【科普講座】 宇宙起源及其命運(yùn)

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1、 古印度的舍罕王，有意重賞古印度的舍罕王，有意重賞宰宰相西薩相西薩班班達(dá)依爾。舍罕王讓達(dá)依爾自己選擇一項(xiàng)獎(jiǎng)品。達(dá)依爾。舍罕王讓達(dá)依爾自己選擇一項(xiàng)獎(jiǎng)品。達(dá)依爾跪在國(guó)王面前說(shuō)：達(dá)依爾跪在國(guó)王面前說(shuō)：“陛下啊，請(qǐng)您在棋盤的第一陛下啊，請(qǐng)您在棋盤的第一格賞給我一粒麥子，在第二格賞給我二粒麥子，在第三格賞給我一粒麥子，在第二格賞給我二粒麥子，在第三格賞給我四粒麥子，照這樣下去，每一格內(nèi)的麥子數(shù)都格賞給我四粒麥子，照這樣下去，每一格內(nèi)的麥子數(shù)都比前一格加一倍。陛下啊，就把這擺滿棋盤所有比前一格加一倍。陛下啊，就把這擺滿棋盤所有64 格的格的麥子，賞給您麥子，賞給您 的仆人罷。的仆人罷。”舍罕王暗自高興，自

2、己對(duì)如此奇妙的發(fā)明所許下的慷舍罕王暗自高興，自己對(duì)如此奇妙的發(fā)明所許下的慷慨許諾，卻只需要一棋盤麥子就能打發(fā)，未免也太便宜慨許諾，卻只需要一棋盤麥子就能打發(fā)，未免也太便宜了。于是便高興地說(shuō)：了。于是便高興地說(shuō)：“愛卿，您當(dāng)然會(huì)如愿以償?shù)摹矍?，您?dāng)然會(huì)如愿以償?shù)?。”一。一個(gè)關(guān)于宇宙命運(yùn)的傳說(shuō)一。一個(gè)關(guān)于宇宙命運(yùn)的傳說(shuō)615,551,709,073,744,446,18222263210 它等于全世界在它等于全世界在！然而，事實(shí)上，國(guó)王最后沒能兌然而，事實(shí)上，國(guó)王最后沒能兌現(xiàn)自己夸下的?？?。因?yàn)檫@個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)現(xiàn)自己夸下的海口。因?yàn)檫@個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)所包含的麥粒數(shù)為：所包含的麥粒數(shù)為：還是在古印度，還有一個(gè)和上述

3、巨大數(shù)字相關(guān)的關(guān)于還是在古印度，還有一個(gè)和上述巨大數(shù)字相關(guān)的關(guān)于宇宙命運(yùn)的傳說(shuō)。那是在印度北部的貝拿勒斯神廟里，放宇宙命運(yùn)的傳說(shuō)。那是在印度北部的貝拿勒斯神廟里，放有一塊黃銅板，板上插有三根一尺多長(zhǎng)的寶石針。梵天有一塊黃銅板，板上插有三根一尺多長(zhǎng)的寶石針。梵天（印度教的主神）在創(chuàng)造世界時(shí)，在其中一根針上按下大（印度教的主神）在創(chuàng)造世界時(shí)，在其中一根針上按下大上小的順序放了大小不同的上小的順序放了大小不同的64張金片，這就是所謂梵塔。張金片，這就是所謂梵塔。梵天創(chuàng)世后立下訓(xùn)諭：不論白天、黑夜，都由一名值班僧梵天創(chuàng)世后立下訓(xùn)諭：不論白天、黑夜，都由一名值班僧人把這些金片在三根針上移來(lái)移去，人把這些

4、金片在三根針上移來(lái)移去，當(dāng)所有，當(dāng)所有64張金片從梵天創(chuàng)世時(shí)所放的那張金片從梵天創(chuàng)世時(shí)所放的那根針上移到另一根針上時(shí)，世界的一切將在一聲霹靂中化根針上移到另一根針上時(shí)，世界的一切將在一聲霹靂中化為烏有。為烏有。這里需要說(shuō)明的是：這里需要說(shuō)明的是：1 1。梵天要求僧人一刻不停地移動(dòng)這些金片，。梵天要求僧人一刻不停地移動(dòng)這些金片，2 2。移動(dòng)的目的。移動(dòng)的目的是將金片按下大上小的順序從一根針上移到另一根針上，是將金片按下大上小的順序從一根針上移到另一根針上，3 3。移動(dòng)的規(guī)則是每次。移動(dòng)的規(guī)則是每次只能移動(dòng)一片，而且必須保證小片總是在大片之上。為此，僧人可借助第三根針。只能移動(dòng)一片，而且必須保證小

5、片總是在大片之上。為此，僧人可借助第三根針。開始移動(dòng)1次移動(dòng)2次移動(dòng)3次移動(dòng)4次移動(dòng)5次移動(dòng)6次移動(dòng)7次比如，我這里有一個(gè)由三張金片組成的小梵塔，比如，我這里有一個(gè)由三張金片組成的小梵塔，同學(xué)回去后不妨找十張大小不同的紙片試一下，當(dāng)同學(xué)回去后不妨找十張大小不同的紙片試一下，當(dāng)你完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，恐怕一個(gè)晚上的時(shí)間便悄悄地溜過你完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，恐怕一個(gè)晚上的時(shí)間便悄悄地溜過去了。細(xì)心的同學(xué)可能己經(jīng)看出，或者回去后稍加比劃去了。細(xì)心的同學(xué)可能己經(jīng)看出，或者回去后稍加比劃思索便可看出，移動(dòng)梵塔所需的操作次數(shù)，和達(dá)依爾向思索便可看出，移動(dòng)梵塔所需的操作次數(shù)，和達(dá)依爾向舍罕王所索取的麥粒數(shù)是完全相同的。如

6、果僧人一秒鐘舍罕王所索取的麥粒數(shù)是完全相同的。如果僧人一秒鐘移動(dòng)一片金片，僧人們?nèi)找共煌?、雷打不?dòng)、前仆后繼、移動(dòng)一片金片，僧人們?nèi)找共煌?、雷打不?dòng)、前仆后繼、堅(jiān)持不懈地移下去，那么完成這項(xiàng)工作需要約堅(jiān)持不懈地移下去，那么完成這項(xiàng)工作需要約580580億年。億年。也就是按照這個(gè)傳說(shuō)，世界從創(chuàng)生到消亡將歷時(shí)約也就是按照這個(gè)傳說(shuō)，世界從創(chuàng)生到消亡將歷時(shí)約580580億億年。我們當(dāng)然不會(huì)相信這種迷信傳說(shuō)。然而，按照現(xiàn)代年。我們當(dāng)然不會(huì)相信這種迷信傳說(shuō)。然而，按照現(xiàn)代科學(xué)觀點(diǎn)，我們生活在其中的太陽(yáng)系大約己誕生了科學(xué)觀點(diǎn)，我們生活在其中的太陽(yáng)系大約己誕生了5050億億年，它還有年，它還有100100多億

7、年的壽命，比多億年的壽命，比580580億年要短得多，而億年要短得多，而宇宙己誕生了約宇宙己誕生了約100100多億年，它的壽命將比多億年，它的壽命將比580580億年要長(zhǎng)億年要長(zhǎng)得多。得多。1。人們傳統(tǒng)觀念中的宇宙圖象。人們傳統(tǒng)觀念中的宇宙圖象 且不去說(shuō)各種早己過時(shí)的宇宙觀點(diǎn)。從較為近代的科學(xué)層面上且不去說(shuō)各種早己過時(shí)的宇宙觀點(diǎn)。從較為近代的科學(xué)層面上來(lái)說(shuō)，人們傳統(tǒng)觀念中的宇宙是一個(gè)靜態(tài)的模型來(lái)說(shuō)，人們傳統(tǒng)觀念中的宇宙是一個(gè)靜態(tài)的模型。對(duì)此，我們可作。對(duì)此，我們可作這樣一番表述：我們生活在一個(gè)稱為地球的星球上，地球一方面在這樣一番表述：我們生活在一個(gè)稱為地球的星球上，地球一方面在自轉(zhuǎn)，一方面

8、又在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)一周，即為一個(gè)晝夜，地自轉(zhuǎn)，一方面又在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)一周，即為一個(gè)晝夜，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周即為一年。而太陽(yáng)又帶著地球、金星、木星、火球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周即為一年。而太陽(yáng)又帶著地球、金星、木星、火星、土星等繞著銀河系中心旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)系繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)一周約星、土星等繞著銀河系中心旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)系繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)一周約需兩億年。在銀河系中有著許許多多的類似太陽(yáng)系的星系。銀河系需兩億年。在銀河系中有著許許多多的類似太陽(yáng)系的星系。銀河系是直徑約是直徑約10萬(wàn)光年，厚度約萬(wàn)光年，厚度約1萬(wàn)光年的碟狀星系。而銀河系之外，萬(wàn)光年的碟狀星系。而銀河系之外，又有許許多多的類似銀河系的巨大星系

9、，這便構(gòu)成了宇宙。其中，又有許許多多的類似銀河系的巨大星系，這便構(gòu)成了宇宙。其中，那些類似太陽(yáng)的星體稱為恒星，我們一直認(rèn)為恒星間的相對(duì)位置是那些類似太陽(yáng)的星體稱為恒星，我們一直認(rèn)為恒星間的相對(duì)位置是不變的。不變的。二。宇宙在一次大爆炸中誕生二。宇宙在一次大爆炸中誕生這正如一首歌中唱到的：這正如一首歌中唱到的：。因此，在傳統(tǒng)觀念中的宇宙，是一個(gè)己存在了無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，因此，在傳統(tǒng)觀念中的宇宙，是一個(gè)己存在了無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，并將永恒地存在下去的；無(wú)邊無(wú)際、廣袤無(wú)垠的；動(dòng)中有靜、靜并將永恒地存在下去的；無(wú)邊無(wú)際、廣袤無(wú)垠的；動(dòng)中有靜、靜中有動(dòng)，從整體來(lái)說(shuō)是靜態(tài)有序、永恒不變的系統(tǒng)。中有動(dòng)，從整體來(lái)說(shuō)是靜

10、態(tài)有序、永恒不變的系統(tǒng)。在介紹哈勃在介紹哈勃 的發(fā)現(xiàn)之前，我們先來(lái)的發(fā)現(xiàn)之前，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)。當(dāng)波源朝觀察者以。當(dāng)波源朝觀察者以一定的速度靠近時(shí)，這時(shí)觀察者觀測(cè)一定的速度靠近時(shí)，這時(shí)觀察者觀測(cè)到的波的頻率比波源的實(shí)際頻率要高到的波的頻率比波源的實(shí)際頻率要高一些。反之，若波源以一定速度遠(yuǎn)離一些。反之，若波源以一定速度遠(yuǎn)離觀察者而去時(shí)，觀察者觀測(cè)到的波的觀察者而去時(shí)，觀察者觀測(cè)到的波的頻率比波的實(shí)際頻率要低，這就是多頻率比波的實(shí)際頻率要低，這就是多普勒現(xiàn)象。我們最熟悉的例子便是，普勒現(xiàn)象。我們最熟悉的例子便是，當(dāng)你站在公路旁時(shí)，從遠(yuǎn)處而來(lái)的汽當(dāng)你站在公路旁時(shí)，從遠(yuǎn)處而來(lái)的汽車的汽笛聲聽起來(lái)特別尖

11、，而向遠(yuǎn)處車的汽笛聲聽起來(lái)特別尖，而向遠(yuǎn)處駛?cè)サ钠嚨钠崖暵犉饋?lái)格外低沉。駛?cè)サ钠嚨钠崖暵犉饋?lái)格外低沉。哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹。哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹 我們知道光也是一種波。白光是包括紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、我們知道光也是一種波。白光是包括紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種單色光的復(fù)色光。其中紅光的頻率最低，紫光的頻率最高。紫七種單色光的復(fù)色光。其中紅光的頻率最低，紫光的頻率最高。根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)光源以較大的速度朝我們運(yùn)動(dòng)而來(lái)時(shí)，我們看根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)光源以較大的速度朝我們運(yùn)動(dòng)而來(lái)時(shí)，我們看到的光的頻率會(huì)變高，即光會(huì)向藍(lán)色方向偏移；當(dāng)光源以較大的速到的光的頻率會(huì)變高，即光會(huì)向藍(lán)色方向偏移；當(dāng)

12、光源以較大的速度遠(yuǎn)離我們而去時(shí)，我們看到的光的頻率會(huì)變低，即光會(huì)向紅色方度遠(yuǎn)離我們而去時(shí)，我們看到的光的頻率會(huì)變低，即光會(huì)向紅色方向偏移。向偏移。20世紀(jì)世紀(jì)20年代，哈勃在對(duì)宇宙中的星系進(jìn)行觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)觀測(cè)年代，哈勃在對(duì)宇宙中的星系進(jìn)行觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)觀測(cè)到的來(lái)自宇宙中星系的光大都發(fā)生了到的來(lái)自宇宙中星系的光大都發(fā)生了，這和他原先預(yù)期觀測(cè)到，這和他原先預(yù)期觀測(cè)到的紅移的光和藍(lán)移的光將各占一半的情形大相庭徑，哈勃還發(fā)現(xiàn)來(lái)的紅移的光和藍(lán)移的光將各占一半的情形大相庭徑，哈勃還發(fā)現(xiàn)來(lái)自越遠(yuǎn)的星系的光紅移的越利害。哈勃由此意識(shí)到，周圍的星系正自越遠(yuǎn)的星系的光紅移的越利害。哈勃由此意識(shí)到，周圍的星系正在急速

13、在急速 地遠(yuǎn)離我們而去，越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離我們而去的速度越大！后地遠(yuǎn)離我們而去，越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離我們而去的速度越大！后來(lái)人們還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論你在宇宙中的任何一個(gè)地方朝任何方向去觀察，來(lái)人們還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論你在宇宙中的任何一個(gè)地方朝任何方向去觀察，其結(jié)果都將是相同的。哈勃的這一發(fā)現(xiàn)表明，宇宙并非是靜止不變其結(jié)果都將是相同的。哈勃的這一發(fā)現(xiàn)表明，宇宙并非是靜止不變的，而是正在膨脹著！的，而是正在膨脹著！既然宇宙正在膨脹既然宇宙正在膨脹 著，那么它的過去又是著，那么它的過去又是怎樣的呢？對(duì)此，科學(xué)家們?cè)鬟^兩種推測(cè)：其怎樣的呢？對(duì)此，科學(xué)家們?cè)鬟^兩種推測(cè)：其一，是認(rèn)為宇宙在膨脹前曾經(jīng)歷過和膨脹相反的一，是認(rèn)為宇

14、宙在膨脹前曾經(jīng)歷過和膨脹相反的收縮過程，宇宙物質(zhì)在收縮到最小體積時(shí)，恰好收縮過程，宇宙物質(zhì)在收縮到最小體積時(shí)，恰好相互擦肩而過，并不相互碰撞；其二，便是認(rèn)為相互擦肩而過，并不相互碰撞；其二，便是認(rèn)為宇宙的所有物質(zhì)都曾集中于一點(diǎn)，并處于極度的宇宙的所有物質(zhì)都曾集中于一點(diǎn)，并處于極度的高溫狀態(tài)下，溫度極高的物質(zhì)以極大的速度相互高溫狀態(tài)下，溫度極高的物質(zhì)以極大的速度相互分開，形成了一次大爆炸，宇宙便在這次大爆炸分開，形成了一次大爆炸，宇宙便在這次大爆炸中開始了它的演化歷程。這兩種推測(cè)的關(guān)鍵差別中開始了它的演化歷程。這兩種推測(cè)的關(guān)鍵差別在于膨脹開始時(shí)宇宙是否具有極高的溫度。在于膨脹開始時(shí)宇宙是否具有極

15、高的溫度。3。宇宙在一次大爆炸中誕生。宇宙在一次大爆炸中誕生 如果宇宙產(chǎn)生于大爆炸，那么膨脹開始時(shí)的宇宙應(yīng)是如果宇宙產(chǎn)生于大爆炸，那么膨脹開始時(shí)的宇宙應(yīng)是非常密集并熾熱化的。這些熾熱的宇宙物質(zhì)在大爆炸時(shí)非常密集并熾熱化的。這些熾熱的宇宙物質(zhì)在大爆炸時(shí)以極大的速度從宇宙中心向外拋灑，同時(shí)由于高溫以極大的速度從宇宙中心向外拋灑，同時(shí)由于高溫,它們它們要向外輻射電磁波要向外輻射電磁波即光。因?yàn)楦邷匚镔|(zhì)輻射的電磁即光。因?yàn)楦邷匚镔|(zhì)輻射的電磁波譜是和物質(zhì)所處的溫度相對(duì)應(yīng)的，所以人們可以通過波譜是和物質(zhì)所處的溫度相對(duì)應(yīng)的，所以人們可以通過對(duì)物質(zhì)輻射的電磁波譜的分析去準(zhǔn)確地推知物質(zhì)的溫度。對(duì)物質(zhì)輻射的電磁波

16、譜的分析去準(zhǔn)確地推知物質(zhì)的溫度。此外因?yàn)橛钪嬷械男求w距離我們很遠(yuǎn)，它們發(fā)出的光到此外因?yàn)橛钪嬷械男求w距離我們很遠(yuǎn)，它們發(fā)出的光到達(dá)我們這里需要一定的時(shí)間，比如離我們最近的恒星達(dá)我們這里需要一定的時(shí)間，比如離我們最近的恒星半人馬星座，它的光到達(dá)我們地球需約半人馬星座，它的光到達(dá)我們地球需約4年時(shí)間，而年時(shí)間，而天狼星的光到達(dá)我們地球需約天狼星的光到達(dá)我們地球需約8.7年。因此我們現(xiàn)在看到年。因此我們現(xiàn)在看到的天狼星和半人馬星座應(yīng)是它們的天狼星和半人馬星座應(yīng)是它們4年和年和8.7年前的情況。年前的情況。而我們看到的眾多更為遙遠(yuǎn)的星體應(yīng)是它們更為久遠(yuǎn)的而我們看到的眾多更為遙遠(yuǎn)的星體應(yīng)是它們更為久遠(yuǎn)的

17、過去，乃至是遠(yuǎn)古的情況。過去，乃至是遠(yuǎn)古的情況。據(jù)此，美國(guó)的科學(xué)家羅伯特?fù)?jù)此，美國(guó)的科學(xué)家羅伯特狄克和詹姆斯狄克和詹姆斯皮帕爾斯皮帕爾斯指出，如果地球誕生于大爆炸，我們應(yīng)該仍然能看到宇指出，如果地球誕生于大爆炸，我們應(yīng)該仍然能看到宇宙早期的白熱狀態(tài)。同時(shí)，他們著手準(zhǔn)備去尋找這些從宙早期的白熱狀態(tài)。同時(shí)，他們著手準(zhǔn)備去尋找這些從遠(yuǎn)古的宇宙向我們走來(lái)的光。當(dāng)他們把自己的這一見解遠(yuǎn)古的宇宙向我們走來(lái)的光。當(dāng)他們把自己的這一見解公諸于世時(shí)，美國(guó)的另外兩位科學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜公諸于世時(shí)，美國(guó)的另外兩位科學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜突然意識(shí)到，他們?cè)谕蝗灰庾R(shí)到，他們?cè)?965年做過的一個(gè)探測(cè)年做過的一個(gè)探測(cè)的的

18、實(shí)驗(yàn)，正好能用以印證狄克和皮帕爾斯的想法，而且他實(shí)驗(yàn)，正好能用以印證狄克和皮帕爾斯的想法，而且他們當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)中探索到的來(lái)自宇宙的各個(gè)方向的幾乎強(qiáng)們當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)中探索到的來(lái)自宇宙的各個(gè)方向的幾乎強(qiáng)度相等的強(qiáng)大的微波輻射，正是狄克和皮帕爾斯所要找度相等的強(qiáng)大的微波輻射，正是狄克和皮帕爾斯所要找的光。的光。這些能反應(yīng)宇宙曾處于相當(dāng)高溫狀態(tài)的光，因劇這些能反應(yīng)宇宙曾處于相當(dāng)高溫狀態(tài)的光，因劇烈的紅移變成了微波輻射烈的紅移變成了微波輻射。彭齊亞斯和威爾遜因此于無(wú)。彭齊亞斯和威爾遜因此于無(wú)意之中捷足先登，獲得了意之中捷足先登，獲得了1978年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。而且，年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。而且，由此便確立了宇宙起源

19、的大爆炸說(shuō)。由此便確立了宇宙起源的大爆炸說(shuō)。當(dāng)然，人們自然要問：為什么會(huì)有這次大爆炸？當(dāng)然，人們自然要問：為什么會(huì)有這次大爆炸？在大爆炸前的宇宙又是什么樣子的？對(duì)此，科學(xué)在大爆炸前的宇宙又是什么樣子的？對(duì)此，科學(xué)家們是這樣說(shuō)的：因?yàn)榘l(fā)生大爆炸的一刻，宇宙家們是這樣說(shuō)的：因?yàn)榘l(fā)生大爆炸的一刻，宇宙處于極度的異常狀態(tài)之下，現(xiàn)有的所有科學(xué)理論處于極度的異常狀態(tài)之下，現(xiàn)有的所有科學(xué)理論在這種異常狀態(tài)之下均己全部失效，即使在此之在這種異常狀態(tài)之下均己全部失效，即使在此之前曾發(fā)生過什么事情也不可能對(duì)以后的宇宙產(chǎn)生前曾發(fā)生過什么事情也不可能對(duì)以后的宇宙產(chǎn)生任何影響。因此，任何影響。因此，我們的宇宙的科學(xué)科理

20、論只能我們的宇宙的科學(xué)科理論只能包含到大爆炸這一刻為止包含到大爆炸這一刻為止。大爆炸就是我們的宇。大爆炸就是我們的宇宙誕宙誕 生之時(shí)，因而宇宙的時(shí)間應(yīng)從這一刻算起。生之時(shí)，因而宇宙的時(shí)間應(yīng)從這一刻算起。這一刻距離現(xiàn)在己有這一刻距離現(xiàn)在己有100多億年。多億年。大爆炸那一刻，宇宙的體積幾乎為零，溫度無(wú)限之大爆炸那一刻，宇宙的體積幾乎為零，溫度無(wú)限之高。爆炸后一秒鐘，溫度降至高。爆炸后一秒鐘，溫度降至100億度億度,這大約是太陽(yáng)中這大約是太陽(yáng)中心溫度的心溫度的1千倍千倍,即氫彈爆炸所達(dá)到的溫度，此時(shí)宇宙中即氫彈爆炸所達(dá)到的溫度，此時(shí)宇宙中主要包含光子、電子和中微子及它們的反粒子主要包含光子、電子和

21、中微子及它們的反粒子,還有一還有一些質(zhì)子和中子些質(zhì)子和中子.大爆炸后約大爆炸后約100秒鐘秒鐘,溫度降到溫度降到10億度億度,在在此溫度下此溫度下,質(zhì)子和中子不再有足夠的能量逃脫核力的吸質(zhì)子和中子不再有足夠的能量逃脫核力的吸引，開始結(jié)合產(chǎn)生氘核，并進(jìn)而結(jié)合成氦核，還產(chǎn)生了引，開始結(jié)合產(chǎn)生氘核，并進(jìn)而結(jié)合成氦核，還產(chǎn)生了少量鋰和鈹。少量鋰和鈹。1.宇宙的演化宇宙的演化三。宇宙的演化和命運(yùn)三。宇宙的演化和命運(yùn) 大爆炸發(fā)生的幾個(gè)小時(shí)后到約大爆炸發(fā)生的幾個(gè)小時(shí)后到約100萬(wàn)年左右的萬(wàn)年左右的時(shí)間內(nèi)，宇宙僅僅是繼續(xù)膨脹并降溫，并沒有生時(shí)間內(nèi)，宇宙僅僅是繼續(xù)膨脹并降溫，并沒有生成新的物質(zhì)形態(tài)。當(dāng)爆炸發(fā)生成

22、新的物質(zhì)形態(tài)。當(dāng)爆炸發(fā)生100萬(wàn)年后，宇宙萬(wàn)年后，宇宙的溫度己降到幾千度。此時(shí)，電子和核子不再有的溫度己降到幾千度。此時(shí)，電子和核子不再有足夠的能量去抵抗電磁吸引力，開始結(jié)合成原子。足夠的能量去抵抗電磁吸引力，開始結(jié)合成原子。并且由于在整體上密度的不一致，在一些密度略并且由于在整體上密度的不一致，在一些密度略大些的區(qū)域，因物質(zhì)間的引力，使局部區(qū)域的膨大些的區(qū)域，因物質(zhì)間的引力，使局部區(qū)域的膨脹變慢，以至局部區(qū)域內(nèi)膨脹最終停止并開始坍脹變慢，以至局部區(qū)域內(nèi)膨脹最終停止并開始坍縮旋轉(zhuǎn)形成氣態(tài)星云?？s旋轉(zhuǎn)形成氣態(tài)星云。氣態(tài)星云坍縮時(shí)，由于原子碰撞使溫度升高氣態(tài)星云坍縮時(shí)，由于原子碰撞使溫度升高,并發(fā)

23、生并發(fā)生熱聚變反應(yīng)熱聚變反應(yīng),聚變釋放的熱形成壓力以平衡物質(zhì)間的引聚變釋放的熱形成壓力以平衡物質(zhì)間的引力力,使星云不再收縮使星云不再收縮,同時(shí)聚變釋放的能量以光和熱的形同時(shí)聚變釋放的能量以光和熱的形式向外輻射式向外輻射,這便是第一代恒星這便是第一代恒星.當(dāng)恒星的核燃料耗盡時(shí)當(dāng)恒星的核燃料耗盡時(shí),會(huì)稍微收縮，并進(jìn)一步變熱，同時(shí)將氦聚變成碳和氧這會(huì)稍微收縮，并進(jìn)一步變熱，同時(shí)將氦聚變成碳和氧這樣的更重的元素，恒星因繼續(xù)坍縮而演化成中子星或黑樣的更重的元素，恒星因繼續(xù)坍縮而演化成中子星或黑洞。在此過程中，在恒星的外部區(qū)域有時(shí)會(huì)形成超新星洞。在此過程中，在恒星的外部區(qū)域有時(shí)會(huì)形成超新星爆發(fā)，這時(shí)除發(fā)出

24、極強(qiáng)的光外，還把重元素拋回氣態(tài)星爆發(fā)，這時(shí)除發(fā)出極強(qiáng)的光外，還把重元素拋回氣態(tài)星云之中，為下一代恒星的形成提供原料。我們的太陽(yáng)系云之中，為下一代恒星的形成提供原料。我們的太陽(yáng)系便是便是50億年前由超新星拋出的氣態(tài)物質(zhì)旋轉(zhuǎn)凝聚形成的，億年前由超新星拋出的氣態(tài)物質(zhì)旋轉(zhuǎn)凝聚形成的，其中的大部分氣體形成了太陽(yáng)，少量重元素氣體集聚在其中的大部分氣體形成了太陽(yáng)，少量重元素氣體集聚在一起，形成了地球等行星。一起，形成了地球等行星。初始的地球溫度非常高，并且沒有大氣。當(dāng)它冷卻下初始的地球溫度非常高，并且沒有大氣。當(dāng)它冷卻下來(lái)時(shí)，從巖石中溢出的氣體形成了地球的原始大氣，可來(lái)時(shí)，從巖石中溢出的氣體形成了地球的原始

25、大氣，可是其中并沒有氧氣，而是含有硫化氫之類的有毒氣體。是其中并沒有氧氣，而是含有硫化氫之類的有毒氣體。然而，這一條件孕育并繁衍了然而，這一條件孕育并繁衍了 生命的原始形式。它們是生命的原始形式。它們是原子偶然結(jié)合成的宏觀大分子結(jié)構(gòu)，它們能在海洋中使原子偶然結(jié)合成的宏觀大分子結(jié)構(gòu)，它們能在海洋中使其他原子聚集成類似的結(jié)構(gòu)，從而復(fù)制了自己，產(chǎn)生了其他原子聚集成類似的結(jié)構(gòu)，從而復(fù)制了自己，產(chǎn)生了原始的繁殖。然而，復(fù)制常常會(huì)有誤差。這些誤差在多原始的繁殖。然而，復(fù)制常常會(huì)有誤差。這些誤差在多數(shù)情況下會(huì)使新產(chǎn)生的宏觀分子喪失復(fù)制能力，并最終數(shù)情況下會(huì)使新產(chǎn)生的宏觀分子喪失復(fù)制能力，并最終被消滅；而有些

26、誤差不僅使新產(chǎn)生的宏觀分子保持了復(fù)被消滅；而有些誤差不僅使新產(chǎn)生的宏觀分子保持了復(fù)制本領(lǐng)，而且復(fù)制能力表現(xiàn)得更為優(yōu)越完善，進(jìn)而逐漸制本領(lǐng)，而且復(fù)制能力表現(xiàn)得更為優(yōu)越完善，進(jìn)而逐漸取代了原先的宏觀分子，生命的進(jìn)化過程便真正開始了取代了原先的宏觀分子，生命的進(jìn)化過程便真正開始了.這些原始生命消化了硫化氫，放出氧氣，改這些原始生命消化了硫化氫，放出氧氣，改造了地球大氣，隨之生命逐漸由低級(jí)向高級(jí)發(fā)展造了地球大氣，隨之生命逐漸由低級(jí)向高級(jí)發(fā)展。所有這些都是在近所有這些都是在近30億年間發(fā)生的。億年間發(fā)生的。人類生活在其中的宇宙無(wú)邊人類生活在其中的宇宙無(wú)邊無(wú)際無(wú)際,無(wú)始無(wú)終無(wú)始無(wú)終,她大約誕生她大約誕生于

27、于200200億年前的一次大爆炸億年前的一次大爆炸.爆炸的實(shí)體是在數(shù)學(xué)上稱為爆炸的實(shí)體是在數(shù)學(xué)上稱為奇點(diǎn)奇點(diǎn),在物理上則是一個(gè)密在物理上則是一個(gè)密度極大而體積極小的質(zhì)點(diǎn)度極大而體積極小的質(zhì)點(diǎn).隨著一聲駭人聽聞的巨響隨著一聲駭人聽聞的巨響,時(shí)間和空間產(chǎn)生了時(shí)間和空間產(chǎn)生了,物質(zhì)世物質(zhì)世界誕生了界誕生了.在宇宙的早期，溫度極高，在在宇宙的早期，溫度極高，在100100億度以上。物質(zhì)密度也相億度以上。物質(zhì)密度也相當(dāng)大，整個(gè)宇宙體系達(dá)到平衡。當(dāng)大，整個(gè)宇宙體系達(dá)到平衡。宇宙間只有中子、質(zhì)子、電子、宇宙間只有中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等一些基本粒子光子和中微子等一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì)。形態(tài)的物質(zhì)。銀

28、河系銀河系太陽(yáng)系太陽(yáng)系地球地球 我們己經(jīng)知道，宇宙誕生后便在膨我們己經(jīng)知道，宇宙誕生后便在膨脹著。而宇宙天體間的萬(wàn)有引力有阻脹著。而宇宙天體間的萬(wàn)有引力有阻止宇宙膨脹，甚至使宇宙轉(zhuǎn)入收縮狀止宇宙膨脹，甚至使宇宙轉(zhuǎn)入收縮狀態(tài)的趨勢(shì)。那么，宇宙的命運(yùn)將會(huì)是態(tài)的趨勢(shì)。那么，宇宙的命運(yùn)將會(huì)是怎樣的呢？怎樣的呢？2。宇宙的命運(yùn)。宇宙的命運(yùn)我們先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。設(shè)想有兩個(gè)大質(zhì)量物體正以我們先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。設(shè)想有兩個(gè)大質(zhì)量物體正以一定的速度相互離開。而物體間的萬(wàn)有引力將使物體減速，一定的速度相互離開。而物體間的萬(wàn)有引力將使物體減速，但萬(wàn)有引力和物體間的距離的平方成反比，萬(wàn)有引力對(duì)物但萬(wàn)有引力和物體

29、間的距離的平方成反比，萬(wàn)有引力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)速度的影響將隨物體間距離的增大而減小。這樣一體運(yùn)動(dòng)速度的影響將隨物體間距離的增大而減小。這樣一來(lái)，這兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況的變化將存在三種可能：其一，來(lái)，這兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況的變化將存在三種可能：其一，若物體分開時(shí)的初速度較小，引力將使物體分離速度逐漸若物體分開時(shí)的初速度較小，引力將使物體分離速度逐漸減小到零，并立即轉(zhuǎn)而以越來(lái)越大的速度相互靠近；其二，減小到零，并立即轉(zhuǎn)而以越來(lái)越大的速度相互靠近；其二，若物體分開時(shí)的初速度足夠大，物體間越來(lái)越大的距離使若物體分開時(shí)的初速度足夠大，物體間越來(lái)越大的距離使引力對(duì)物體的減速作用越來(lái)越弱，以至相當(dāng)時(shí)間后引力對(duì)引力對(duì)物

30、體的減速作用越來(lái)越弱，以至相當(dāng)時(shí)間后引力對(duì)物體的減速作用會(huì)減到可忽略不計(jì)的程度，最后兩物體將物體的減速作用會(huì)減到可忽略不計(jì)的程度，最后兩物體將以恒定的速度永遠(yuǎn)地分離下去；其三，若物體分開時(shí)的初以恒定的速度永遠(yuǎn)地分離下去；其三，若物體分開時(shí)的初速度恰好為某一臨界值，當(dāng)物體分離的速度越來(lái)越小速度恰好為某一臨界值，當(dāng)物體分離的速度越來(lái)越小 時(shí)，時(shí)，越來(lái)越弱的引力總?cè)阅軐?duì)物體的越來(lái)越弱的引力總?cè)阅軐?duì)物體的減速產(chǎn)生足夠的影響，則物體減速產(chǎn)生足夠的影響，則物體將以越來(lái)越小的速度永遠(yuǎn)地分離下去將以越來(lái)越小的速度永遠(yuǎn)地分離下去.同理，宇宙的命運(yùn)也存在著和上述情況相似的三種可能同理，宇宙的命運(yùn)也存在著和上述情況

31、相似的三種可能結(jié)局。其一，是先經(jīng)歷一個(gè)大膨脹的過程，轉(zhuǎn)而進(jìn)入一個(gè)結(jié)局。其一，是先經(jīng)歷一個(gè)大膨脹的過程，轉(zhuǎn)而進(jìn)入一個(gè)大擠壓的過程，末了時(shí)，宇宙物質(zhì)又將擠回當(dāng)初大爆炸發(fā)大擠壓的過程，末了時(shí)，宇宙物質(zhì)又將擠回當(dāng)初大爆炸發(fā)生處；其二，是宇宙膨脹速度逐漸減小，最后將以趨于穩(wěn)生處；其二，是宇宙膨脹速度逐漸減小，最后將以趨于穩(wěn)定不變的速度永遠(yuǎn)地膨脹下去；其三，是宇宙膨脹速度將定不變的速度永遠(yuǎn)地膨脹下去；其三，是宇宙膨脹速度將一直減小，但膨脹速度永遠(yuǎn)不會(huì)減小為零，即宇宙將以越一直減小，但膨脹速度永遠(yuǎn)不會(huì)減小為零，即宇宙將以越來(lái)越小的速度永遠(yuǎn)地膨脹下去。來(lái)越小的速度永遠(yuǎn)地膨脹下去。決定宇宙命運(yùn)的兩個(gè)因素是：宇宙

32、物質(zhì)膨脹的初速度決定宇宙命運(yùn)的兩個(gè)因素是：宇宙物質(zhì)膨脹的初速度和宇宙物質(zhì)的總質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，人類對(duì)和宇宙物質(zhì)的總質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，人類對(duì)宇宙命運(yùn)的認(rèn)識(shí)己越來(lái)越清淅，越來(lái)越準(zhǔn)確。據(jù)宇宙命運(yùn)的認(rèn)識(shí)己越來(lái)越清淅，越來(lái)越準(zhǔn)確。據(jù)2000年年4月月27日新華社倫敦電稱，天文學(xué)家日新華社倫敦電稱，天文學(xué)家 于于 4月月27日在英國(guó)日在英國(guó)自然雜志上發(fā)表論文，宣布根據(jù)最新觀測(cè)表明，自然雜志上發(fā)表論文，宣布根據(jù)最新觀測(cè)表明，四四.黑黑 洞洞黑洞的模擬圖黑洞的模擬圖黑洞的示意圖黑洞的示意圖:(一一)黑洞是怎樣形成的黑洞是怎樣形成的?1971年，霍金指出年，霍金指出宇宙誕生之初的大爆炸宇

33、宙誕生之初的大爆炸產(chǎn)生出產(chǎn)生出“迷你迷你”黑洞黑洞(如下圖如下圖)。爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊力，將。爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊力，將物質(zhì)擠壓成普通顯微鏡根本看不見的物質(zhì)擠壓成普通顯微鏡根本看不見的“迷你迷你”黑洞。黑洞。這些黑洞被稱為這些黑洞被稱為“原始原始”黑洞。黑洞。1908年年6月月30日早晨日早晨7點(diǎn)點(diǎn)14分，俄羅分，俄羅斯北部的西伯利亞，發(fā)生了一次非常奇斯北部的西伯利亞，發(fā)生了一次非常奇怪的空中大爆炸。至今，爆炸的原因還怪的空中大爆炸。至今，爆炸的原因還沒有查出來(lái)。科學(xué)家猜測(cè)，爆炸原因之沒有查出來(lái)。科學(xué)家猜測(cè)，爆炸原因之一可能是一個(gè)一可能是一個(gè)質(zhì)量比小行星大而體積比質(zhì)量比小行星大而體積比原子還小的

34、迷你黑洞的造成的。原子還小的迷你黑洞的造成的。1.1.宇宙誕生于一次大爆炸宇宙誕生于一次大爆炸:2.2.黑洞產(chǎn)生的條件和過程黑洞產(chǎn)生的條件和過程:A:恒星的演化恒星的演化:恒星恒星 紅巨星紅巨星 白矮星白矮星 中子星中子星 黑洞黑洞B:當(dāng)當(dāng)Ms3M日日時(shí)時(shí),恒星將演變成黑洞恒星將演變成黑洞,不然將演變成白矮星和中子星不然將演變成白矮星和中子星.天鵝座天鵝座X-1附近附近一顆真正的黑洞一顆真正的黑洞3.黑洞的特點(diǎn)和半徑黑洞的特點(diǎn)和半徑:特點(diǎn)特點(diǎn):黑洞的質(zhì)量極大黑洞的質(zhì)量極大,所以它所以它的引力極強(qiáng)的引力極強(qiáng).它不斷吸引周圍的它不斷吸引周圍的其他宇宙物質(zhì)其他宇宙物質(zhì),甚至連光也無(wú)法甚至連光也無(wú)法逃

35、脫它的引力逃脫它的引力.半徑半徑:法國(guó)物理學(xué)家史瓦西根據(jù)法國(guó)物理學(xué)家史瓦西根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論計(jì)算了愛因斯坦的廣義相對(duì)論計(jì)算了黑洞的半徑黑洞的半徑.設(shè)黑洞的質(zhì)量為設(shè)黑洞的質(zhì)量為M,引力恒量為引力恒量為G,光的速度是光的速度是C,請(qǐng)您運(yùn)用中學(xué)請(qǐng)您運(yùn)用中學(xué)物理知識(shí)估算黑洞的半徑是多物理知識(shí)估算黑洞的半徑是多少少.別怕別怕,試試看試試看,您肯定行您肯定行.提示提示:由由F=GMm/RF=GMm/R2 2=mv=mv2 2/R/R得得:R=(GM/vR=(GM/v2 2)(二二)黑洞是怎樣相互作用的黑洞是怎樣相互作用的?為了理解黑洞是怎樣使內(nèi)部的所有事物為了理解黑洞是怎樣使內(nèi)部的所有事物逃不出邊界

36、，我們需要討論廣義相對(duì)論。廣逃不出邊界，我們需要討論廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論是愛因斯坦創(chuàng)建的引力學(xué)說(shuō)，適用義相對(duì)論是愛因斯坦創(chuàng)建的引力學(xué)說(shuō)，適用于行星、恒星，也適用于黑洞。愛因斯坦在于行星、恒星，也適用于黑洞。愛因斯坦在1916年提出來(lái)的這一學(xué)說(shuō)，簡(jiǎn)言之，廣義相年提出來(lái)的這一學(xué)說(shuō)，簡(jiǎn)言之，廣義相對(duì)論說(shuō)物質(zhì)彎曲了空間，而空間的彎曲又反對(duì)論說(shuō)物質(zhì)彎曲了空間，而空間的彎曲又反過來(lái)影響穿越空間的物體的運(yùn)動(dòng)。過來(lái)影響穿越空間的物體的運(yùn)動(dòng)。1.1.大質(zhì)量物體使時(shí)空彎曲大質(zhì)量物體使時(shí)空彎曲:讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時(shí)間（空間的三維是長(zhǎng)、寬

37、、高）是現(xiàn)實(shí)世界中的考慮時(shí)間（空間的三維是長(zhǎng)、寬、高）是現(xiàn)實(shí)世界中的第四維（雖然難于在平常的三個(gè)方向之外再畫出一個(gè)方第四維（雖然難于在平常的三個(gè)方向之外再畫出一個(gè)方向，但我們可以盡力去想象）。其次，考慮時(shí)空是一張向，但我們可以盡力去想象）。其次，考慮時(shí)空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。愛因斯坦的學(xué)說(shuō)認(rèn)為質(zhì)量使時(shí)空彎曲。我們不妨在彈愛因斯坦的學(xué)說(shuō)認(rèn)為質(zhì)量使時(shí)空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來(lái)說(shuō)明這一情景：石頭的重簧床的床面上放一塊大石頭來(lái)說(shuō)明這一情景：石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基量使得繃緊了的床面稍微下

38、沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產(chǎn)生更大的效果，使床面床中央放置更多的石塊，則將產(chǎn)生更大的效果，使床面下沉得更多。事實(shí)上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲下沉得更多。事實(shí)上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲害。害。同樣的道理，宇宙中的大質(zhì)量物體會(huì)使宇宙結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變。正同樣的道理，宇宙中的大質(zhì)量物體會(huì)使宇宙結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變。正如如10塊石頭比塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質(zhì)量比太陽(yáng)塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質(zhì)量比太陽(yáng)大得多的天體比等于或小于一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的天體使空間彎曲得厲大

39、得多的天體比等于或小于一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的天體使空間彎曲得厲害得多。害得多。如果一個(gè)網(wǎng)球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動(dòng)，它將沿如果一個(gè)網(wǎng)球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動(dòng)，它將沿直線前進(jìn)。反之，如果它經(jīng)過一個(gè)下凹的地方直線前進(jìn)。反之，如果它經(jīng)過一個(gè)下凹的地方，則它的路徑呈弧，則它的路徑呈弧形。同理，天體穿行時(shí)空的平坦區(qū)域時(shí)繼續(xù)沿直線前進(jìn)，而那些形。同理，天體穿行時(shí)空的平坦區(qū)域時(shí)繼續(xù)沿直線前進(jìn)，而那些穿越彎曲區(qū)域的天體將沿彎曲的軌跡前進(jìn)。穿越彎曲區(qū)域的天體將沿彎曲的軌跡前進(jìn)。右圖所示是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡右圖所示是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的黑洞周圍物體的情況拍攝的黑洞周圍物體的情況.2.2.彎曲時(shí)空使其他物體向

40、彎曲中心運(yùn)動(dòng)彎曲時(shí)空使其他物體向彎曲中心運(yùn)動(dòng):現(xiàn)在我們來(lái)看看為什么任何東西都不能從黑洞逃逸現(xiàn)在我們來(lái)看看為什么任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個(gè)滾過彈簧床面的網(wǎng)球，會(huì)掉進(jìn)大石頭出去。正如一個(gè)滾過彈簧床面的網(wǎng)球，會(huì)掉進(jìn)大石頭形成的深洞一樣，形成的深洞一樣，一個(gè)經(jīng)過黑洞的物體也會(huì)被其引力一個(gè)經(jīng)過黑洞的物體也會(huì)被其引力陷阱所捕獲陷阱所捕獲。而且，若要挽救運(yùn)氣不佳的物體需要無(wú)而且，若要挽救運(yùn)氣不佳的物體需要無(wú)窮大的能量。窮大的能量。設(shè)想在彈簧床面上放置一塊質(zhì)量非常大的石頭代設(shè)想在彈簧床面上放置一塊質(zhì)量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影

41、響床面，不僅會(huì)使其表面彎曲下陷，還可能使床面發(fā)生斷裂。不僅會(huì)使其表面彎曲下陷，還可能使床面發(fā)生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現(xiàn)，類似的情形同樣可以宇宙出現(xiàn)，若宇宙中存在黑洞，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結(jié)構(gòu)將被撕裂。這種時(shí)空結(jié)構(gòu)的破裂叫則該處的宇宙結(jié)構(gòu)將被撕裂。這種時(shí)空結(jié)構(gòu)的破裂叫做時(shí)空的奇異性或奇點(diǎn)。做時(shí)空的奇異性或奇點(diǎn)。右圖中兩個(gè)星右圖中兩個(gè)星系系(暹羅雙子星暹羅雙子星系系)正在互相吸正在互相吸引引,能否演變成能否演變成黑洞要看今后黑洞要看今后的作用情況的作用情況.(三三)黑洞其實(shí)并不黑洞其實(shí)并不“黑黑”:”:英國(guó)著名物理學(xué)家霍金認(rèn)為黑洞并不如大多英國(guó)著名物理學(xué)家霍金認(rèn)為黑洞并不如大多數(shù)

42、人想象中那樣黑。通過科學(xué)家的觀測(cè)，黑洞數(shù)人想象中那樣黑。通過科學(xué)家的觀測(cè)，黑洞周圍存在輻射，而且很可能來(lái)自于黑洞，也就周圍存在輻射，而且很可能來(lái)自于黑洞，也就是說(shuō)，黑洞可能并沒有想象中那樣黑。是說(shuō)，黑洞可能并沒有想象中那樣黑。根據(jù)愛因斯坦的能量與質(zhì)量守恒定律。當(dāng)物體失根據(jù)愛因斯坦的能量與質(zhì)量守恒定律。當(dāng)物體失去能量時(shí)，同時(shí)也會(huì)失去質(zhì)量。黑洞同樣遵從能量去能量時(shí)，同時(shí)也會(huì)失去質(zhì)量。黑洞同樣遵從能量與質(zhì)量守恒定律，當(dāng)黑洞失去能量時(shí)，黑洞也就不與質(zhì)量守恒定律，當(dāng)黑洞失去能量時(shí)，黑洞也就不存在了?；艚痤A(yù)言，黑洞消失的一瞬間會(huì)產(chǎn)生劇烈存在了?；艚痤A(yù)言，黑洞消失的一瞬間會(huì)產(chǎn)生劇烈的爆炸，釋放出的能量相當(dāng)于

43、數(shù)百萬(wàn)顆氫彈的能量。的爆炸，釋放出的能量相當(dāng)于數(shù)百萬(wàn)顆氫彈的能量。仙女座星云的中心是否有黑洞呢?著名的金牛座蟹狀星云，著名的金牛座蟹狀星云，公元公元1054 年爆發(fā)的超新年爆發(fā)的超新星的遺跡，距地球約星的遺跡，距地球約 6000 光年光年.它有可能是一它有可能是一次黑洞消失時(shí)的大爆發(fā)次黑洞消失時(shí)的大爆發(fā).(四四)黑洞是否真的存在呢黑洞是否真的存在呢?“黑洞黑洞”已是大家最熟悉的天文名稱之一了，但有已是大家最熟悉的天文名稱之一了，但有關(guān)黑洞是否存在的爭(zhēng)議卻一直沒停止過。很長(zhǎng)一段時(shí)關(guān)黑洞是否存在的爭(zhēng)議卻一直沒停止過。很長(zhǎng)一段時(shí)間里，有人認(rèn)為黑洞只是比大學(xué)生的練習(xí)題復(fù)雜的一間里，有人認(rèn)為黑洞只是比大

44、學(xué)生的練習(xí)題復(fù)雜的一個(gè)假想物體和一種數(shù)學(xué)構(gòu)思。但隨著近年黑洞證據(jù)越個(gè)假想物體和一種數(shù)學(xué)構(gòu)思。但隨著近年黑洞證據(jù)越來(lái)越多的出現(xiàn)，人們開始重新認(rèn)識(shí)黑洞。來(lái)越多的出現(xiàn)，人們開始重新認(rèn)識(shí)黑洞。目前，因?yàn)楹诙吹牟豢梢娦?，大部分關(guān)于黑洞的證目前，因?yàn)楹诙吹牟豢梢娦?，大部分關(guān)于黑洞的證據(jù)還是間接的。而且許多證據(jù)是通過觀察落入黑洞的據(jù)還是間接的。而且許多證據(jù)是通過觀察落入黑洞的物質(zhì)而獲得的，用這種方法探測(cè)黑洞，就仿佛通過觀物質(zhì)而獲得的，用這種方法探測(cè)黑洞，就仿佛通過觀察火焰的影子，來(lái)確定篝火中是否有炭一樣。察火焰的影子，來(lái)確定篝火中是否有炭一樣。天文學(xué)家一直在猜測(cè)距我們天文學(xué)家一直在猜測(cè)距我們5000萬(wàn)光年的

45、萬(wàn)光年的M87星座中星座中心存在巨大的黑洞。心存在巨大的黑洞。1994年夏天，通過空間望遠(yuǎn)鏡的大年夏天，通過空間望遠(yuǎn)鏡的大視角照相機(jī)攝的照片，表明在視角照相機(jī)攝的照片，表明在M87星座的中心有大量高星座的中心有大量高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)光氣體。該觀測(cè)終于證實(shí)速旋轉(zhuǎn)的發(fā)光氣體。該觀測(cè)終于證實(shí)M87星系的中心確星系的中心確實(shí)存在著超大密度的黑洞。實(shí)存在著超大密度的黑洞。在銀河系核心也發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)大小的不明物質(zhì)，該在銀河系核心也發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)大小的不明物質(zhì)，該物質(zhì)的質(zhì)量是太陽(yáng)的三倍，并且放射出的不尋常的超物質(zhì)的質(zhì)量是太陽(yáng)的三倍，并且放射出的不尋常的超聲波，超大密度、放射射線，這些都可以證明銀河系聲波，超大密度、放射

46、射線，這些都可以證明銀河系核心確有黑洞存在?？茖W(xué)家認(rèn)為大多數(shù)星系的核心都核心確有黑洞存在?？茖W(xué)家認(rèn)為大多數(shù)星系的核心都藏有黑洞，除了銀河系之外，仙女座及藏有黑洞，除了銀河系之外，仙女座及M32星座中都星座中都已發(fā)現(xiàn)黑洞存在的證據(jù)已發(fā)現(xiàn)黑洞存在的證據(jù)。(五五)可怕的黑洞之旅可怕的黑洞之旅:假設(shè)有宇航員去黑洞探險(xiǎn)，你能想象會(huì)是什么情形嗎？假設(shè)有宇航員去黑洞探險(xiǎn)，你能想象會(huì)是什么情形嗎？首先，當(dāng)宇航員靠近黑洞時(shí)，就會(huì)感受到強(qiáng)大的能量。當(dāng)他的腳首先，當(dāng)宇航員靠近黑洞時(shí)，就會(huì)感受到強(qiáng)大的能量。當(dāng)他的腳進(jìn)入黑洞時(shí)，黑洞內(nèi)外的壓力差就會(huì)將宇航員的身體拉伸。如果不進(jìn)入黑洞時(shí)，黑洞內(nèi)外的壓力差就會(huì)將宇航員的身體

47、拉伸。如果不幸的宇航員又碰到一個(gè)原子，那么他的身體在拉伸之后又將遭受重幸的宇航員又碰到一個(gè)原子，那么他的身體在拉伸之后又將遭受重重的擠壓。經(jīng)過拉伸和擠壓后的宇航員看起來(lái)就像一根面條。重的擠壓。經(jīng)過拉伸和擠壓后的宇航員看起來(lái)就像一根面條。用不怕擠壓的機(jī)器人去黑洞并為這個(gè)機(jī)器人裝上一個(gè)用不怕擠壓的機(jī)器人去黑洞并為這個(gè)機(jī)器人裝上一個(gè)時(shí)鐘和光源。機(jī)器人進(jìn)入宇宙，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的時(shí)鐘和光源。機(jī)器人進(jìn)入宇宙，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象。機(jī)器人反射的光的顏色在變，剛開始看到機(jī)器人現(xiàn)象。機(jī)器人反射的光的顏色在變，剛開始看到機(jī)器人是藍(lán)色的，逐漸地變成綠色、黃色的，在靠近黑洞時(shí)，是藍(lán)色的，逐漸地變成綠色、黃色的

48、，在靠近黑洞時(shí)，則變成紅色的。則變成紅色的。機(jī)器人到黑洞邊緣時(shí)，時(shí)鐘開始發(fā)生奇怪現(xiàn)象，根據(jù)機(jī)器人到黑洞邊緣時(shí)，時(shí)鐘開始發(fā)生奇怪現(xiàn)象，根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，時(shí)間在引力異常區(qū)域會(huì)變慢，越靠愛因斯坦的相對(duì)論，時(shí)間在引力異常區(qū)域會(huì)變慢，越靠近黑洞，時(shí)鐘會(huì)越慢。但若有一個(gè)人帶著這個(gè)時(shí)鐘，他近黑洞，時(shí)鐘會(huì)越慢。但若有一個(gè)人帶著這個(gè)時(shí)鐘，他并不會(huì)覺察到時(shí)鐘變慢，對(duì)他來(lái)說(shuō)可能一切還是正常的。并不會(huì)覺察到時(shí)鐘變慢，對(duì)他來(lái)說(shuō)可能一切還是正常的。當(dāng)?shù)竭_(dá)黑洞的邊緣時(shí)，時(shí)鐘會(huì)完全停下來(lái)。當(dāng)?shù)竭_(dá)黑洞的邊緣時(shí)，時(shí)鐘會(huì)完全停下來(lái)。看上去時(shí)間被凍結(jié)住了。這時(shí)，人也許在一絲覺看上去時(shí)間被凍結(jié)住了。這時(shí)，人也許在一絲覺察，但他已被

49、黑洞巨大的引力粘住，并以迅雷不察，但他已被黑洞巨大的引力粘住，并以迅雷不及掩耳之勢(shì)拖進(jìn)黑洞中，被擠壓成密度無(wú)窮大的及掩耳之勢(shì)拖進(jìn)黑洞中，被擠壓成密度無(wú)窮大的黑洞中的一部分。黑洞中的一部分。THANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKSTHANKS