◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.freedns.us)◇◇ 我们的宇宙（三） 赵致真 　　三，浩瀚的星空 　　[主持人 　　我们的太阳系在自己这一部分是整体，但在宇宙更大的整体上是片段。 　　俗话说“天外有天”，在我们的这块“天”之外究竟是什么？ 　　整个大自然是怎样组织起来的？我们该怎样在宇宙广阔的坐标系中寻找自己 的位置？ 　　（采访：银河系，距我们最近的恒星） 　　[主持人 　　有位哲学家说，人和动物的最大不同，就在于能够抬头望望天空，然后想点 什么。 　　每当天街夜静，星汉西流。我们不管有没有足够的天文知识，也不管是不是 诗人，面对浩瀚的星空都不会无动于衷。 　　[电视片解说词 　　除了太阳系中的几个行星外，我们能用肉眼在北半球和南半球的天空各看到 大约3000多颗星星。它们的位置似乎都是恒定不变的。因此叫做恒星。意大利思 想家布鲁诺认为满天星星都是非常遥远的太阳，为此于1600年2月17日被烧死在 罗马的鲜花广场。人类一个基本常识的取得，有时也要付出生命的代价。 　　为了制定历法，参照农时，辨别方向，中国古代把天上的茫茫星海划分为三 垣28宿。西方则把相邻的亮星连接的图形设想成各种动物和神仙，并冠以星座的 名称。1928年国际天文学会决定将全天统一划分成88个星区。其中黄道天区有12 个星座，北半天球29个，南半天球47个。如同各国版图一样，它们的大小形状互 不相同。如长蛇座、大熊座、室女座延伸很广，南十字座、小马座、天箭座则范 围很小。千万别以为同一个星座里的星距离最近，它们不过是投在我们想设的天 球内壁上的视觉位置，有时彼此相隔得比对面星座里的星还远。不过，星星们都 上了“户口”后，我们便能很容易按照各自在天上的“住址”找到它们。只有在 地球赤道上才能看到全部88个星座。今天我们发射的许多航天器仍然要靠星座来 定向。 　　密密麻麻的满天星斗有的光华璀璨，有的昏暗难辩。古希腊天文学家喜帕恰 斯把他编制的星表中1022颗恒星按亮度划分为6个等级。1850年，英国天文学家 普森发现1等星要比6等星亮100倍。由此定义星等每差一级，亮度则应差2.512倍。 从此把星等概念定量化了。由于这个范围覆盖太小，又引出了负星等的概念。依 此标准，织女星为0等；最亮的恒星天狼星为-1.5等；满月为-12.8等；太阳为 -26.7等。目前，地上最大的望远镜能看到24等星，哈勃望远镜则能看到28等。 但这种“等级制度”对远近有霄壤之别的恒星显然“有失公允”。它只反映了我 们在地球上的感受。相当于光学中的照度。因此只能称为“视星等”。要想知道 恒星真正的发光本领，则必须判断它们的距离。 　　我们用尺作单位来量衣服，用公里来量路程，用地日距离即天文单位来量太 阳系。但对于极为遥远的恒星，这些尺度都已经太小了。大自然的一个基本事实 是光有速度。于是我们便把光线1年走过的长度，即10万亿公里定为1光年。天文 学家手中还有另一个计量距离的单位，便是秒差距。 　　把你的食指竖着伸到眼前，轮流用两只眼睛单独看它，就会发现手指在背景 上的位置左右移动，这是视差造成的效果。勘测队员就常用这种三角视差法来量 度距离。如果把两个不同视点之间的基线扩大到地球绕日轨道的两端来观察天体， 也会发现微小的视差。我们把视差为1角秒处的距离定义为1个秒差距，它等于 3.26光年。从一个秒差距远看地球，就如同3公里外看一枚硬币。 　　现在可以重新回来讨论一下恒星的亮度问题了。我们把恒星都公平地放在10 个秒差距的地方看它们的目视亮度，就叫做“绝对星等”。这一下，我们的太阳 只是一个依稀可见的5等小星了。 　　除亮度外，我们还发现星星的光芒有红、黄、蓝、白之分。这些不同的颜色 同样送来了极为重要的消息。 　　当第一缕通过牛顿棱镜的日光被拆散成七色光谱后，德国科学家夫朗和费又 先让光通过一条狭缝，并发现这些“彩带”明亮的本底上有许多细小暗线，每条 都是狭缝的一个像。因为太阳外层大气的不同元素有选择地吸收了日核发出光线 的某些波长后留下了“空隙”，看去正像这些元素自身所能发射谱线的“负片”。 以后，科学家逐步学会了辨别不同元素的“琴键”在光谱上弹出的“音调”，并 用分光镜从“夫朗和费线”中破译出恒星物质和寻找新元素。地球上于1888年找 到的“太阳元素”氦，便是20年前法国天文学家让桑在印度观测日食发现的。夫 朗和费的墓志铭上写着：“他接近了恒星。”这一评价当然包括太阳以外的所有 恒星。 　　20世纪初，美国哈佛大学天文台已经为50万颗恒星建立了光谱档案。按温度 递减，人们把恒星光谱分为O、B、A、F、G、K、M等7个主要类型及副类R、N、S。 每类又细分为10个次型。我们的太阳就属于G-0型。丹麦天文学家赫茨普龙和美 国天文学家罗素则以恒星的光谱类型为横坐标和绝对星等为纵坐标，制成了著名 的的赫-罗图。人们发现90%以上的恒星集中在从左上角到右下角的对角线上。赫 -罗图不仅揭示了恒星之间的状态关系，也描述了它们演化的趋势和方向。 　　我们从太阳系放眼四望，尽管上下左右都是星星，但离我们最近的半人马 座也有4.3光年，相距10光年左右的还有天狼星和小犬 ，再往下数，牛郎星和织 女星已在16光年和26光年开外了。 　　当一道朦胧而飘渺的光带如银白色的天河泻过夜空，人类东西方文化便同时 接受了“银河之水”最早的哺育和灌溉。中国古人把银河称之为“云汉”，《诗 经.小雅》中便能读到“维天有汉”的字句。希腊人则把银河想象为女神赫拉乳 房喷出的奶汁。1750年，英国天文学家赖特最早提出银河是我们在长轴方向上看 到的扁平恒星体系。赫歇尔则进一步绘出了以太阳系为中心的银河系图景。1918 年，美国天文学家沙普利提出银河系中心在人马座方向，这是自哥白尼否定地球 的宇宙中心位置以来，人类再次否定太阳中心地位的壮举。银河系的轮廓开始渐 渐清晰，它像一只“双凸透镜”、“扣着的铜钹”、“投掷的铁饼”。太阳系则 处在与银河中心“二八开”的地方。 　　现代天文学用氢的21厘米谱线勾勒出了银河系的宏大结构。这是一个拥有 2000多亿星体的螺旋状恒星系。它包括银盘、银心和银晕3个部分。银盘是银河 系的主体，广阔的对称平面由人马座旋臂、猎户座旋臂、英仙座旋臂和“3000秒 差距旋臂”互相环绕而成，直径约8万光年，厚度3至6千光年，是较为年轻的星 族威武浩荡的阵列。银心则是银河中心明亮而突起的部分，直径约2万光年，厚1 万光年，是老年的星族聚集的渊薮。银晕则是弥散在银盘之外的球形天区，直径 约10万光年，流离着一些衰老的恒星。有研究认为银晕外还有更大的银冕。我们 的太阳系就“依偎”在猎户座旋臂长长的“臂弯”里，距银心约3万2千光年，距 银道平面仅30光年。银河系近90%的恒星分布在中心区，10%在旋臂上。里面部分 比外面部分有更快的转动周期。当太阳系诞生的时候，银河系这个巨大的螺旋世 界已经有100亿岁高龄了。 　　银河系中除了2千亿颗恒星外，还有大量的原始星际气体以及宇宙抛射产生 的尘埃，密集之处就成为星云。这些“蒙胧的亮斑”有的能测出其明线光谱，属 于自身发光的发射星云。有些则是靠反射光线或其中“窝藏”着恒星而发亮。 　　星云不仅在银河系中占很大的质量份额，而且是恒星诞生的“苗圃”和“孵 化器”。红外辐射检测到有些密集星云正在发热，几乎可以被称为“红外巨星”。 庞大的复合星云常常产生许多小旋涡并“批量生产”恒星。当初和我们的太阳在 一个星云“母腹”中“同胎”诞生的恒星同胞姐妹们，如今可能早就东走西散， “闯荡”到银河的各个角落了。金牛星座昴星团周围，尚能看到吸附着大量原生 气体的残余。 　　还有一些行星状星云，是晚年恒星发散出来的气体尘埃物质。而星云的广阔 弥漫，包括暗星云的存在，则相当影响宇宙空间的“透明度”，有很强的“消光 作用”并容易带来种种观测误差。人们对星云的概念也有一个重新定义的过程。 1784年，法国天文学家梅西耶公布了他发现的103个“雾蒙蒙”的天体，当时统 称为星云。后来证实有些星云是银河系中较远的星团。1924年，美国著名天文学 家哈勃从威尔逊山的强大望远镜中看到仙女座“星云”其实由大量恒星组成。人 们便把那些由于遥远而貌似云雾状的银河外天体系统都称之为星系了。 　　像太阳这样的“单身汉”恒星并不多。银河系中近半数的恒星都是双星。它 们相依相伴，有些作近密轨道互绕和交食掩映，甚至彼此进行物质交换。天狼星 A、B便是著名的双星。有些恒星则“拉帮结伙”成为聚星，在相互引力作用下如 捉迷藏般进行着更复杂的运动。南门二，北斗一则属这一类型。 　　还有许许多多恒星纠合在一起成为大小星团的。其中疏散星团由10几个到几 千个恒星组成，它们结构松垮，形状随意，分布在银道面附近，也叫银河星团， 至今已被发现1000多个。民间称为“七姐妹星”的金牛座昴星团约有750颗恒星， 可算它们的典型样本。我们如果“生活”在那里将不会有黑夜，“箭射九日”的 “后羿”也只能“徒唤奈何”了。 　　球状星团则由多达几万、乃至几十万的恒星聚成球形的一团，密集分布在银 河系中心。它们大多为同时出生的百亿岁“寿星”。武仙座球状星团便是250万 这类恒星组成的庞大老年群体。 　　[主持人 　　我们的银河系真是一个丰富多采而辽阔壮丽的大千世界。 　　那些向我们眨着神秘眼睛的满天星斗从何而来，它们有没有一个生长、发育 和演化的过程呢？ 　　（采访：主序星，红巨星，黑洞） 　　[主持人 　　在星空这个五光十色的巨大万花筒中，究竟有几种转动的“彩色玻璃”？ 　　天文学家的工作不仅是忙着清点天上的东西，还要从茫无头绪中理出头绪， 从千差万别中找到规律。 　　[电视片解说词 　　看到形貌不同的千万个恒星时，不要以为它们就有千万个种类。我们看到的 主要是恒星们生命历程的不同阶段，就象在王府井大街熙来攘往的人群中看到有 老年、壮年、青年、少年和婴儿一样。它们在星系中少长咸集，有的风华正茂， 有的呱呱坠地，有的寿终正寝。如果考察一下恒星的生活史，就会看到一组序列 性的图画，并发现一个重大秘密。那就是，恒星的一生，宿命地决定于它们诞生 时的初始质量。质量即命运！ 　　星云中的气体尘埃是按自由落体方式从四面八方向质量中心坠落的。渐渐浓 密的核心开始发热，气体尘埃慢慢达到了足够厚度保持住核内的热量。经过几百 万年的“原始积累”，温度终于上升到1000万度，核反应程序便启动了！氢原子 聚合的膨胀力顶住了向内继续塌缩达到动态平衡，并将高温从内部传到表面而开 始发光，一个“原恒星”就此进入了最美好的年华——辉煌而稳定的主序星阶段。 恒星一生90%的时间处于赫-罗图上主序星的位置。质量大的恒星需要更迅猛的核 反应来抵消引力，因此会更快耗尽自己的燃料。按照质光关系，恒星的光度与质 量的7次方成正比。大于太阳质量10倍的恒星，将比太阳亮百万倍，而寿命却短 1000倍，仅仅百万年间便结束了仓促而激烈的生命历程。真应了“炎炎者灭，隆 隆者绝”的古话。不过，由于共同的平衡模式决定，恒星的一般质量都在太阳的 10倍和0.1倍之间，大于和小于百倍的极少。远不象体积的悬殊可达千亿倍以上。 质量不超过太阳1.4倍的恒星，能在主序星阶段维持至少50亿年。 　　我们的太阳显然是在那些“大而热”的第一代恒星谢世后，才诞生的第二代 甚至第三代恒星。不胖不瘦的“中等个头”，使它在主序星的位置上已经从容照 耀了50亿年。地球上得以出现生命并进化为智慧，正是取决于太阳的稳定所提供 给我们的充裕时间。但今天正值盛年的太阳，未来的前途和命运又将如何呢？ 　　再过50亿年，太阳将从主序星的位置上黯然退下，走向生命史上的转折点。 氢的燃料濒临“坐吃山空”的边缘，减慢下来的热核反应已经抵挡不住引力的塌 缩。100亿年间产生的氦开始聚集在中心，1亿度的高温使这些第一代核反应的 “产品”成了第二代核反应的“原料”。3个氦核聚变为一个碳核，放出新的能 量。剩余的氢则把自己的反应区从中心推向外层。由于体积膨胀而光度增大，又 由于辐射通量不能和表面积成比例翻番，致使有效温度降低到2500度以下，太阳 就成了一颗直径扩展500倍的红巨星。到那时，水星已被蒸发，金星将被吞没， 地球上的海洋也早就全部汽化。我们这颗变得“赤地万里”的行星，将继续在灼 热的太阳大气壳层中守着曾经温馨的轨道悲壮地运行。不过，人类大约早已成为 “多行星物种”，卷起铺盖到别的地方居住了。目前我们所看到的金牛α、猎户 α、天蝎α、牧夫α等都是挂在天上的“大红灯笼”。恒星变为红巨星后，体积 可以膨胀到10亿倍。双食星仙王座ω中的红巨星，直径比木星绕日轨道还要大。 　　然而，“红光满面”的虚胖和臃肿决不是健康的征兆。红巨星收缩的内核与 膨胀的外壳开始脱节并出现脉动。高温高压最终将碳也卷进了聚变成氧和氖的核 反应中。这时，红巨星的结构出现了重大变化，氧和氖的核心，外面依次裹上碳、 氦和氢的不同包层，几种产能机制各占地盘，各行其是，呈现出十分动荡和混乱 的局面。能量的生产终于接近尾声，引力开始占据绝对上风，这时，星体的内核 被压缩成为地球上从未见过的高密度物质形态。如同一大箱电灯泡被压成一小盒 碎片，电子再也不能保持和原子核的正常距离而成为紧贴原子核的自由电子，原 子核则均匀地“浸泡”在电子气中，这便是我们所说的“间并”状态。强大的重 力到此才算被间并态电子排斥力所平衡。至于那层“大而无当”的外层气壳，则 被内核猛烈推开，形成一个看上去象烟圈般的行星状星云，并在湍动中渐渐飘散。 这时，脱掉外衣的白矮星便“亮丽登场”了。可以说，白矮星都是在红巨星体内 “长熟”的。这也是我们的太阳最终的归宿。 　　天狼星伴星B是通过现代天体物理学发现白矮星的第一个例子。1834年，贝 塞尔便观察到天狼星沿着一条波纹线在轨道上运动并预言它会有一个伴星。32年 后，美国仪器制造家克拉克在试验望远镜时果然看到了这颗“暗伴星”。直到 1914年美国天文学家亚当斯详尽分析了天狼星B的光谱后，人们才断定这是一颗 白矮星。它和天狼星一样热，但亮度只及太阳的400分之一，直径仅比地球大一 倍，质量却是地球的30万倍。上面一块麻将牌大小的“石头”就有10吨重。地球 上的钟摆如果能“放”在那里，每秒会摆动180次。白矮星将在数十亿年的漫长 岁月里逐渐冷却，变成一颗黑矮星。禁锢于其中的大量金刚石之类，将永不再参 加宇宙的“物质贸易”。银河系中有着几十亿处这样的“恒星残骸”和一片片 “恒星公墓”。 　　如果白矮星处于双星系统，并拥有一个红巨星或主序星状态的伴侣。情况也 许便另有变化了。白矮星会以极强的吸引力，把伴星外层的氢和氦等气体“吸吮” 过来，并牢牢控制在自己的表面。这些“新鲜血液”为垂死的“小矮子”注入了 “新的活力”，当氢和氦等气体聚积到一定程度，便会点燃新的核聚变。一颗白 矮星有时甚至会爆发多次。第谷当年把旋生旋灭、光度突增的亮星称为“诺瓦”， 意思是新星。每年银河系中平均有二三十颗新星爆发。至于亮度骤然剧增千万倍 至上亿倍的超新星爆发，则又属于另一种机制了。 　　1967年11月，英国剑桥大学女研究生贝尔用射电望远镜观测天空，发现了来 自狐狸座方向以1.337秒为周期的脉冲无线电波，引起世界极大的轰动。当时人 们寻找地外文明兴头正浓，便猜测可能是外星人向地球发出的联络讯号，并设想 他们是靠体内的叶绿素进行光合作用的“小绿人”。后来发现的天上的脉冲星越 来越多，并且这种射电功率大约是人类所能发出全部功率的100亿倍，对“小绿 人”的狂热期待才告破灭。人们调侃说，不要把自己的心跳当作梦中情人到来的 马蹄声。 　　然而，脉冲星究竟是何方神圣？它如何能发出如此短促、精确而稳定的脉冲 电波？人们最后终于认定，这就是30年代以来，被奥本海默等科学家反复讨论和 苦苦寻找着的中子星。脉冲星的发现是20世纪60年代四大发现之一。尽管1974年 诺贝尔奖的桂冠不公正地落在贝尔的老师休伊什的头上，但这位时年24的英国姑 娘贝尔仍将史册传芳，是她的发现结束了对中子星的“纸上谈兵”。 　　中子星实在是一种匪夷所思的天体。按照钱德拉塞卡极限，白矮星的质量不 能超过太阳1.5倍，否则，更大的引力将使间并态电子也无法抗衡，于是全部被 压进质子而结成间并态中子。这是抵抗引力塌缩的最后防线，整个星体成了一个 无数中子挤成一团的超大原子核。每立方厘米就有一亿吨，相当于全人类的重量 总和。一个太阳质量的中子星，直径只有14公里。中子星表面是比钢还要强100 亿亿倍的铁质外壳，温度达几百万度。上面最高的“山脉”不超过1厘米。逃逸 速度达到每秒20万公里，是光速的3分之2。一个70公斤的人如果站在这样一颗中 子星上，体重将达到200亿吨，并因头脚之间1800万吨引力差产生的潮汐作用而 被撕得粉碎。萨根曾风趣地设想，如果往你手上放一小块中子星，它将洞穿你的 手，并像石头从空气中落下一样穿过地球，然后再反过来向地心回落，并因地球 自转而钻出一条复杂的弧形弹道孔洞。 　　中子星自转速度极快，1982年从波多黎各天文台发现的中子星每秒自转642 周，但坚不可摧的引力使它决不会被甩得四分五裂。由于中子星具有同样被压缩 几十亿倍的强大磁场，自转轴和磁极又并不重合，猛烈抛射的螺旋电子流便会沿 磁轴两端产生强大的同步加速辐射。它们是“宇宙的节拍器”。如大海上灯塔的 光柱，如草坪上喷灌的龙头，扫过360度的空间，使我们在遥远的地球上能收到 这种脉冲射电信号。因此，中子星至今仍沿用着脉冲星的名称。1968年，又发现 蟹状星云内的中子星同时发射可见光脉冲。质量大，密度高，自转快，辐射强， 是中子星的四大特点。随着时间推移和能量消耗，它的自转将由快到慢，辐射由 强到弱，由可见光到射电辐射，直至停息。据估计，银河系内有10万颗中子星， 能在地球方向探到射电信号的在1000颗以下。 　　可以有把握地认为，中子星诞生于超新星爆炸。如果恒星质量大于太阳30倍 以上，便不能“金蝉脱壳”式地变成白矮星来和平“收场”了。崩溃的过程将更 加暴烈和迅猛。内部的核反应从氢到氦、氦到碳、碳到氧、氧到镁、镁到硅、硅 到铁，一路向更重的物质聚合，直到这个核反应的“多米诺骨牌”在一堵“铁” 墙前面止住。铁是宇宙中最稳定的元素，处于能量低谷，它无论分裂或聚合都不 再放出能量而只会吸收能量。于是，大自然只好另辟蹊径，以极大的引力能量将 铁原子重新粉碎成构建物质的“基本砖块”中子、质子、电子，并狂泻出中微子 把核心能量抽空。于是，骤然的大收缩引起外壳猛烈的“内向聚暴”，瞬时抛射 出的能量相当于这颗恒星一亿年间释放的光热，炸碎的外壳带着95%以上的庞大 的质量漫天飞散。这就是惊心动魄、辉煌壮丽的超新星爆炸。有时恒星核心的质 量没有达到钱德拉塞卡极限，也会在爆炸的超高压下形成中子星。另一方面，如 同溜冰运动员收起手臂会加速旋转那样，在剧烈收缩中形成的中子星因获得了原 来恒星巨大的角动量而能够飞速自转。 　　1054年，欧洲正处于不学无术的黑暗时代。中国宋朝天文学家在金牛座观测 到一颗超新星，并记载它“昼见如太白，芒角四出，色赤白”。时隔900多年后 的今天，仍可看见当时冲击波膨胀的轮廓。这便是距我们4500光年的蟹状星云。 超新星爆炸在银河系中平均每千年有两三次。1572年，1604年，第谷和开普勒又 先后在仙后座和蛇夫座各观测到一次。打从望远镜问世后，银河系内再也没有发 生过超新星爆发而使天文学家颇感怅惘。不过，1987年，在仅仅16光年之外的大 麦哲伦星云出现了超新星，为这些研究者的失落提供了一定补偿。 　　越来越多的天文学家认为，太阳系的形成得益于超新星爆炸冲击波对原始星 云的压缩和搅动。同时，超新星还是宇宙间一切重元素焙烧的“坩埚”和冶炼的 “熔炉”。我们佩带的金和获取原子能的铀，乃至血管里红血球中的铁，没有一 样是地球上的“地产品”。50亿年前，形成我们太阳的宇宙星云已再不是纯净的 氢和氦，而是被超新星爆发灰烬严重“污染”的云团，其中自然界的92种元素早 就一应俱全。当年有超新星爆炸，我们多么幸运。今天远离超新星爆炸，我们又 多么幸福。 　　在众多明星让我们眼花缭乱时，不要忘记恒星世界约87%成员的质量都在太 阳的0.2至0.8之间。这些红矮星是天上的“芸芸众生”。由于光度昏暗，光谱级 在K0到M5之间，很难被我们发现，大多是“无人知道的小草”。它们没有轰轰烈 烈、大起大落的丰富经历，过着平和、淡泊、节俭的生活。但却以惊人的长寿阅 尽天上沧桑。它们能在主序星阶段停留200亿至2000亿年。打从宇宙诞生以来， 还没有接到过这类恒星去世的讣告。 　　有必要单独写上一笔的是造父变星。1784年，聋哑而早夭的荷兰天文学家古 德利克发现仙王座δ，也就是造父星的亮度有周期性变化。这颗星从4.3等上升 到3.6等，5.4天后又回跌到原来的亮度。天文学家把光度呈周期性变化的星统称 为造父变星。我们熟悉的北极星便是其中的一颗。1912年，美国女天文学家勒维 特进一步发现造父变星的亮度越高，光变周期越长。原来，这是因为它的体积在 交替地一胀一缩。由于恒星的膨胀力和中心温度的4次方成正比，当内部能量不 足时，体积就会收缩。而收缩的压力又加快了核反应，使体积再次膨胀。这种变 化完全可以看做温度和引力失衡的“早期症状”，所谓“光变周期”，正是它滑 向红巨星边缘前粗重的“喘息”节奏。 　　但至少在几千万年的时间里，造父变星这种脉动是稳定的。于是天文学家们 大有可为了。造父变星一般都是大而亮的星，既然它的光变周期和绝对星等能够 准确地对号入座，便可以将它当作宇宙中的“标准烛光”，通过周光关系测量出 造父变星所在星系的距离。尽管这把“量天尺”以后又因星族Ⅰ和星族Ⅱ的差异 几经修正，但人类总算第一次获得了测量银河系外遥远天体的能力。 　　现在，我们要聚精会神研究一下大自然中最神奇的怪物黑洞了。自20世纪60 年代美国科学家惠勒提出这个概念后，便一直是天文学的前沿和科幻小说的热门。 要认识黑洞，我们不妨先回顾一下讨论过的中子星。如果一颗恒星的质量大于太 阳几十倍，它便不一定能通过超新星爆炸来完全丢掉要命的“质量包袱”了。留 下的收缩部分如果大于太阳质量的3.2倍，连中子星状态也将无法支撑。巨大的 引力会毫不含糊地压碎中子，将塌缩进行到底。 　　那么，这个“自己把自己压跨”的过程又究竟“伊于胡底”呢？它只能是个 自由落体永远落不到底的无底洞。物质将被压缩进一个无穷小的奇点，只剩下一 个重力场。如果中子星上还有超过每秒20万公里的逃逸速度，在黑洞的“史瓦西 半径”内，则逃逸速度超过每秒30万公里，连光也无法跑掉。我们自然也看不到 黑洞“视界”内的一切。黑洞表面并没有一层真正的“壳”，但也别认为黑洞是 个又黑又空的大窟窿，它具有质量、旋转与电荷，是宇宙中最密的物质和最实的 实体，是万有引力登峰造极的杰作和与恒星膨胀力斗争最后胜利的凯歌！ 　　连光也逃不出来的黑洞，我们又如何才能发现它的存在呢？科学大师霍金引 用过一个形象的比喻。穿着黑色晚礼服的男孩和穿着白色晚礼服的女孩在舞台上 携手共舞。灯光暗了下来，男孩虽然已不可见，但女孩的舞步舞姿却能显示着男 孩的存在。女孩是正常的恒星，男孩则是黑洞。科学家已经观察到天鹅座中一颗 质量为太阳30倍的兰色巨星和它的质量为太阳10倍的“隐形伴星”之间，就如舞 台上的女孩和男孩的关系。一个质量比太阳大10倍，已经塌缩成比小行星还小的 不可见天体，只可能是黑洞。除了让蓝巨星的轨道波动外，这颗暗伴星发出了天 空中第二强的X射线，也进一步暴露了它的黑洞身份。 　　原来，黑洞无敌的引力使它会象一个饕餮成性， “越吃越能吃”的巨兽， 把靠近的物质囫囵吞掉。比较一下水流进空洞产生的旋涡和龙卷风的风眼，在黑 洞的史瓦西半径大约200公里之外，也会有一个巨大的漏斗状吸积盘。高速落入 的物质在激烈的摩荡下产生高温并将质量的一部分变成最后的X线猛烈喷出，如 同跌入万丈深渊前发出的绝望叫喊。天鹅座的兰巨星便正在用自己洪流般的外层 物质，“喂养”着这个“弱肉强食”的掠夺者。天鹅X-1是被我们找到的第一个 黑洞。 　　黑洞使周围光线弯曲带来的“引力透镜”效应也已经得到验证。目前，主流 的天文学界几乎没有人再怀疑黑洞的存在。圆规座X-1，御夫座εB等可以大体认 定的黑洞已增加到30个。美国科学家最近用哈勃和钱德拉太空望远镜发现银河系 中心有一个硕大无朋的黑洞，质量为太阳的260万倍。许多研究表明，黑洞直接 关系到星系的起源。 　　谁也无法推测掉进黑洞中的境遇。时间停滞，幽明永隔，如果没有化为齑粉， 也会根据“无毛定理”被彻底“灭口”，而无法从“不可睹世界”回到“可睹世 界”纵谈黑洞中的况味。地球如果压缩到9厘米，也会变成黑洞。霍金认为黑洞 并非完全黑，它也会在极其漫长的时间里蒸发。而宇宙诞生时便有许多极小的 “太初黑洞”。还有人根据对爱因斯坦广义相对论关于黑洞周围时空无限弯曲的 不同理解，相信黑洞可能会如浴缸的下水口通到另一个房间那样，是到达遥远空 间的“隧道”和“捷径”。如果绘制一张宇宙图并准确标明黑洞的进出口，将大 大方便于“抄近路”做太空旅行。甚至认为白洞是黑洞的出口。这里，科学和幻 想的界限又一次模糊了。但完全不同于胡思乱想，深刻而睿智的奇思妙想早已被 证明是科学飞翔的翅膀。 　　[主持人 　　我们对恒星的认识本来是从太阳开始的。但如果宇宙中只有一个太阳，没有 其他恒星的生命史作比照，我们将永远不会知道自己的太阳从何处来，向何处去。 　　今天如日中天的亿万恒星，都是演化中的“临时结构”。是大自然物质运动 的一个环节。 　　在更高的宇宙结构层次中，我们的银河系又处于什么位置？ 　　银河系之外还有什么更辽阔宽广的世界？ 　　（采访：河外星系） 　　[主持人 　　哥白尼把地球从宇宙中心移开后，确立了太阳的中心地位。沙普利又否定了 太阳的神圣，指出它不过是银河边上的普通一星。人们后来终于认识到银河系也 不是宇宙的中心，更不是它的全部。 　　人类应该因此而更加自卑吗？河外星系的发现使我们的地位又降了一个台阶， 但对自然的认识却又上升了一个台阶。 　　[电视片解说词 　　北半球的天文学家常常嫉妒南半球的同行，因为他们能观察到大、小麦哲伦 星云。1521年，葡萄牙航海家麦哲伦率领着他的船队作环球航行时，发现了这两 块位于南天极附近剑鱼座和杜鹃座的云状亮斑。勒维特就是从小麦哲伦星云中找 到造父变星的。大麦云距我们约16万光年，直径是银河系的一半，有50亿颗恒星。 小麦云距我们19万光年，直径是银河系的5分之1，有15亿恒星。它们彼此相距5 光年。如同月亮是地球的卫星一样，大小麦哲伦星云可以看作银河系的卫星星系。 　　仙女座星云则是银河系在宇宙中的近邻。它的规模比银河系大一倍，距我们 约225万光年。天文学家最初就是看到它美丽的旋臂，才推测出银河系可能也是 旋涡结构的。美国科普作家阿西莫夫说，我们要想观察到自己银河系的全貌，就 如同站在城市郊区低矮的屋顶上，透过尘雾向市中心眺望。而仙女座星系则如同 展现在飞机舷窗下面的整个城市。 　　早在1755年康德就天才地指出，仙女座星云可能是和银河系一样的“宇宙 岛”。1920年，美国国家科学院组织了一次著名的辩论会，天文学家柯蒂斯根据 仙女座星云中有“新星”闪亮判定它是遥远的河外星系。而当年曾把太阳从银河 中心位置“拉下马”的哈佛天文台长沙普利则认为，仙女座星云转动过快，一口 咬定它跑不出银河系这个一统的宇宙。著名的“沙普利-柯蒂斯之争”再次昭示， 由思想解放的先驱变为保守观念的代表，科学史上不乏其例。 　　哈勃将星系分为螺旋星系，椭圆星系和不规则星系，还有一些附类。螺旋星 系包括象轮子安在轴上一样的棒状星系。它们的核心主要由密集的星族Ⅱ盘踞， 旋臂则是星族Ⅰ的“旋转舞台”并弥漫着大量气体。旋臂并非固定的恒星组成， 而是由于众星在公转中，通过旋臂这些“坎坷路段”时相对拥挤，在旋臂之间的 “平坦路段”时相对松动造成的宏观布局，因此不会“越拧越紧”。旋涡星系直 径一般在1.6至16光年之间。占星系总量的75%左右。 　　椭圆星系小的如星团，大的超过银河系百倍，多由年老的星族Ⅱ构成，气体 含量少，相对均匀分布成正圆球或椭圆球，占星系总量的20%。不规则星系一般 较小，占星系总数的5%。大、小麦哲伦星系都属于不规则星系。有人认为从不规 则星系到螺旋星系，再到椭圆星系，反映了星系演化发展的不同阶段。1943年， 美国天文学家塞佛特又发现了一类完全不同的奇特星系，有一个很小又极其明亮 的核心，被称为塞佛特星系，它看来至少要从星系总数中占1%的份额。 　　星系同样有成团分布的特征，孤零零“前不着村后不着店”的场间星系很少。 但大尺度并不是小尺度的简单延伸。如同餐桌上“碗”的数目不能和碗里“米” 的数目相比一样，星系团里的星系远远少于星系里的恒星。但恒星之间与自身尺 寸相比却隔得很开，而星系之间平均距离只有自身大小的几倍而已。我们仍然用 积习难改的“自我本位”眼光，将银河系为中心，半径大约300万光年内的仙女 座星系及40来个小些的星系叫做本星系团。在更高的层次上，我们这个本星系团 又属于以室女座星系团为中心的50多个星系团组成的超本星系团。不可思议的是， 宇宙在这样大的尺度上仍然还有结构，星系都分布在泡沫状空间的“泡壁”上。 它们如深海中仪态万方的海螺、海贝、海星，有的象显微镜下精美的细胞和微生 物。天文学家把目前可观察的150亿光年半径范围内大约1200亿星系叫总星系， 就是我们的宇宙。 　　星系之间会碰撞吗？尽管概率极小极小，但有观察显示这种情况似乎发生过。 不过最好别想象成两架飞机迎头相撞，也别当成两军相逢后捉对厮杀。星系内有 巨大的空间，他们完全可以互相“穿过”，或者象两股烟“飘”在一起。因此说 星系碰撞，不如说是一种“会师”或“兼并”。当然少不了带来气体尘埃的湍动 和辐射的增强，以至整个星系演化进程的改变和结构形态的重组。但要想看到 “两家”的恒星纷纷撞碎和爆炸，那是大约要失望的。 　　随着观测手段日益强大，人们颇有点沾沾自喜。以为天上的东西几乎已经 “一网打尽”，只用慢慢进行盘点和消化了。但一项新报告却让天文学目瞪口呆， 那便是20世纪60年代四大发现中的另一项，类星体。事情可以从美国科学家桑德 奇对剑桥第三射电星表上的3C273等进行观察研究说起。以往人们发现的射电源， 都是具有相当延展性的一大块星云。但3C273的辐射却来自一个点而不是一个面。 同时伴有物质喷流。它的光学对应体貌似恒星却又“望之不似”，天文学家把这 种似是而非的“类星体射电源”简称类星体。 　　经过全力以赴的紧急搜索，天文学家发现的类星体已有数千个之多。这种天 上的“四不象”具有许多令人困惑的特征。它们非常遥远，距我们都在几十亿光 年之外。整体光度变化显示它们的大小如同一颗恒星，而亮度却超过整个银河系 亮度的1000倍。它们出示的“身份证”光谱也几乎无法辨认。这下天文学家手足 无措了，一时间各种理论百花齐放，应运而生。许多天文学家认为，类星体是宇 宙边陲上那些大而明亮的星系可以观察到的星系核。而同样遥远，又亮又小，却 已经不再发射电波的“蓝星体”，即BSO，是类星体衰老后的形态。那些核心明 亮的塞佛特星系则是介于类星体和普通星系之间的过度品种，它们如果再跨一步， 就跳进了类星体的“龙门”。还有人认为类星体并不真的那么遥远，它极大的光 谱红移是别的原因所造成。至于类星体的“中心发动机”是黑洞，类星体是和黑 洞相反的“宇宙单行线”白洞，它的产能机制是正反物质湮灭。凡此种种，甲论 乙驳，莫衷一是。类星体作为宇宙中最亮的天体，今天被我们看到的光芒在太阳 诞生前几十亿年便已经出发上路，从空间和时间深处送来了“早期宇宙”的“问 候”和沿途捎带的各种信息。 　　20世纪60年代4大发现中还有一项，就是轰动天文界的星际分子。继1963年 麻省理工大学林肯实验室从太空射电波中发现羟基的“指纹”后，1969年又发现 了水。接着清单很快列下来，氨、甲醛、丙炔腈、甲醇、甲基乙炔，1982年测出 13个原子的氰基癸五炔。有报道说发现大量的乙醇，这下太空中居然飘荡着酒香。 特别令人惊讶的是，还找到了多种糖类和构成生命之链DNA的基石之一鸟嘌呤。 如此寒冷、稀薄的宇宙空间，制造复杂分子的“有机化工厂”在哪里？应该是宇 宙线和紫外线导致了这种合成。星际化学的崛起使越来越多的天文学家相信，地 球生命的起源来自宇宙。是太空中这些具有“自组织能力”的有机分子“搭乘” 着彗星“客车”来到我们的世界，把生命“传染”给了地球。或者说是“授粉” 和“播种”。 　　提到生命，我们就有些抱怨天文学家谈起恒星头头是道，娓娓动听，但却很 少讲述行星的事。原来，宇宙中的行星太难发现了。人类自从挎上望远镜后，用 了300多年才把自己太阳系里的行星大致找齐。而离我们最近的恒星也有4.3光年， 视直径仅千分之几弧秒。那些绕着它们兜圈子的行星一来不发光，二来体积小， 第三又在不停转动，即使我们分辨率最高的望远镜“望穿秋水”，也还是难得看 到它们的倩影。但科学家却想出用摄谱仪观察恒星轨道有无摆动，来判断它是 “携家带眷”还是“孤子单丁”。 　　1995年，破天荒传来好消息，日内瓦天文台梅尔等科学家在飞马座51恒星周 围发现了太阳系外第一个行星。1999年4月，英澳天文台和加州大学又以确凿的 证据，认定仙女座υ和绕它运行的3颗行星组成了一个不折不扣的“太阳系”。 至今已“注册报到”的日外行星有75颗。其中南半天球40个行星隶属于36个恒星， 北半球35个行星跟从着31颗恒星。2001年11月27日，美国宇航局宣布首次观测到 一颗日外行星充满了钠的大气。这些行星基本都属于大而热的气体星球。质量在 木星的0.4倍到11倍之间。它们距中心恒星很近，有的比水星离太阳还近10倍。 大部分轨道是偏心率很高的椭圆。毫无疑问，发现日外行星的记录会在几年内急 剧刷新。 　　我们用不着为手头上这几十个日外行星并不适合生命存在而遗憾。宇宙中有 其他生命乃至智慧，应该是确定无疑的。古希腊伊壁鸠鲁派哲学家们就说过， “认为地球是无限空间中唯一住人的世界，就象断言大面积播种的土地上只长一 根麦穗那样不值一驳。”根据萨根计算，仅银河系适合居住的行星就多于10亿个， 而宇宙间有1000多亿个星系。“概率”绝对不支持人类是“孤儿”的臆断。让 100亿个猴子在打字机上乱打100亿年，肯定会打出莎士比亚的杰作，尽管绝大部 分纸上甚至全是逗号。美国宇航局墙上写着，“氢，只要有足够的时间就会变成 人。”何况我们目前只知道地球上这一种生命模式。所谓“吸氮气，喝氨水，在 还原介质中代谢的硅基生命”未必能进入科学的大雅之堂，但我们仍不妨对科幻 作品多一点鼓励和宽容。至于毫无根据地把UFO当真实新闻来炒作，自然又另当 别论了。 　　[主持人 　　我们不妨把总星系看作一部宇宙全书，那么超星系团是它亿万分卷中的一册。 本星系团则是其中一个篇章，银河系是一个段落，太阳系则够不上一个标点，我 们又该到那一页，那一行寻找自己？ 　　恒星在星系中演化，星系在星系团中演化，星系团在宇宙中演化，亿万斯年， 生生不息。 　　那么，我们的宇宙从哪里来，宇宙的结局又将如何？ 　　（采访：宇宙大爆炸等） 　　[主持人 　　世界上最大的问题和最老的问题，恐怕就是关于宇宙的诞生和归宿了。每一 代祖先中的智慧者，几乎都作出过力所能及的回答。 　　我们从今天的天文学家那里又能讨到什么说法呢？ 　　[电视片解说词 　　1929年是天文学历史上的一块重要界碑。哈勃在威尔逊山天文台观察了18个 星系的光谱，发现都明显向红端移动，说明这些星系都在以极大速度离我们而去。 更重要的是，星系离我们越远，退行速度越快，其间有着确定的线性关系。这便 是著名的哈勃定理。天文学从此成为理论与观察空前统一的现代科学。霍金称哈 勃定理为20世纪最伟大的智慧革命。 　　我们应该简略介绍一下红移，为此又需要先温习一下大家熟悉的多普勒效应。 火车总是尖啸而来，低吼而去，我们知道这是因为波源朝我们运动时，声波两个 波峰到达我们耳膜的时间间隔缩小了，于是波长变短，音调升高。反过来波源离 我们而去时，两个波峰间隔被拉长，音调听起来变低。如同一个远行者，每周定 期发出一封信回家，但他在离家的旅途上，我们会超过一星期才收到一封。而他 踏上归程后又会不到一星期就收到一封。1842年，奥地利科学家多普勒列出了音 调、声源和观察者之间相对运动的数学关系式，他的名字从此和多普勒效应永远 连在了一起。这个效应同样适用于光的传播。离我们而去的光源，光谱会向红端 移动，这便是红移。有个科学笑话说，酒后驾车闯红灯的司机向警察辩解，怪多 普勒效应把红灯变成了绿灯。如果真如此，这位司机的车速应该达到每秒6000公 里左右。 　　我们正是应用多普勒效应，观察行星自转时两侧相反运动在光谱上产生的 “宽线”计算它们的自转周期，并测定天体的视向速度。远去的星系并不会因红 移而看上去变红。因为它们的紫外波段会跟着移进可见区域补上空缺，我们的视 网膜无从感到这种变化。 　　照这么说，究竟是凭什么认定星系发生了红移呢？这里又需要回忆一下夫郎 和费线。正是这些在平常阳光中位置确定的各种元素的吸收线，整体地移向了光 谱的红端。天文学家起初对类星体的光谱无法辨认，就是因为红移量大得出乎意 料，一部分应当呆在紫外部分的谱线移到了可见光区。 　　然而，我们又有什么特别之处，使得远处所有的星系都“四散而逃”呢？原 来，无论在哪个星系上看，其他星系也都在互相远去。正象一个不断吹大的气球， 上面各点都会感到彼此越离越远。经过多少年反复推敲，天文学家认定星系之间 每百万光年退行速度增加每秒15公里。这就是至关重要的哈勃常数。需要提醒的 是，听信吹胀气球的比喻应防止一个误解。我们的家到学校的距离不会膨胀，太 阳系不会膨胀，银河系也不会膨胀，处于同一个本星系团的仙女座星系还在向我 们靠近。宇宙膨胀的运动只发生在彼此独立、几乎不受互相引力影响的大尺度星 系团之间。 　　当巨大的红移告诉我们发光星系在几十亿光年之外，便等于同时告诉了我们 望远镜中的影象发生在几十亿年之前。因此，望“远”镜也是回望遥远过去的望 “时”镜。科学家把光线传播的空间加上一维时间，想象成所谓的“时间光锥”。 发生在光锥之外的事对我们是毫无影响的。举个浅显的例子，如果太阳此刻“不 慎熄灭”，我们对这样天大的事只会浑然不觉，非要等8分19秒钟后才一片哗然。 那些几十亿光年外正在发生的任何事，将在今后几十亿年里沿着“过去光锥”到 达地球之前无法觉察。不妨顺便提提，我们拍下的遥远星系的照片，除了不是它 们今天模样，甚至也不是它们当年“真实”的容貌。星系自身几十万光年的庞大 尺寸使相差几十万年的“老”光“新”光出现在同一张胶片上。恰如有一个高达 百光年的巨人，头朝这边躺着，我们拍下他的照片将由百岁的头，50岁的腰和1 岁的脚拼凑而成。 　　膨胀宇宙的模型终于取代了根深蒂固的静态宇宙的模型。其实，人们早就对 一个稳态封闭、终古不变的宇宙表示怀疑。热力学第二定理指出，热不能自发从 较冷的物体传到较热的物体。例如冰不能把热量传给杯中的酒使冰变得更冷。冰 箱强迫热量从冷处流向热处则必须付出能量，热量决不会自己“误入歧途”。德 国物理学家克劳修斯则相信，如果宇宙无限老，能量密度的差异就会越来越少， 并表述为“熵”的增加，直到完全均匀分布不能作功的“热寂”状态。膨胀宇宙 的模型使这一困惑迎刃而解了。当初，连爱因斯坦那样的大师也为了迁就静态宇 宙，在广义相对论方程中画蛇添足地加进了一个“宇宙常数”。1931年，爱因斯 坦参观威尔逊山天文台并会见了哈勃，两位科学巨人的手紧握在一起，爱因斯坦 说，他的“常数”是一生中犯下的最愚蠢的错误。 　　宇宙既然是这样膨胀着，我们最合理的反推只能是，它过去要致密和紧凑得 多，最早则起源于一次大爆炸。俄裔美籍物理学家盖莫夫率先把这一概念理论化。 目前，大爆炸学说已经成为天文学界的共识和主流。 　　让我们凝神屏息看看宇宙大爆炸是一幅什么样的场景。根据哈勃常数推算， 大约150亿年前，宇宙在“无中生有”的一个奇点起爆，迸出了此后的万事万物。 据诺贝尔奖获得者温伯格描述，爆炸后的1%秒时，温度为1000亿度，宇宙处于最 简单的热平衡状态，从纯能量中产生出来的光子和正负电子搅和在一起，连幻影 般的中微子也泡在这盆“热汤”里。光子和质子的比例为10亿比1。爆炸1秒钟后， 温度降到100亿度，中微子开始抽身逃离热平衡。3分钟是个划时代的时间，温度 降到10亿度，正负电子的湮灭完成，宇宙主要由光、正反中微子组成，核粒子只 占很小份额，其中氢和氦核的比例为73比27。另外就是湮灭中多出来的、与核粒 子同样稀少的电子。此后一直70万年没有大事发生。这一阶段可以看作“大爆炸” 和“物质形成”两幕剧的场间休息。直至温度降到3000度，自由电子渐渐各有其 主，与核结成了氢和氦，物质于是脱离了与辐射的热平衡，宇宙开始透明。以上 过程就是“混沌初开，乾坤始奠”的大爆炸！对它的研究，任何其他学科都插不 上手，只能交给核物理专家处理并由他们说了算。目前，这些思维缜密、逻辑严 整的人们正在加速器旁和实验室里满怀激情，从夸克的层次和万亿度高温的状态 下推究大爆炸1%秒之前的细节。并试图逼近统一场论的“终极真理”。 　　大爆炸理论最有说服力的另一个证据，是贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊发 现的宇宙微波辐射。至此，我们已经全部介绍了20世纪60年代的天文学四大发现。 那是1964年，他们在新泽西州克劳福特山上用灵敏的天线测定高银纬的射电强度， 但在7.35厘米波长上，意外探测到一种微波噪声。无论天线转向何方，无论白天 黑夜、春夏秋冬，这种神秘的噪声都一仍其旧，持续而稳定，相当于3开氏度的 黑体发出的辐射。天文学家听说后大喜过望，他们早就估计到当年大爆炸后，今 天总会留下点什么。每一个阶段的平衡状态都应该有一个对应的等效温度，作为 时间前进的“滴答”声。彭齐亚斯和威尔逊发现的各向同性的3K辐射，正是大爆 炸1%秒时那锅1000亿度的“宇宙汤”膨胀到今天，冷却到今天，所应该“放凉” 的温度。或者说，是当年爆炸尚未最后散尽的“硝烟”和绕梁150亿年不绝的 “袅袅余音”，是当年的“爆炸之光”已经红移到微波波段的波长，是远古留下 来的“辐射化石”。 　　此外，已观测到的所有宇宙天体，年龄都没有超过150亿年。物质组成99%为 氢和氦，并且符合氢70%与氦30%这个“最初3分钟”给定的丰度比例，应该说大 爆炸理论已经“三证俱全”了。这便是为什么尽管它还有不少缺陷，但仍被天文 学界一致信服和接受，并确立了今天的“国际地位”。 　　接下来自然会面对的问题是，以大爆炸为起点的宇宙，终点在哪里。答案取 决于宇宙膨胀速度和宇宙总质量的“拔河比赛”。如果我们的宇宙总质量小于一 个临界值，大爆炸时的“起跑速度”或者说“发射速度”大于“宇宙的逃逸速 度”，总引力将会刹不住膨胀而任其无休止进行下去。反过来，如果总质量大于 临界质量，膨胀将在某一时刻达到最大值，然后转为收缩。那种所谓既不再胀又 不回缩的状态，如同扔上天的石头停在空中一样是不可能的。目前有人计算，决 定宇宙胀缩的临界质量为每1000公升3个氢原子。 　　那么，我们宇宙的全部物质能不能够得上这个命运攸关的标准呢？计算结果 是，所有恒星、黑洞、宇宙尘埃加起来，连这一质量的1%都达不到。可谁能担保 我们在清查盘点宇宙中的物质时就没有遗漏呢？ 　　关于由反质子、反中子、反电子构成的反物质乃至反星系看来并不存在。至 少目前没有任何证据支持这种假想。今天的宇宙包括我们的身体，正是在大爆炸 最初三分钟，比例为10亿加1的正物质和10亿的反物质“大火并”后剩下的残余。 　　但我们却长期忽略了宇宙物质世界中的一个“泱泱大族”，那就是无边无际 的暗物质。天文学家在观察星系运动时早就疑窦丛生，银河系和所有星系的恒星 绕中心公转，角速度基本相同，都不符合开普勒定律。这只能解释为星系内至少 还充填着10倍以上的质量，使星系成为整体密度平均分布的引力束缚系统，以确 保自身不被旋转甩得分崩离析。但这些充填物却完全无从发现。有人把寻找暗物 质比喻为“煤库里寻找黑猫”，这是概念的错误。黑猫能被手电筒照见，它发出 的热辐射可以测出，特别它是和我们一样的物质所构成。暗物质则既不发光，也 不吸收光。它们不介入电磁力和强力，只参与弱力和万有引力。这是一种我们完 全不知道的物质。时至今日，天文学所研究的星系竟只占宇宙总物质不到5%的份 额。当人类发现地球不是宇宙中心后，又一步步无奈地发现太阳、银河都不是中 心，现在居然轮到连构成我们星系的物质也不是宇宙的主流，而只是大自然中的 “一小撮”！可以肯定，暗物质真相大白之日，将实现人类在物质领域最伟大的 “哥白尼革命”。 　　目前天文学家普遍认为暗物质对星系的形成不仅助过一臂之力，甚至立过 “扛鼎之功”，并且对星系团的泡沫状分布起决定性作用。各国科学界的“福尔 摩斯”都紧急出动，争先恐后追踪暗物质。人们希望通过“引力透镜”看到的 “宇宙蜃楼”，找到暗物质集团的隐形分布。意大利和中国科学家在阿尔卑斯山 1000米厚的岩洞里摆下碘化钠晶体阵列，希望捕捉到一种嫌疑极大、质量是质子 50倍的弱相互作用重粒子。正如贝尔实验室的泰森所说：“暗物质会有一个光明 的前途。” 　　我们的讨论就要接近尾声了。如果我们的宇宙中包括纯能量形式存在的物质 统统凑起来，仍然达不到临界质量，膨胀将无可挽回地继续下去。经过一亿亿亿 年，宇宙已经膨胀到今天的1亿亿倍。所有的恒星早已熄灭，曾经生机勃勃的宇 宙将曲终人散，地老天荒，剩下一些零落的白矮星、中子星、黑洞，沉浮飘游在 永恒无边的寒冷和黑暗中并最后蒸发为无比稀薄的基本粒子。这是个“一次性” 的宇宙。 　　如果我们宇宙的质量大于临界值10%，膨胀将在1000亿年后止住，它的温度 将降到1K。然后收缩开始。这个过程正好是膨胀的逆过程，一段时间里我们将同 时看到星系的红移和蓝移。1000亿年后宇宙将再次收缩到今天的大小和3K的温度， 但已经到处都是黑洞，恒星也变得稀疏不堪了。再过140亿年，宇宙将比今天缩 小百倍，天空的背景辐射达到300K使地球无法散热，所有星系也将不可辨认。此 后收缩的步伐越来越快，天空越来越亮，温度越来越高，恒星和行星在1千万度 时全部解体。直到最后三分钟，宇宙又回到大爆炸前零体积、无限大密度和高温 的奇点。今天宇宙的全部历史将彻底了结，包括我们的天文学知识，都不会再留 下任何痕迹。有人认为，下一轮大爆炸将随后开始，我们的宇宙就诞生和消亡在 无数次膨胀收缩的“振荡宇宙”中。 　　无论“冷结局”、“热结局”，似乎都充满悲剧意味。有些科学家则乐观地 相信，1000亿年后的人类，将有足够的智慧重新调动和部署整个宇宙的资源，防 止浩劫的发生。或者通过“虫洞”，即爱因斯坦-罗森桥迁往其他宇宙，也许启 动一个如霍金所说的“婴儿宇宙”作为人类的“诺亚方舟”。不过，只有几千年 文明史和几百年近代天文史的当代人类，预言几乎无穷遥远的未来结局，也许不 会比当年的杞人略微高明。当人类亿万代的后裔打开我们今天留下的“锦囊”， 读到其中提供的“妙计”时，一定会深深感动又忍俊不禁。而我们人类真正的危 机，也许首先来自“萧墙之内”自己的家园。 看来还是爱因斯坦高明。他回答一个对未来充满好奇和担忧的孩子说“关于 宇宙终结的问题，我建议，等着瞧！” 　　[主持人 　　我们这是一次真正意义上的“谈天”，对浩瀚的宇宙进行了一次粗略的巡礼。 　　我们也许并没有摸清满天星辰的来龙去脉，但却感受着大自然的律动和宇宙 的呼吸。 　　在毫不出众的一颗恒星太阳身边，在小如尘埃的一介地球上，大自然也许对 人类既不宠幸也无恶意，只是如普希金说的“漠不关心”。但作为宇宙之子，我 们为了自身的发展和认知的完美，却以4万代人不衰的热情，进行着前赴后继的 探索与追寻。 　　按照宇宙的时间标尺，人类每个个体的寿命对于认识自然来说实在太短了。 天文学只能靠我们用最智慧的头脑组成薪火相传的接力队伍。前人的每一项成就 都不会浪费和埋没，每一份贡献都会得到分类和储存。回望天文学发展的历史， 我们永远能看见那些先驱们坚实的脚印和高大的身影。 　　天文学还给了我们许多重要启示，即令那些最伟大的科学巨匠也不能超越他 的时代局限。天文学的发展就是今天的真理不断充实、修改和否定昨天的真理。 　　天文学一直是当代最繁荣兴旺的前沿学科，人类有史以来90%的天文学家正 生活在今天，我们对宇宙的认识已经达到了空前的广度和深度。同时，没有任何 一门科学能象天文学那样，促进着人类团结与世界和平。 　　然而，我们又必须明白，人类今天对宇宙的认识是多么幼稚和肤浅。天文学 不过处于童年阶段。著名科学家塞尼卡说：“如果我们的宇宙不能为每一代人提 供可探索的奥秘，这个宇宙就太渺小太可悲了。大自然是不肯将其天机一下子全 部泄露给我们的。” 　　人类正来到自身进化的十字路口。今后无论走向何处，我们的命运都已经和 科学紧紧连在了一起。以知识为荣并了解和掌握科学的人类，生存的可能性将会 更大。当一个人彻底醒悟到自己的渺小并和宇宙其他部分息息相关时，科学就会 成为信仰的一部分。 　　从历史的回音壁上，我们仍然能听到赫胥黎老人殷切的耳语：“已知事物是 有限的，未知事物是无穷的。我们站在茫茫无边、神秘莫测的汪洋中的一个小岛 上，继续开拓是每一代人的责任。” (XYS20040726) ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.freedns.us)◇◇