【本文講述的是歷史故事!??!】
哈勃用事實(shí)告訴人們一個(gè)真理:這個(gè)是世界唯一不變的就是不斷變化。既然變化,那就存在哲學(xué)問題:生從何來,死往何處?
假設(shè)有人將宇宙的膨脹拍成電影,宇宙像吹動(dòng)的氣球,如果把帶子倒著播放,那么宇宙就像放氣的氣球,慢慢收縮、慢收縮,所有的星系都將越來越近,所有宇宙中的物質(zhì)也會(huì)在靠近,宇宙也越來越小。如果沿著時(shí)間往上追溯,那么總會(huì)在足夠早的某個(gè)時(shí)刻,宇宙處在很密集的狀態(tài),這就是宇宙的起點(diǎn)。
那么這個(gè)點(diǎn)有多小呢?1927年,勒梅特在得知宇宙膨脹的情況下,提出了一個(gè)假說:宇宙起源于一個(gè)“原始原子”。他還計(jì)算出原始原子的大小,但是密度卻高的嚇人。試想如果把地球縮小到乒乓球的大小,密度自然大的不得了,而這僅僅是地球成為黑洞的基本條件而已,和原始原子比起來簡(jiǎn)直……讓我都找不到形容詞了。
但是問題又來了,現(xiàn)在的宇宙又是怎么由原始原子演變過來的呢?無非有幾點(diǎn):
1.自我復(fù)制,慢慢膨脹,這是細(xì)胞的工作方式,對(duì)于原始原子顯示是不可能的,
2.一次痛痛快快的“爆炸”。
爆炸!這種假說無疑是“丑陋”的,人們無法想象世界萬物的起跑線都是一個(gè)點(diǎn)。除此之外,還有個(gè)哲學(xué)命題,既然爆炸產(chǎn)生宇宙,那么爆炸前,那誰(因?yàn)椴荒苤苯臃Q為宇宙,所以用那誰代替)在干啥呢?換句話說,宇宙誕生于與一個(gè)沒有昨天的某天,實(shí)在讓人匪夷所思?;粢翣柧褪恰氨ā奔僬f的最忠實(shí)的反對(duì)者。
弗里德.霍伊爾,1915年生于英國(guó),2001年逝于英國(guó),在漫長(zhǎng)的人生歲月里,他始終都在反對(duì)者“爆炸”理論。霍伊爾的性格有兩個(gè)特點(diǎn):
1.堅(jiān)持自己的想法,所以從不人云亦云;
2.堅(jiān)持自己的想法,所以很固執(zhí)。
但霍伊爾不能因?yàn)樘舐团懦獗僬f,做人是要講道理的,他反對(duì)是因?yàn)楸ɡ碚摫旧泶嬖谶^很多悖論,他抓住了這些悖論,將爆炸理論往死揍。
爆炸理論第一個(gè)悖論是年齡問題。根據(jù)哈勃的測(cè)算,宇宙的年齡大約在20億年左右,而當(dāng)時(shí)地質(zhì)學(xué)家對(duì)地球上最古老的巖石測(cè)算,地球的年齡是40億年以上。如果說兒子居然比爹的年齡還大,那爹肯定是不會(huì)答應(yīng)的,當(dāng)然干爹除外。
年齡的悖論一度讓人們對(duì)爆炸假說失去信心,而霍伊爾始終認(rèn)為的“穩(wěn)恒態(tài)宇宙”,卻順當(dāng)順?biāo)?,穩(wěn)恒態(tài)宇宙認(rèn)為:宇宙是永恒的。既然永恒就不存在年齡的問題。但是穩(wěn)恒態(tài)宇宙又怎么解釋宇宙中星系正在遠(yuǎn)離的問題呢?霍伊爾認(rèn)為:星系間是交錯(cuò)的,不會(huì)撞到一起,只會(huì)擦肩而過,就想空間中兩條線,他們非平行卻也沒有交點(diǎn)。
然而,這個(gè)悖論很快就煙消云散。19世界30年代天文學(xué)家重新對(duì)造父變星的亮度測(cè)量,發(fā)現(xiàn)原來哈勃估算亮度有問題,明明如太陽一般,哈勃估算成了月亮。故而宇宙的年齡比哈勃算的要大,大約是70億年。(現(xiàn)在比較公認(rèn)的說法是140億年)。那么爆炸假說中的年齡悖論就不存在了,盡管如此霍伊爾還是任性的反對(duì)它,并在努力尋找反對(duì)的理由。
搞理論就想做人一樣,有多少人喜歡,就有多少人討厭。討厭“爆炸”理論的人不在少數(shù),但是喜歡的也很多,所以它會(huì)成為保留節(jié)目供人討論研究,其中最有名美籍蘇聯(lián)人——喬治.伽莫夫。
喬治.伽莫夫(1904年-1968),生于俄國(guó)(此時(shí)還不叫蘇聯(lián))的世代軍官的家庭,受過良好的教育,其中包括讀小說,這對(duì)他以后寫作提供了很好的基礎(chǔ)。1928年,剛從列寧格勒大學(xué)獲得博士學(xué)位后,他先后去過哥本哈根大學(xué)、和英國(guó)劍橋大學(xué)從事物理研究。這兩個(gè)地方是玻爾和盧瑟福的大本營(yíng),我們知道戰(zhàn)斗名族的族人好飲,所以伽莫夫是這樣形容量子力學(xué)的:要么不喝,要喝就喝一瓶。他沒有參與量子力學(xué)后來的大辯論中,而是把核物理學(xué)帶入到恒星之中,用于研究恒星的生老病死。
1934年中子的發(fā)現(xiàn),人類進(jìn)入核研究的高峰時(shí)期,核反應(yīng)也在物理理論上成為現(xiàn)實(shí)。與此同時(shí)伽莫夫移居到美國(guó),1938年,他在美國(guó)的一次學(xué)術(shù)研討會(huì)上探討核物理學(xué)與天體物理學(xué)的聯(lián)系時(shí),底下做著一位叫漢斯.貝特(1906—2005)年輕人很激動(dòng):原來大咖們也在研究這個(gè)問題。
長(zhǎng)久以來,人們就在思考幾個(gè)問題:太陽就像一個(gè)大火爐一樣給地球提供者能量,但是這個(gè)大火爐是誰點(diǎn)的?它的燃料是什么?什么時(shí)候會(huì)熄滅?我們要不要在它熄滅前找個(gè)一個(gè)新的居住地,那里椰林樹影、鳥語花香,當(dāng)然還有個(gè)新的大火爐.......
經(jīng)過6周思考漢斯.貝特針對(duì)太陽以及恒星的燃料提出假說:他們的能量來源于星體核心部分的核反應(yīng),由于星體的中心溫度極高,原子核也擁有無比巨大的速度,這些速度完全高于庫侖斥力的極限,所以原子核之間會(huì)發(fā)生碰撞,當(dāng)兩個(gè)較輕的和碰到一起,就會(huì)發(fā)生核聚變,同時(shí)釋放巨大的能量。人類早已知道太陽中含有大量氫,1939年,貝特通過估算太陽核心溫度,給出了太陽上核聚變的4個(gè)步驟:
早在1919年,英國(guó)人愛丁頓提出恒星的能量來源于核聚變,但是沒有實(shí)際根據(jù),為此和他當(dāng)時(shí)的另外一個(gè)天文學(xué)家金斯(即瑞利——金斯公式中的金斯)展開了一場(chǎng)曠日持久的爭(zhēng)論,這場(chǎng)爭(zhēng)論也與貝特的理論而結(jié)束。盡管后來人類知道了貝特對(duì)太陽溫度估算過高,但是他的方法依然有很大的意義,并且開創(chuàng)了物理學(xué)的新分支——核天體物理學(xué)。
那么恒星是怎么點(diǎn)燃的呢?這也就是恒星誕生的問題,宇宙中星云的大部分都是由氫元素組成的,這些氫元素相互結(jié)合形成一個(gè)球體,球體不斷的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),像滾雪球似的越滾越大,在引力的作用下,球體逐漸變小,溫度升高,等高到一定程度時(shí),氫原子核之間的聚變產(chǎn)生了,同時(shí)聚變又產(chǎn)生巨大的能量,于是恒星被點(diǎn)燃了。
那么恒星的歸宿呢?恒星內(nèi)部的氫原子核先于表面的氫原子消耗殆盡,這將預(yù)示著光輝燦爛的日子的結(jié)束,恒星進(jìn)入了一個(gè)大動(dòng)蕩的時(shí)期。但是恒星的命運(yùn)不盡相同的。
我們以太陽為例,50億年后,太陽內(nèi)部的氫原子將處于確實(shí)的狀態(tài),由于沒有核反應(yīng),太陽中心溫度降低,從而導(dǎo)致引力占據(jù)了上風(fēng),太陽內(nèi)部開始收縮,同時(shí)產(chǎn)生高溫,這樣的高溫又使得太陽外部還沒有發(fā)生核反應(yīng)的氫原子核燃燒,從而結(jié)果是里面在收縮,外殼在膨脹,直徑變成現(xiàn)在的兩百倍。同時(shí)殼的溫度也將下降,變成通紅通紅,成為紅巨星。
到那時(shí)地球?qū)⒊蔀樘柕囊徊糠?,不過人類犯不著為那一刻感到擔(dān)心,因?yàn)槿祟愒缭谥熬鸵呀?jīng)滅亡,或者已經(jīng)逃到別的星球建立了殖民地。
不過太陽的命運(yùn)還沒有結(jié)束,紅巨星內(nèi)核不足以引力外面的殼,導(dǎo)致殼會(huì)在發(fā)聲震蕩之后,成為青煙消失在宇宙中。只剩下一個(gè)和地球差不多大小的白色天體,這個(gè)白色天體逐漸變暗,最終在忙碌而勞累了一生之后變得安靜。而此時(shí),太陽系中的行星要么被吞噬,要么已經(jīng)遠(yuǎn)離太陽飛走了,只留下一個(gè)火星孤獨(dú)地繞它運(yùn)轉(zhuǎn)(不知道人類是怎么計(jì)算的)。如果人類技術(shù)真的能夠發(fā)達(dá)到殖民其他行星,那么肯定會(huì)有技術(shù)觀測(cè)到太陽的死亡,希望那時(shí)候,人類或者教堂祈禱、或者水邊少點(diǎn)白紙,借以祭奠曾經(jīng)孕育過我們的偉大的母親。
還有一些比太陽大的恒星,他們不會(huì)變成紅巨星?;粢翣栒J(rèn)為:由于引力非常之大,恒星的體積一直收縮,同時(shí)溫度不斷升高,氫元素核變產(chǎn)生的氦元素也會(huì)繼續(xù)的核變下去,進(jìn)而產(chǎn)生碳、氧等元素,這些元素還會(huì)繼續(xù)核變,直至鐵的誕生,此時(shí)恒星稱為超新星。這也是宇宙中為什么這些元素含量豐富的原因。
那么比鐵更中的元素又是怎么產(chǎn)生的呢?霍伊爾認(rèn)為,超新星的引力不足以維持內(nèi)部核反應(yīng)產(chǎn)生的高溫,超新星將會(huì)用一次爆炸來結(jié)束自己的生命。爆炸同時(shí)產(chǎn)生極高的溫度,是太陽核心溫度的千億倍,同時(shí)產(chǎn)生金、銀等等其他人類已經(jīng)找到的元素。這些固體又如星云中的氫元素以極大的速度飛行,有的碰撞在一起,逐漸形成了像地球一樣的行星。
據(jù)霍伊爾推算,太陽系原有兩個(gè)恒星組成,而正是其中一個(gè)爆炸形成了太陽系中的行星,當(dāng)然地球已經(jīng)地球上的生命都是來自于這個(gè)恒星的爆炸。如果真是這樣的話,我們不僅僅要感謝照耀著我們的母親,還要感謝曾經(jīng)為我們獻(xiàn)出寶貴生命的父親。