31.“末日”离我们有多远?(下)(1)


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    宇宙最初如何从虚无中诞生,稳恒态宇宙的概念保证宇宙作为一个整体将永葆青春,尽管各别星系会慢慢地死去。***由于是新物质,自然就提供了能源,我们的后裔不必因为能源枯竭而到处去掘可利用的东西。假如老的星系料用完了,他们就可以按照霍金先生的办法,移民到比较年轻的星系,而这个过程可以活跃性和多样性、以同等充沛的精力,永无止境地维持。要使这个理论成立还需要某些必要的物理条件。每隔几十亿年宇宙的体积由于膨胀便要增大1倍。这种况下需要创生出大约10的48次方吨的新物质,才能使密度保持不变。这是一个庞大的数字,平均下来,相当于在机舱那么大的空间内,每100年只出现1个原子。我们不大可能会注意到这种现象。但是有个严重的问题:提供这份额外质量的能量来自何处?这个能量又如何会用之不尽,取之不竭。弗雷德-霍伊尔(frdhoyl)和贾扬特-纳里卡(jvntnrlikr)提出用一种新型的场——具有负能的创生场来供应能量,每个质量为n的新物质粒子给创生场贡献一份负能量m的2次方。

    虽然创生这个难题从技术上解决了,但它仍有许多问题悬而未决。六十年代的观测证据开始对“稳恒态宇宙学”提出了挑战。其中现的宇宙背景热辐射——这种均匀背景很容易用伽莫夫(g。gmo)所说的热大爆炸的遗迹来作解释,但很难在稳恒态模型中却难以令人信服。除观测上的和物理学的问题外,稳恒态宇宙学还面临一些哲学上的疑难。例如,假如确实有无限的能源和时间任凭我们的后裔支配,也就不会有明显的限制他们的技术展。他们应该可以在宇宙中自由地进取,从而控制更大的空间体积。也许大部分宇宙在非常遥远的未来都已实现技术化。但宇宙大尺度性质不随时间而变化是我们的前提,所以“稳恒态”这种假定使我们得出如此结论:我们今天所见到的宇宙已经实现了技术化。因为所有的时期总体上对宇宙中的物理条件而都是相同的,在所有的时期必定都会出现智慧生物。而且,因为这种事态永远存在,在不同的地方某些人类社会应该已生存了任意长的时间,而且他们将会开拓或占领任意大的空间体积并使之技术化,宇宙中我们所在的那部分区域也在他们的占领范围内,即使智慧生物无移民宇宙的意愿,但也无法回避这个结论。这个难题的另一种况是,,即使它在一个无限宇宙中只有非常小的可能性,任何事件也必定会在某个时候一次又一次无限地出现。以此结论的逻辑,稳恒态学说便预宇宙的居民与种种过程的技术活动是相同的。事实上某种超级生物或超级生物社会的活动就是大自然,这看上去好像是在已设定的一些物理定律的范围内操纵一切的一个神的某种翻版。

    先不说宇宙末日,那些肉眼看不到的宇宙泡沫也许不能引起人们的兴趣。要说“末日”的话,除了地球,太阳就是我们面临的一个也会走向末日的恒星。太阳是我们这个星系赖以生存的能量源泉。太阳是宇宙中离地球最近的恒星。其核心温度高达1500万-2000万k,每秒都有6亿多吨的氢聚变为氦,每四个氢原子核在这一过程中聚变为一个氦原子核,太阳也就因此向外辐射出一小部分的能量。地球植物的生长和光合作用,煤、石油、等矿藏的形成,大气循环、海水蒸、**生成等等,均源于太阳的活动。10亿年来,地球的温度变化很小,不超过20。这是太阳稳定活动的证据,这也为生命的孕育、演化打下良好的基础。

    太阳上氢聚变反应至今为止已经经历了几十亿年,从不间断。氢持续减少,核不断产生,太阳的未来是怎样的呢?恒星演化理论诠释了“主星序阶段”,即从恒星中心核内的氢开始烧直至全部生成氢。恒星在主星序阶段上称为“主序星”。各恒星体根据各自质量在主星序中存在的时间是不同的。天学家爱丁顿现星体的质量与它为抗衡万有引力而产生的热量成正比;星体膨胀速度与产生热量成正比。产生的热量越多,星体膨胀速度越快,相应地留在主星序中的时间越短。太阳现在就处于主星序阶段,科学家计算,太阳最多有100亿年左右的时间停留在主星阶段,至今为止它有46亿年处于这一阶段了。大于太阳15倍质量的恒星只能在主星序阶段停留1000万年,相当于1/5太阳质量的恒星则可以存在长达10000亿年之久。恒星漫长的青壮年期——主星序阶段一旦度过,进入老年期就会成为“红巨星”。在这个阶段,恒星将膨胀到大于本来十亿多倍的体积,因此被称为“巨星”;之所以被加上“红”,是由于随着恒星迅速膨胀,其外表面越来越远离中心,温度也随之降低,出的光也愈偏红。红巨星尽管温度降低,光度却增大,变得极其明亮。人类肉眼能看到的亮星,就有许多是红巨星。最为我们熟悉的即是猎户星座的“参宿四”,其直径为太阳直径的800倍,达11亿千米。若“参宿四”在太阳的位置光,红光会遍及整个太阳系。“主序星”到“红巨星”的衰变过程,变化不仅是外在的,内核也生了巨大的转变——从“氢核”成为“氦核”。氦核逐渐增大,氢烧层也不断向外扩展。一旦成为红巨星,它便会展到恒星演化的下一阶段——“白矮星”。外部区域迅速膨胀,氦核受反作用力向内收缩,其中物质温度增高,内核温度最终将超过1亿度,引氦聚变。氦核经过几百万年烧殆尽,而恒星的外壳混合物仍然以氢为主。这时恒星结构复杂了许多:氢混合物外壳下隐藏着一个氦层,还有一个碳球埋藏在内。这样,恒星体的许多核反应更加复杂,其内部温度上升,最终使其变为其他元素。红巨星外部与此同时也开始急剧地脉动振荡:恒星半径大小不定,稳定的主星序恒星变为多变的大火球。火球内部的核反应更加动荡,忽强忽弱。恒星内部核心的密度增大到每立方厘米10吨左右,此刻一颗白矮星便诞生在红巨星内部。白矮星的特征是体积小、亮度低、质量大、密度高。例如天狼星伴星,体积类似地球,却差不多和太阳一样重!它的密度为每立方米1000万吨左右。由白矮星的半径和质量,算出其表面重力差不多是地球表面重力的1000万-10亿倍。任何物体在这样高的压力下都将毁灭,即使是原子也会被压碎;电子也将脱离原子轨道而自由运动。由于没有热核反应来为单星系统提供能量,白矮星一边光,温度一边降低。100亿年的漫长岁月过去后,白矮星将停止辐射而死亡。躯体会变成硬过钻石的巨大晶体——“黑矮星”,在宇宙中孤单地漂浮。58xs8.com