèn)題，這些都是不成立的。直到進(jìn)入普朗克時(shí)期，10的負(fù)34方秒后，連續(xù)的時(shí)間和空間才真正形成。在此之前，時(shí)間和空間是量子化、不連續(xù)的，時(shí)空處于混沌狀態(tài)。
宇宙是個(gè)“無(wú)中生有”的事物，宇宙中的所有物質(zhì)都在飛速運(yùn)動(dòng)，不可能靜止的。那么，這些物質(zhì)為什么能在真空中運(yùn)動(dòng)？它又靠哪種神秘力量推動(dòng)的呢？如果無(wú)外力施加，或許是靜止、穩(wěn)定的。比如，一根木頭，如果不施加外力，它就是靜止的。一個(gè)氣球，如果不往里吹氣，它就不會(huì)膨脹，因?yàn)闅馇騼?nèi)部沒(méi)有任何支撐力，就是扁平或靜止的。如果你往里吹氣，它就會(huì)膨脹起來(lái)，氣吹得越多，膨脹越大。當(dāng)然，一旦發(fā)生漏氣，失去支撐力，就會(huì)劇烈地坍縮。而且，體積越大，坍縮得越快。如果宇宙中不能源源不斷地提供足夠的物質(zhì)和能量，一旦失去支撐力，將會(huì)發(fā)生什么呢？就讓我們發(fā)揮一下想象力吧。我想，無(wú)非是三種可能：
一、當(dāng)宇宙不能源源不斷地提供足夠的物質(zhì)和能量時(shí)，在萬(wàn)有引力作用下，會(huì)發(fā)生坍縮，這就是科學(xué)家們常說(shuō)的“閉合宇宙?！标P(guān)于“閉合宇宙”理論，首先由前蘇聯(lián)科學(xué)家弗里德曼提出的。他根據(jù)愛(ài)因斯坦《廣義相對(duì)論》里的方程：R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹，當(dāng)宇宙所有質(zhì)量產(chǎn)生的引力壓超出膨脹力時(shí)，就會(huì)發(fā)生劇烈的坍縮，坍縮后的宇宙又恢復(fù)了原狀。
二、支撐力固定了，宇宙安靜了，不膨脹不收縮，這就是“靜態(tài)宇宙?！币?yàn)椋趷?ài)因斯坦的頭腦里認(rèn)定宇宙是安靜的，不膨脹不收縮的。他加了一個(gè)宇宙學(xué)常數(shù)：R_uv-1/2*R*g_uv+Λ*g_uv=κ*T_uv，
建立起一個(gè)有限、無(wú)界、靜態(tài)的宇宙模型。
三、宇宙能在真空中源源不斷地產(chǎn)生足夠物質(zhì)和能量，有強(qiáng)勁、的支撐力，而永遠(yuǎn)膨脹下去，這就是“膨脹宇宙。
三種宇宙模型示意圖
以上三種模型揭示了宇宙未來(lái)演化的情形。一是“閉合宇宙，” 宇宙從誕生之時(shí)起，就決定了它未來(lái)的走向。它猶如一個(gè)正在膨脹的氣球一樣，當(dāng)在某一時(shí)刻停止了充氣或者漏氣，會(huì)發(fā)生什么呢？開(kāi)動(dòng)腦筋發(fā)揮想象吧，如果內(nèi)部氣體消失了，意味著失掉支撐力，要么向內(nèi)收縮，回到原點(diǎn)；二是“宇宙大解體，”它猶如一團(tuán)綻放的煙花一樣，當(dāng)焰火耗盡之時(shí)，就會(huì)發(fā)生解體，最終消失得無(wú)影無(wú)蹤；三是“永恒宇宙,”它猶如一個(gè)正在膨脹的氣球，在真空中不斷產(chǎn)生足夠的物質(zhì)和能量，而永遠(yuǎn)膨脹下去。
據(jù)科學(xué)家觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，宇宙中可見(jiàn)物質(zhì)的分布并不均勻，它們懸浮在137億光年的哈勃球內(nèi)。而且，星系之間彼此遠(yuǎn)離或接近，或相互碰撞與融合等，都受到引力牽引的作用。也就是說(shuō)，兩個(gè)或多個(gè)物質(zhì)的相互靠近和吸引，取決于質(zhì)量大小，大質(zhì)量的物體吸引小質(zhì)量的物體，最終相互融合，相互作用，形成更大的物體，這是萬(wàn)物演化的基本規(guī)律。比如，地球受到太陽(yáng)強(qiáng)大的引力牽引，而圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，始終擺脫不了它的束縛。除非地球運(yùn)轉(zhuǎn)速度超出太陽(yáng)引力，達(dá)到逃逸速度，而飛出太陽(yáng)系。
從牛頓那時(shí)起，他看見(jiàn)蘋(píng)果從樹(shù)上落下，便引起了思考，最終發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。他在前人研究的基礎(chǔ)上，完整地建立了力學(xué)三定律和萬(wàn)有引力定律，以思辨性的科學(xué)思維，進(jìn)行了艱苦卓絕地研究，著了一部聞名世界的科學(xué)巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。它的問(wèn)世，對(duì)世界科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。英國(guó)科學(xué)家愛(ài)德蒙·哈雷利用萬(wàn)有引力定律首先測(cè)定彗星軌道數(shù)據(jù)并成功預(yù)言每76年回歸周期，這就是“哈雷彗星?！?而且，人們利用萬(wàn)有引力，印證了潮汐現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)海王星。
愛(ài)因斯坦在《廣義相對(duì)論》中提出，物體的存在，導(dǎo)致時(shí)空的彎曲，萬(wàn)有引力不是力，而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)。宇宙是“無(wú)中生有，”而所有物質(zhì)在真空中不斷產(chǎn)生，不斷運(yùn)動(dòng)，不斷融合，不斷演化，最終形成了宇宙。宇宙是由質(zhì)子、中子、電子、光子和中微子等基本粒子的形態(tài)物質(zhì)。
宇宙物質(zhì)分布圖
從這張圖中可以看出：我們所看得見(jiàn)的如星云、星系、恒星、行星、生命等重子構(gòu)成的物質(zhì)，在浩瀚宇宙中僅占4.6%，有95.4%的物質(zhì)是不知道的，據(jù)初步猜測(cè)，其中23%稱暗物質(zhì)，72.4%為暗能量。到目前為止，人類在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的唯一暗物質(zhì)粒子就是中微子，這種粒子的質(zhì)量幾乎為零，它在全部暗物質(zhì)中占的比例非常小。其它的暗物質(zhì)粒子是由大質(zhì)量弱相互作用粒子構(gòu)成的，這些粒子比質(zhì)子的能量大10——1000倍。當(dāng)兩個(gè)暗物質(zhì)粒子相撞時(shí)，會(huì)發(fā)生湮滅現(xiàn)象，并釋放出r射線。由此可見(jiàn)，相對(duì)浩瀚宇宙來(lái)說(shuō)，人類只是極其微不足道的渺小塵埃，甚至是塵埃中的塵埃。但作為碳元素的智慧生命——人類，好奇心和求知欲絕不滿足于眼前的認(rèn)知，而是驅(qū)使我們將眼界伸向宇宙深處，去追根溯源。
自宇宙誕生之初，物質(zhì)在時(shí)空中四散開(kāi)來(lái)，就像煙云似的游蕩，之后在引力作用下，又開(kāi)始逐漸收縮，形成了最初的星系。星系在空間中游蕩，又不斷在靠近或遠(yuǎn)離。原始星系中大部分都是小星系，星系之間在引力牽引下，相互碰撞與融合，形成大星系。大星系吞噬小星系，這是宇宙演化的基本規(guī)律。就我們的銀河系來(lái)說(shuō)，也是如此。據(jù)觀測(cè)表明：大約在100億年后，銀河系可能跟距離我們220萬(wàn)光年的仙女座大星系發(fā)生碰撞、合并，形成更大的星系。
星系碰撞融合演示圖
所有物質(zhì)在宇宙空間中飛速運(yùn)動(dòng)，銀河系也是如此?？茖W(xué)研究證明，銀河系內(nèi)部的引力是不足以使其運(yùn)轉(zhuǎn)和力量平衡。對(duì)此，科學(xué)家們產(chǎn)生了濃厚的研究興趣，通過(guò)觀測(cè)和計(jì)算，結(jié)果間接發(fā)現(xiàn)星系中有一種神秘的物質(zhì)跑到發(fā)光物質(zhì)的前面，這就是“暗物質(zhì)，”它對(duì)星系運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了巨大影響。
暗物質(zhì)示意圖
星系運(yùn)動(dòng)示意圖
宇宙中有無(wú)數(shù)星系，它們既相互靠近，又彼此遠(yuǎn)離，而絕大部分都是彼此遠(yuǎn)離。紅移現(xiàn)象說(shuō)明，星系之間彼此遠(yuǎn)離而去，這印證了宇宙在膨脹，而且由減速膨脹變?yōu)榧铀倥蛎?。這令天文學(xué)家們迷惑不解，由此做了大量地觀測(cè)和研究，經(jīng)過(guò)反復(fù)觀測(cè)和計(jì)算，間接發(fā)現(xiàn)一種神秘的排斥力——暗能量。暗物質(zhì)還不清楚，又來(lái)暗能量。暗物質(zhì)是相互吸引，暗能量是彼此排斥。
暗能量示意圖
暗能量到底是什么？不清楚！宇宙中絕大部分問(wèn)題，我們一無(wú)所知。據(jù)猜測(cè)，暗能量可能是愛(ài)因斯坦在《廣義相對(duì)論》的方程中：R_uv-1/2*R*g_uv+Λ*g_uv=κ*T_uv，后加的那個(gè)宇宙學(xué)常數(shù)“∧”拉米塔，如果是的話，愛(ài)因斯坦認(rèn)為是錯(cuò)誤，可能不是錯(cuò)誤，而是一個(gè)重大成就。但是，宇宙學(xué)常數(shù)“∧”拉米塔又顯得過(guò)于簡(jiǎn)單或牽強(qiáng)了?？傊瑥母绨啄岬娜招恼f(shuō)到現(xiàn)在才過(guò)了500年，我們不可能什么都知道，但人類探索求知的欲望、雄心和腳步，始終不會(huì)停止。
那么，也許有人會(huì)問(wèn)，宇宙有多大？星系有多少？恒星有多少？是否有外星文明等一系列問(wèn)題。下面，一一說(shuō)道……
浩瀚的宇宙有為數(shù)眾多，大小不一的星系，目前人類所觀測(cè)到的大約1000億——2000億個(gè)星系，它們分布在137億光年的空間范圍內(nèi)。什么是光年？顧名思義，也就是光在一年所行的距離，就叫“光年，”（代號(hào)：ly），星系之間的距離很遙遠(yuǎn)，用一般的長(zhǎng)度單位很難代表，宇宙中最快的就是光速，每秒30萬(wàn)公里，要想測(cè)量星系之間的距離只能用光年，數(shù)據(jù)約（300，000×3600×24×360＝9.5萬(wàn)億公里）這就是1光年；宇宙中恒星約為1000億×1000億，也就是10的22次方，這只是下限。由此可見(jiàn)，宇宙大得讓人不可思議。
星系，康德稱為“宇宙島?！毙窍荡笾路譃椋簷E圓星系、球狀星團(tuán)、旋渦星系和不規(guī)則星系：
球狀星團(tuán)
旋渦星系
橢圓星系
不規(guī)則星系
而不規(guī)則星系其實(shí)就是兩個(gè)星系正在碰撞、合并，形成的不規(guī)則形狀，因此稱為“不規(guī)則星系?！毙郎u星系，又叫“棒旋星系。”銀河系，就屬于棒旋星系。
銀河系全景圖
銀河系是一個(gè)盤(pán)狀的、帶有旋臂結(jié)構(gòu)的、密集的星系群體，而它在浩瀚的宇宙中只是眾多星系中的一個(gè)，不是最大的，但也不是最小。銀河系是一個(gè)棒旋星系，質(zhì)量大約是太陽(yáng)的1萬(wàn)億倍，直徑為10萬(wàn)光年，中心厚度為1萬(wàn)光，銀河直徑為7000光年。銀河系有四條旋臂，分別是：人馬臂、獵戶臂、英仙臂和天鵝臂。我們的太陽(yáng)系就處在獵戶臂，距離銀心不到3萬(wàn)光年。天文學(xué)家們?cè)?008年證實(shí)，位于銀河系中心，距離地球2.6萬(wàn)光年的'人馬座A'其實(shí)是一個(gè)質(zhì)量超大的黑洞(約為太陽(yáng)的400萬(wàn)倍)。這個(gè)巨型黑洞，是凝聚銀河系的唯一源頭。如果把銀河系看作是我們?cè)谟钪嬷械膰?guó)，那么，太陽(yáng)系自然而然就是我們的家。銀河系，據(jù)天文學(xué)家們預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)在100億年后，可能會(huì)跟距離我們230萬(wàn)光年的仙女座大星系碰撞、合并，到那時(shí)候，銀河系就會(huì)發(fā)翻天覆地的變化。大家不用緊張，我們?nèi)祟惸芊窨吹?，還是未知數(shù)。
什么是恒星？它有什么特征？顧名思義，恒星就是自身能發(fā)生熱核反應(yīng)，發(fā)光發(fā)熱，最終演化成致密殘骸的星體。星云是恒星誕生的原材料，它曾經(jīng)是一顆紅超巨星死亡后的產(chǎn)物，飄散在空間中，在一定條件下，物質(zhì)受到彼此引力牽引作用，而逐漸凝聚，專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫：“引力收縮，” 像滾雪球一樣，越滾越大，物質(zhì)因凝聚而升溫，當(dāng)質(zhì)量和體積達(dá)到一定程度時(shí)，點(diǎn)燃了熱核反應(yīng)，也就是氫聚變成氦的核反應(yīng)，此時(shí)，引力壓和膨脹壓達(dá)到了平衡，一個(gè)輝煌壯麗的恒星誕生了。形成恒星的相關(guān)條件，取決于星胚質(zhì)量和體積的大小，至少要達(dá)到8%m⊙（太陽(yáng)質(zhì)量）以上，如果小于8% m⊙，就無(wú)法產(chǎn)生足夠的高溫高壓，點(diǎn)不燃熱核反應(yīng)，也形不成恒星。
恒星的一生主要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的演化過(guò)程，它生于星云，死于星云。可分為：星胚、主序星、紅巨星和致密星四個(gè)階段。星胚是恒星的胚胎階段；主序星是恒星的青壯年階段；紅巨星是恒星的衰老階段；致密星是恒星的死亡階段。致密星又可分為：白矮星、中子星和黑洞。質(zhì)量越大的恒星，壽命越短，質(zhì)量越小的恒星，壽命越長(zhǎng)。質(zhì)量大于10倍m⊙（太陽(yáng)質(zhì)量）以上的恒星死亡后，即超新星爆發(fā)，拋出去的物質(zhì)，形成了星云。在引力牽引下，星云又重新凝聚，從而為下一代恒星的誕生，創(chuàng)造了條件?？芍^分久必合，合久必分，遵循這樣“周而復(fù)始，始而不同”的演化規(guī)律。
當(dāng)一顆紅巨星步入致密星階段，核燃料快要耗盡時(shí)，使多級(jí)核反應(yīng)并存，能量超常，膨脹力克服中心的引力，體積不斷向外擴(kuò)展，一旦核燃料耗盡后，膨脹壓撤銷了，引力壓超出膨脹壓，會(huì)發(fā)生劇烈的坍縮，在巨大的高溫高壓下，砸成一個(gè)致密的星核，可能形成白矮星、中子星和黑洞。關(guān)于三種致密星的數(shù)據(jù)資料，首先看一下白矮星，圖例：
白矮星
中間的白點(diǎn)就是白矮星，它的表面重力等于地球表面的10億倍。在這樣高的壓力下，任何物體都已不復(fù)存在，連原子都被壓碎了:電子脫離了原子軌道變?yōu)樽杂呻娮?。體積小，它的半徑接近于行星半徑，平均小于10的3次方千米。光度即恒星每秒鐘內(nèi)輻射的總能量，即恒星發(fā)光本領(lǐng)的大小。白矮星的光度非常小，是正常恒星平均的10的3次方分之一。質(zhì)量為2.213248萬(wàn)億噸。密度高達(dá)1,000,000 g/cm3(地球密度為5.5g/cm3)，一顆與地球體積相當(dāng)?shù)陌装?比如說(shuō)天狼星的鄰星Sirius B)的表面重力約等于地球表面的18萬(wàn)倍。表面溫度很高，平均為10的4次方℃。磁場(chǎng)高達(dá)10的5次方--10的7次方高斯。從白矮星到黑矮星，需要100億年，黑矮星就是一個(gè)巨大的金剛石，到目前為止，一顆黑矮星都沒(méi)找到。因?yàn)橛钪婺挲g才137億年，還早著呢。
中子星
中子星，也叫脈沖星，它是宇宙中的“燈塔，”當(dāng)你在星際航行中看到脈沖信號(hào)和物質(zhì)奔流時(shí)，很有可能是中子星。1932年，英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，并因此獲得1935年5月18日的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。俄國(guó)著名物理學(xué)家列夫·朗道及其同事們隨即預(yù)測(cè)存在一種完全由中子組成的星，但他們的想法并沒(méi)有及時(shí)發(fā)表。真正計(jì)算驗(yàn)證和發(fā)現(xiàn)中子星的時(shí)間要早一些。首先，驗(yàn)證中子星的人是印度天體物理學(xué)家錢(qián)德拉塞卡，1930年，20歲的錢(qián)德拉塞卡在去英國(guó)留學(xué)的輪船上對(duì)白矮星的質(zhì)量和體積進(jìn)行精心計(jì)算，發(fā)現(xiàn)白矮星有個(gè)質(zhì)量上限，不能超過(guò)1.44m⊙（太陽(yáng)質(zhì)量），如果超過(guò)上限，就會(huì)進(jìn)一步坍縮成更致密的星體，被譽(yù)為“錢(qián)德拉塞卡極限。”中子星半徑則在10至20公里之間，質(zhì)量密度為每立方厘米1億到10億噸，硬度是鋼鐵的1億倍，逃逸速度在10,000至150,000千米/秒之間，表面溫度超過(guò)1000萬(wàn)攝氏度，中心溫度超過(guò)60億攝氏度，因?yàn)榻莿?dòng)量守衡，每秒自轉(zhuǎn)幾千次，并發(fā)出規(guī)則的脈沖信號(hào)，讓人誤以為是外星人。1969年，發(fā)現(xiàn)中子星的人是兩位射電天文學(xué)家休伊士和貝爾，那是在公元1054年（中國(guó)宋朝年間）在金牛座有一顆超新星爆發(fā)的殘骸蟹狀星云中，發(fā)現(xiàn)了一顆射電脈沖星(中子星)，證明了脈沖星、中子星和超新星之間的關(guān)系。根據(jù)泡利不相容原理，不論任何物體，它的結(jié)構(gòu)支撐靠電子簡(jiǎn)并壓，通常來(lái)說(shuō)，就是電子與電子之間斥力來(lái)支撐。如果引力壓超強(qiáng)，泡利斥力頂不住了，它會(huì)進(jìn)一步坍縮，把質(zhì)子壓進(jìn)原子核里去了，質(zhì)子之間挨得很近，變成了中子，由中子構(gòu)成的星體，俗稱“中子星，”也稱“脈沖星。”
黑洞
黑洞——宇宙中的怪物，它是超大質(zhì)量恒星死亡的殘骸。早在200多年前，首先由法國(guó)天體物理學(xué)家拉普拉斯和英國(guó)劍橋大學(xué)學(xué)監(jiān)米歇爾幾乎同時(shí)預(yù)言暗星。拉普拉斯在他的書(shū)中寫(xiě)道：“天空中存在著黑暗的天體，像恒星那樣大，或許像恒星那樣多。一個(gè)具有與地球同樣密度，而直徑約為太陽(yáng)250倍的明亮星體，它發(fā)射的光將被它自身的引力拉住，而不能被我們接收。正是由于這個(gè)道理，宇宙中最明亮的天體很可能卻是看不見(jiàn)的?！毙纬砂敌堑臈l件：R=2GM/c平方。
1939年，美國(guó)原子彈之父（奧本海默）在研究中子星結(jié)構(gòu)的時(shí)候，再次用廣義相對(duì)論預(yù)言了暗星。他經(jīng)過(guò)計(jì)算，中子星也有個(gè)質(zhì)量上限，不能超過(guò)3.5 m⊙（太陽(yáng)質(zhì)量），如果超過(guò)這個(gè)質(zhì)量上限，也會(huì)進(jìn)一步坍縮成暗星（黑洞）。如果太陽(yáng)要成為黑洞的話，從半徑70萬(wàn)千米，縮小到3千米，密度為每立方厘米100億噸。如果地球變成黑洞，所有物質(zhì)縮到乒乓球大小。黑洞，有恒星級(jí)的，也有星系級(jí)的。恒星級(jí)的較小，星系級(jí)的較大。黑洞內(nèi)部大部分是真空，它吞噬著周圍的物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)接近黑洞，會(huì)被強(qiáng)大的萬(wàn)有引力吸進(jìn)去，進(jìn)去之后，潮汐力將其撕碎，就直奔奇點(diǎn)，只有奇點(diǎn)無(wú)窮大。球?qū)ΨQ的黑洞叫做“史瓦西黑洞，”不隨時(shí)間變化的，它有一個(gè)表面，中心在r=0，有一個(gè)奇點(diǎn)，黑洞里邊和外邊時(shí)空是區(qū)別的，在黑洞里邊的時(shí)空坐標(biāo)互換了，它的半徑r變成了時(shí)間，而時(shí)間t變成了空間，黑洞里邊的時(shí)間是朝里的，白洞里邊的時(shí)間是朝外的。黑洞的奇點(diǎn)是時(shí)間結(jié)束的地方，白洞的奇點(diǎn)是時(shí)間開(kāi)始的地方。因此，我懷疑黑洞的背面可能存在白洞，反之，白洞背面可能存在黑洞。黑洞和白洞的接口處可能存在蟲(chóng)洞，蟲(chóng)洞也叫“愛(ài)因斯坦羅森橋，”據(jù)猜測(cè)，它可能是進(jìn)入其他宇宙的通道。
蟲(chóng)洞（愛(ài)因斯坦羅森橋）
太陽(yáng)系全景圖
就我們的太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，在50億年前，由一團(tuán)星云受到引力的牽引而慢慢凝聚，隨著氣體越積越多，越聚越大，越凝聚就越升溫，中心形成了一個(gè)大亮團(tuán)，大大大……大到一定程度后，點(diǎn)燃了核反應(yīng)，此時(shí)，引力壓和膨脹壓達(dá)到了平衡，一個(gè)輝煌、壯麗的恒星就誕生了。恒星的誕生，會(huì)迅速掃清周圍的碎片，形成了圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星或小行星，也就是我們所熟知太陽(yáng)系的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星八大行星，以及二級(jí)行星（矮行星）和小行星等天體，從而形成我們的太陽(yáng)系。水星、金星、地球和火星是固體星球；木星、土星、天王星和海王星都是氣態(tài)或液態(tài)星球。
太陽(yáng)是一顆恒星，它是太陽(yáng)系的偉大主宰，處在中心位置。半徑70萬(wàn)千米，表面溫度高達(dá)6000℃，核心溫度1500萬(wàn)℃，核心壓力是地球大氣壓的340億倍，體積是地球的33萬(wàn)倍，占整個(gè)太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.7%，直徑是地球的109倍，內(nèi)部正在發(fā)生劇烈的熱核聚變，4個(gè)氫聚變成一個(gè)氦，熊熊烈焰燃燒50億年了，剩余的氫還可燃燒50億年。假如，我們乘坐宇宙飛船去那里旅游，可行嗎？它就是火的海洋，別說(shuō)接近，日珥就能把你烤化了。再過(guò)50億年后，中心的燃料燃燒差不多了，表面向外蔓延，產(chǎn)生大量的氦，在巨大高溫高壓下，再進(jìn)一步點(diǎn)燃，3個(gè)氦聚變成一個(gè)碳。兩級(jí)核反應(yīng)并存，使它的能量超常，巨大的膨脹壓力，克服了中心的引力，體積會(huì)膨脹，迅速吞掉水星、金星、地球，一直蔓延到接近火星軌道。待能量燃燒完以后，發(fā)生坍縮。為什么？因?yàn)槿紵呐蛎泬毫Τ蜂N了，萬(wàn)有引力壓就大，當(dāng)引力壓大于膨脹壓時(shí)，就會(huì)發(fā)生劇烈的坍縮、反彈、爆發(fā)，最終坍縮成白矮星，安靜而孤獨(dú)，也走完它的生命旅程。
地球全景圖
我們生活中的家園——地球，是太陽(yáng)系中的第三顆星球。地球上的所有動(dòng)植物的生存，都靠太陽(yáng)的光和熱。地球處在太陽(yáng)系中恰到好處的位置，也就是天文學(xué)家們所說(shuō)的“行星適居帶?！?/p>
水，為生命的生存、進(jìn)化和繁衍，提供了重要能源，特別是人類這樣的高級(jí)生命。越高級(jí)的生命，對(duì)生存環(huán)境的要求越是苛刻。地球上蘊(yùn)藏著豐富的水、氧氣、煤、石油、天然氣等能源，
月球是地球的天然伙伴，它為地球自轉(zhuǎn)速度的減緩，起到關(guān)鍵作用，從而加速了生命的進(jìn)化，由海洋轉(zhuǎn)上陸地。閃電、氮磷化合物、有機(jī)分子與地核內(nèi)部的巖漿提供適度的熱能，構(gòu)成了生命的催化劑。地殼運(yùn)動(dòng)，火山噴發(fā)，造山開(kāi)始，導(dǎo)致大陸板塊的飄移，以及綠色植被的生長(zhǎng)，為早期生命的生存，提供了足夠的氧氣，從而形成了原始生態(tài)系統(tǒng)。
寒武紀(jì)是顯生宙的開(kāi)始，標(biāo)志著地球生物演化史新的一幕。在寒武紀(jì)開(kāi)始后的短短數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間里，包括現(xiàn)生動(dòng)物幾乎所有類群祖先在內(nèi)的大量多細(xì)胞生物突然出現(xiàn)，這一爆發(fā)式的生物演化事件被稱為'寒武紀(jì)生命大爆炸'。帶殼、具骨骼的海洋無(wú)脊椎動(dòng)物趨向繁榮，它們營(yíng)底棲生活，以微小的海藻和有機(jī)質(zhì)顆粒為食物，其中，最繁盛的是節(jié)肢動(dòng)物三葉蟲(chóng)，故寒武紀(jì)又稱為'三葉蟲(chóng)時(shí)代'，其次是腕足動(dòng)物、古杯動(dòng)物、棘皮動(dòng)物和腹足動(dòng)物，寒武紀(jì)的生物形態(tài)奇特，和我們現(xiàn)在地球上所能看見(jiàn)的生物極不相同。
而我們熟知的大形食肉動(dòng)物——恐龍，就出現(xiàn)在距今6500萬(wàn)年前的白堊紀(jì)。而恐龍的滅絕，據(jù)相關(guān)證據(jù)表明，是由一顆直徑約為40公里的小行星撞擊地球引起的。假如，恐龍還在的話，人類還能出現(xiàn)嗎？我們不得而知。但可以肯定的是，一個(gè)物種的消失，標(biāo)志著另一物種的開(kāi)始；生命的演化絕非單純或單一的，演化歷程也是漫長(zhǎng)而艱辛，萬(wàn)物都是由低級(jí)向高級(jí)，由單一向多種，由簡(jiǎn)單向復(fù)雜的進(jìn)化規(guī)律。
人類，是由古猿進(jìn)化而來(lái)的。由猿到人的過(guò)程中，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)艱難。從爬行到直立，從簡(jiǎn)單到智慧，最終成為地球的主宰，無(wú)不遵循上述規(guī)律。
在現(xiàn)代文明的今天，人類在探索浩瀚的宇宙，不斷去追根溯源，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，探尋地外文明。可惜，至今尚未獲得有關(guān)證據(jù)。但是，人類決不是唯一的智慧生命，在浩瀚的宇宙中，在眾多的星系中，很有可能存在眾多的地外文明，甚至比人類更高級(jí)的地外文明。只是，人類目前還尚未達(dá)到生活在高維度的外星人先進(jìn)的科技程度?？梢?jiàn)，目前人類的認(rèn)知和眼界是極其有限的。我們不可能什么都知道，也不可能一無(wú)所知，只是處于一知半解的發(fā)展階段?？傊覀円嘈抛约河幸惶煸谟钪嬷幸欢苷业降赝馕拿鞯淖C據(jù)，證明人類并不是孤獨(dú)的。并與他們建立某種溝通渠道，從而發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)劣，改進(jìn)我們的思維，促進(jìn)共同進(jìn)步，作出不懈努力！
人類作為碳質(zhì)的智慧生命，在不斷地追根溯源，這是可以的。但關(guān)于宇宙之迷有太多太多，對(duì)于這樣深?yuàn)W、宏大的課題，我們還要不斷努力去研究、探索……
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