現在，銀河係和河外星係隨著其測距能力的顯著提高，人們逐漸在越來越大的尺度上對宇宙的結構建立了立體的觀念。這裏第一個重要的發展，是認識了銀河。它包含兩重含義，一是認識了銀河的形狀，二是知道了河外天體的存在。其實，銀河係就是太陽所屬的一個巨大的恒星集團，大約包含1011顆恒星。這種恒星集團稱作星係。
在銀河係中，多數恒星分布呈扁平的盤狀。盤的直徑是25kpc（千秒差距，1秒差距＝3.26光年＝3.09億億米），厚度約為2kpc。盤的中心有一球狀隆起，稱作為核球。盤的外部由幾條旋臂構成。太陽位於其中一條旋臂上，距離銀心約7kpc。銀盤上下有球狀的延展區，其中恒星分布較稀疏，稱作銀暈。通常，暈的總質量大約占整體的10%，直徑大約是30kpc。我們每天見到的太陽，就它的光度、質量和位置講，都不過是銀河係中很普通的一員。
另外更為重要的是，並不是天穹中所有發光體都是銀河係的一部分。假設有一個類似銀河係的恒星集團，處於500kpc的距離上（銀河自身大小為30kpc）。其表觀亮度與2pc遠處一顆類似太陽的恒星是一樣的。所以，對天穹上的一個光點，必須測量它的距離，才能弄清楚它到底是銀河係內的恒星還是銀河係外的另一個星係。
其實，天穹上的大部分光點是銀河係的恒星，不過也有很大量的發光體是和銀河係類似的巨大恒星集團，曆史上曾被誤認為是星雲，我們稱作河外星係，現在已知道存在1000億個以上的星係，著名的仙女星係、大小麥哲倫星雲就是肉眼可見的河外星係。星係的普遍存在，表明它代表宇宙結構中的一個層次，從宇宙演化的角度看，它是比恒星更基本的層次。星係的質量差別很大。銀河係的質量約為1011M⊙(太陽質量單位)。在明亮的星係中，這是典型的大小。質量很小的星係太暗，不易看到。小星係的質量可低達106M⊙。星係的典型尺度為幾十千秒差距。如果對視星等在23等以內的星係作統計，星係總數在109以上。自20世紀60年代之後，天文學家又找到另外一種在銀河係以外如恒星一樣呈現為一個光點的天體，不過其實它的光度和質量又與星係一樣，我們稱作類星體。如今，已經發現的這種天體有上千個。
假設我們把觀測的尺度放大一些，那麼宇宙可看成由大量星係構成的“介質”，而恒星隻是星係內部細致結構的表現。這樣，為了了解宇宙結構，需關心星係在空間的分布規律。星係的空間分布不是無規的，它也有成團現象。上千個以上的星係構成的大集團叫星係團。大約隻有10%星係屬於這種大星係團。大部分星係隻結成十幾、幾十或上百個成員的小團。但能夠肯定的是，星係團所代表的是宇宙結構中比星係更大的一個新層次。通常這層次的尺度大小會有數百萬秒的差距，它的平均質量一般是整個星係平均質量的100倍。
現在，人們通常會把10Mpc以上的結構稱作宇宙的大尺度結構（現在觀測到的宇宙的大小是104Mpc）。迄今為止大尺度上的觀測事實並不是很準確的。有趣的是，有跡象表明，星係在大尺度上的分布呈泡沫狀。即有許多看不到星係的“空洞”區，而星係聚集在空洞的壁上，呈纖維狀或片狀結構。這一層次的結構稱作超星係團。它的一般尺度是幾十兆秒差距。如果由演化理論的角度來思考，尺度大到某種程度，就不應該再有結構存在。
那麼，這個分析是不是符合客觀事實，以及這尺度多大，都是很關鍵的，並需要有大尺度觀測來回答的問題。今天對宇宙在50Mpc以上是否還有顯著的結構現象存在，可以說正是人們熱烈爭論中的焦點。總而言之，如果把星係看成宇宙物質的基本單元，那麼星係的分布狀況就是宇宙結構的表現。分析一下，直到50Mpc的尺度為止，星係的分布表現出有層次的結構。以上這些觀點，就是我們對宇宙麵貌的基本認識。
9．了解一下宇宙的命運史
把宇宙當作一個整體來認真研究的宇宙哲學，可能對於我們這些生活在地球上的平凡人而言，還是一門嶄新的科學，而在這門博大精深的科學中，我們對宇宙的最終命運之謎了解得最少。不過，人類現在已經發現了幾條能夠揭示宇宙命運的線索，這其中有一些線索能夠給人帶來希望，但另一些線索卻讓人感覺沮喪。
兩條線索
好消息告訴我們，在短時間內人類是不會被宇宙“掃地出門”。宇宙非常至少能夠把現在這種適於生命存在的狀態再維持l000億年。這相當於地球曆史的2O培，或者相當於智人(現代人的學名)曆史的5O0萬倍。假如人類在公元1000億年的新年到來之前就突然滅亡，並且不能放焰火慶祝新年的來臨，那一定不能說是宇宙本身的錯。
壞消息告訴我們，這世界上沒有什麼東西是能夠永遠存在的。宇宙可能不會消失，可是隨著時間推移，它可能會讓人覺得越來越“不舒服”，並且最終變得不再適於生命存在。計算這種情況何時會出現以及將會怎樣出現確實是一門令人心情抑鬱的科學，但是我們也不得不承認這項研究本身也有一種冷酷的魅力。從天文學家埃德溫·哈勃1929年發現宇宙正在膨脹以來，經典的“創世大爆炸”理論經過了幾十年的不斷修改。根據這一理論，宇宙的最終命運將取決於兩種相反力量之間的“拔河比賽”的結果。一種力量是宇宙的膨脹，在已經過去的10O多億年的時間內，宇宙的擴張始終在使星係之間的距離拉大。還有一種力量就是這些星係與宇宙中全部其他物質間的萬有引力：它好像一個製動器，可以使宇宙擴張的速度漸漸放慢。
其實，這個問題很簡單，就像萬有引力足夠使擴張最終停止，那麼宇宙就注定會發生坍縮，並最終變成一個大火球——同創業大爆炸相當，不過過程正好相反的“大崩墜”。假如萬有引力不足以阻止宇宙的待續膨脹，那麼它最終將變成一個令人感到“不快”的黑暗和寒冷的世界。恒星是通過使氫原子核（主要是氫和氦）發生聚變反應形成較重的原子核來產生能量的。如果恒星內部儲存的氫和氦全部消耗完畢之時，而日漸衰老的恒星上燃燒的火焰會因為沒有新的原子來替代將近消亡的原子而熄滅。與此同時，宇宙會慢慢衰變為一個一團漆黑的空間。
一個結局
由上述分析來說，每一種結局看起來都像在預示生命的死亡。假如宇宙的最終命運是熊熊大火，“大崩墜”就能熔化一切，甚至亞原子粒子也難逃厄運。另一方麵，假如宇宙以無邊的寒冷和黑暗而告終的話，宇宙中的生命形式就有可能存在很長一段時間——例如，智慧生命可以通過從洞中提取引力能來獲得能源從而維持自己的生存。不過，在全部的物體都已經衰退到幾乎相同溫度(略高於絕對零度)的情況下，再想辦法來保持生存，就好比是要用—池死水來推動水磨一樣難辦。
但是，人類的最終命運到現在還不能判定，原因就是我們還無法判斷擴張和有行引力這兩者究竟誰能取得最後的勝利。很多天文學觀測的結果支持前者，但是目前仍然存在著許多不確定的因素。其中之一是令人大傷腦筋的“暗物質”問題。科學家們對星係運動方式的研究顯示，星係中蘊藏著極大的非星係內部引力。從上述分析中，說明人類可以看到的恒星和星雲不過隻占宇宙物質總量的1%至10%。還有很多物質是看不到的，並且這些物質是不發光的。
現在，還無人能知道宇宙中這些暗物質究竟是什麼。但一種可能性是它是由弱相互作用大質量粒子(wIMp)構成的。在我們能夠確定暗物質的成分並用數學方法對其進行計算之前，以我們目前能夠看到的一切為基礎對宇宙的未來進行預測是絕對靠不住的，這就像是首先在鄉村俱樂部對幾個打高爾夫球的人進行民意測驗，然後根據測驗結果來預測全國大選的結果一樣缺乏可信性。同時，諷刺文學作家和宿命論者對於這種“火或冰”的結局也感到了一種帶有苦澀意味的滿足，這充分反映出人類，思維意識的精髓：沒有人可以活著脫離中活的苦海。而這正是使我對這一宇宙的最終命運產生懷疑的原因。人類在用科學方法研究宇宙哲學的過程中總出了很多重要經驗：很多時候，宇宙的發展變化並不會跟著人業已確立的思維方式——來認識宇宙，人類需要轉變新的思維方式。
在20世紀裏誕生的概念，像愛因斯坦的彎曲空間、海森伯格的不確定原理等使我們的思維方式發生了重大改變，同時人們也認識到每時每刻都有數以萬億計的亞原子粒子在我們的身體裏快速運動但卻並未造成任何損害，這些都是現代宇宙哲學不可或缺的組成部分，所以我認為我們有理由假設在即將到來的新世紀裏；人們將敞開大門接受一些更加奇異的概念。所以，我們也許可以從還沒有打開的大門下麵窺見門後放出的幾道光線，但在這道光線的輔助下我們可能就會對宇宙的未來作出進一步的準確預測了
不確定因素
說到和宇宙終結命運有關係的一個不確定因素和膨脹理論有關，根據這一理論，宇宙始於—個像氣泡一樣的虛無空間，這個空間最初的膨脹速度要比光速快得多，宇宙學家之所以相當重視膨脹理論是因為這一理論解決了一些創世大爆炸理論的早期版本所無法解決的問題，此外，膨脹理論對於研究宇宙的最終命運也有—些啟示作用。其中包括：最初推動宇宙高速膨脹的力量(有時根據它在愛因斯坦的廣義相對論方程式中的代號用希臘字母入表示)在宇宙像“打嗝”一樣膨脹結束之後也許並沒有完全消退。它也許還存在於宇宙中，潛伏於虛無的空間，持續推動宇宙不斷擴張，就像引導員在幕間休息結束後有禮貌地引導觀眾回到劇場一樣。
科學家們通常對遙遠的星係中正在爆發的恒星所做的觀測證明，這種正在發揮作用的膨脹推動力有可能確實存在。假如果真如此，決定宇宙未來命運的拔河比賽”就不但涉及宇宙的擴張和萬有引力的製動作用，而且還和微妙的徘徊不去的膨脹推動力所產生的能夠使宇宙無限擴張下去的渦輪增壓作用有關。
不過，最能激發起人們興趣的未知數可能是智慧生命本身在宇宙中所扮演的角色。就像物理學家弗田曼·戴森所說：“如果不將生命和智慧的作用考慮在內，對遙遠的未來進行詳細的預測是不可能的。”在這裏，我們暫且不去評論它的好壞，地球很大的一部分的確已經被—種有實力為了自己的利益而操縱它的生存環境的智能物種所改變。
和這個比較相似，存在於遙遠未來的先進文明也許有能力熔化很多恒星甚至整個星係，從而生起一堆巨人的“營火”，或者使宇宙的長期發展朝著對這—文明有利的方向前進。在宇宙逐漸衰亡的沒落時期，生活可能會變得很枯燥乏味，不過這種生活也許會持續很長時間。試想一下我們能夠看到的宇宙在未來1萬億年時間裏可以動用多少天然智能和人工智能資源吧。分析一下，那種極速發展的智慧和以19世紀的熱力學知識為基礎、認為人類遲早會滅亡的觀點到底誰能勝出呢？
因此，就讓我們都拭目以待吧，就像愛因斯坦在寫給一個對世界的命運感到憂慮的孩子的信中所說的：“至於談到世界末日的問題，我的意見是：等著瞧吧！”
10．神秘宇宙“黑洞”的真麵目
黑洞
通常長期的持續觀測，天文學家們發現，在宇宙中有一些引力很大卻又無法看到任何天體的區域。通常，這種奇異天文現象有以下三個主要特征：
1．這些區域有極強的磁場和引力，不斷吞噬很多的星際物質，某些物質在它周圍運行軌跡也會同時發生變化，從而形成圓形的氣體塵埃環；
2．它們有極大的能量，能夠發出很強的各類射線輻射；
3．因為它強大的引力作用，光線在它周圍就會發生彎曲變化。
就是這樣，通過觀測到的大量間接征兆能夠證實它的存在，卻不管怎樣也無法直接看到它。於是一些天文學家想象的認為它是一種恒星塌縮後，質量、密度非常大的暗天體，美國的物理學家惠勒為它取了一個很有意思的名字——“黑洞”。
在今天這個宇航時代裏，世界各國都已擁有各種先進的天文觀測設備，比如大口徑配有極靈敏接受器的光學望遠鏡，大型射電天文望遠鏡，突破了地球大氣層包圍的哈勃空間望遠鏡等。現在的天文觀測，已經逐漸觸及到距地球100億光年以外的遙遠天體，從河外星係到宇宙塵埃都能一覽無餘，甚至像幾萬公裏外一支小蠟燭那麼微弱的光也能觀測到，而唯獨對“黑洞”卻無能為力，確有些不合邏輯。若它真是一種質量、密度極大，磁場、引力很強的“天體”，為何到現在都看不到它的真實麵目呢？
原因非常簡單，“黑洞”並非是真正的實體星球，而隻是宇宙天體運動時產生的各種“磁場漩渦”現象，它的能量、射線輻射主要都是由磁場力作用產生的，因為它的構成物質密度非常稀薄，光線發射極其微弱，因此根本沒有辦法在遠距離用光學儀器觀測到它的形狀，如果根據它的形態和性質來說，它倒的確可以說一個“黑暗磁場漩渦洞”。
我們假設“黑洞”是一種物質構成密度很大的“天體”，那麼，在“黑洞”和物質密度相對較小的宇宙空間兩者應該是有分界麵的。根據光的反射、折射原理，當光投在兩種物質的分界麵時會有反射和折射現象的，這一點已經從宇宙中所有不發光天體都能夠反光得到證實，無一例外。因此，從“黑洞”無法反射光線這一點說明“黑洞”盡管也有極強的吸引力，可是它的物質構成密度很稀薄，根本達不到反射光線的程度（並不是光線因為被它吸引不能脫離而不能反射）。
當光線和它相逢的時候，隻得穿越而過了，看不到明顯的光反射和折射現象。所以也就不能通過光學觀測直接看到它的形狀，而隻能選擇其他天文觀測方式，通過“黑洞”快速旋轉運動中產生的極強各類射線輻射來證明它的存在。在1992年的時候，科學家們通過哈勃望遠鏡上的高速光度計對天鵝座X-1的一批觀察數據做分析時，發現了兩個快速衰減且消失極快的紫外線脈衝陣列。這種現象與理論預言的物質落進黑洞視界時，釋放輻射的特征正好是符合的。談到光線在“黑洞”附近有可能發生彎曲的現象，是因為光波原本就是一種頻率極高的電磁波，光現象本質其實就是一種電磁現象。因此，這種光線在“黑洞”附近因為受其磁場引力作用而產生彎曲現象是非常自然的。
宇宙中的任何天體都是不能獨立存在的、任何物質之間都會有千絲萬縷的相互內在聯係。“黑洞”現象的出現絕對不是偶然的，而是在自然規律內物質循環演變過程中一個重要環節。整個自然界是由不斷運動著的物質所組成，絕對靜止的物質是不存在的，物質運動必然會產生磁場，天體和磁場是緊密相連的整體，因此隻要有天體，它周圍就存在磁場。不同類型的物質結構因為運動方向的不同，運動速度的差異，會產生很多大小不一、強弱各異的磁場漩渦，人們通常把這種磁場漩渦稱作“黑洞”。通常較大的物質結構產生的磁場漩渦較大，例如星係中心的“黑洞”（銀河係中心）；較小的物質結構產生的磁場漩渦也較小，例如恒星之間的“黑洞”（天鵝座X-1）。
在自然界，對物質能量大小起決定性作用的有兩個重要因素：一是物質的質量；二是物質的運動速度。因為磁場具有力和能的特征，所以“黑洞”盡管構成物質密度很小，但由於它有很快的旋轉運動速度，當組成它的物質凝聚向一個方向作有序運動時，便產生極大的能量和極強的引力。在宇宙中，有一些分散的呈氣態的氫、氧類物質和呈固態的矽、鐵類塵埃物質，通常受“黑洞”吸引力的作用，在“黑洞”附近運動方向發生變化，向它的中心高速旋進，逐漸形成圍繞“黑洞”中心運動的圓形氣體塵埃環。“黑洞”盡管無法直觀地看到，卻能夠通過它向外發出的各類射線輻射現象提示它的形態。國外曾經有報道，哈勃望遠鏡已經拍攝到“黑洞”周圍邊緣呈現出翹曲狀的塵埃圓盤，這些都形象的證明了“黑洞”的漩渦性質與真實形態及漩渦，通常都是呈漏鬥狀的特點。
事實上，宇宙中各類“黑洞”的運動形態和形成原理就像我們用肉眼能夠看到的許多自然渦流現象一樣。比如地球上大氣運動產生的熱帶氣旋——“台風”，在“台風”外圍是急速旋轉的氣流形成的急風暴雨區域，能量很大，而在空氣渦流中心區域——“台風眼”，因為空氣稀薄，壓力相對很小，對周圍產生強大吸引力，所以氣流不易進入，反而是風平浪靜的區域，從衛星圖上能夠清晰地看到“台風”的圓形漩渦狀雲團。另外，還有江河湖海中的水渦流也是圓形漩渦狀的，水渦流同樣有很大的能量和吸引力，當物體接近時會被吸引進漩渦之中。“黑洞”，其實就和“台風”、“水流漩渦”這樣能夠直觀看到的渦流現象很像，可以說是宇宙中物質運動的產物。它的巨大能量和引力主要來自物質急速運動產生的磁場。
所謂“黑洞”中心，是指那些外界物質不容易進入、有形物質又很少的區域。因此，在“黑洞”的中心都是空白區域。由於它對四周物質的吸引力在每個方向幾乎都是均勻的，通常在“黑洞”周圍物質運行的軌跡都是圓形漩渦狀的。因為“黑洞”物質分布密度都不相同，它的周圍通常還會伸出一些旋臂（如可見的星係旋臂），從而造成同方向輻射強弱程度不同的射線脈衝現象（即脈衝星）。
通常情況下，在“黑洞”引力吸積過程中，物質的數量和密度持續在增加，磁場漩渦範圍會相應增大，能量和引力顯著增強，而且會吸引更多的物質，這樣像滾雪球一樣不斷發展。當“黑洞”周圍物質達到相當體積和密度時，對光的反射、折射作用逐漸加強，到了某種程度就發展成為能夠通過光學望遠鏡直接觀察到的有形天體——“星雲”，正是從恒星級“黑洞”中孕育出新生的天體“星雲”。這種初期的有形天體多數是呈環狀（環狀星雲），它的構成物質相對較稀薄，因此，形狀是很模糊的。就這樣，隨著“星雲”體積的不斷膨脹，於是就有了幾十億年以上向“恒星”發展的演變進程。
總結一下，宇宙中全部天體的存在形式和演變過程，都是由自然規律所決定的，“黑洞”也一樣。一旦我們通過表麵現象揭示出它的本質和與自然規律的內在有何聯係，包括“黑洞”在內的各種神秘天象就很容易解釋清楚了。
11．令人好奇的宇宙反物質
反物質：另一半宇宙
大家都知道，我們的這個世界是由物質組成的，而物質則又是由原子、分子等微觀粒子所構成的。但是反物質卻是相反的，它是由原子、分子的反粒子，也就是反原子和反分子所構成。所以，這裏所謂的反物質指的就是具有和物質完全相反的性質。
反物質，這個定義被提出已經很久，不過這首先要從正電子的預言和發現說起。最早在1928年的時候，英國物理學家狄拉克在試圖把20世紀最重要的原理——相對論和量子力學結合起來的實踐中發現了這一現象，並且預言了正電子的存在。而所有這一切都是由狄拉克所建立的相對論波動方程中得出負能量值的解引起的。在對這個方程求解的過程中，狄拉克一共得出了4個描述電子內部狀態的解，用來說明電子應當具有4個內部狀態。其中兩個狀態能夠用電子的自旋及自身磁矩的存在加以解釋；不過對於方程的另兩個附加解的求解過程中得到的負能量值的解得出了奇怪的結論。
由上述可知，假如一個電子真的可以存在於負能狀態，那麼，它就不可能因為和其他粒子相碰撞而慢慢減速並最終停停止，而是越加速越快，直到它的速度達到光速。不過，從相對論方程的分析中能夠清晰地知道，這種性質是實現不了的。所以，狄拉克提出了他非常著名的那個假設。
他做出的假設是這樣的：我們日常所說的真空，事實上並非是真空的，而是所有負能級上都有兩個電子的一種係統，因此，真空中是可以有無窮數目的電子，而且全部負能級都被電子占滿了。按照泡利汀容原理，電子不可能跳躍到某個已被占滿的負能級，因此它不得不留在正能級區聽之任之一個能級上。所以，一定是處於負能級的電子在受到激發後朝正能級躍遷。在這個過程中，就像電子由正能級跳躍到負能級上的反過程，通常隻要是有能量大於能級的光子激發，是非常有可能發生的。
假如它真的發生了，那麼這個具有正能量的電子，就會使其躍遷出的負能級位置上出現一個空穴。如何來解釋這個空穴呢？以下不妨舉例說明，如果我們手上係著幾個充滿氫氣的氣球，那麼手就會感覺到有一個向上的拉力，若是突然其中一個氣球的線斷了，我們立馬就會感受到向上拉的力減小了，從反麵來講，我們也可以解釋為是多了一個向下拉的力。同樣的道理，在負能級狀態缺少一個電子的空穴行為，就好像在那個地方產生了一個有正能量的帶正電的粒子，這個粒子就是我們所說的正電子。
按照上述的推理，人類就是第一次從理論上預言了反粒子的存在。接下來在1932年的時候，卡爾·安德生通過對宇宙射線的威爾遜去層實驗發現並證實了正電子的存在。繼安德生發現正電子後，1955年張伯萊發現了反質子，1956年又發現了中子。在20世紀60年代左右，又隨後發現一係列反粒子，接連發現反粒子使人們聯想到是否所有的粒子都有和它相對應的反粒子呢？
緊接著，人們在其後所進行的一係列實驗中發現，除去光子等少數粒子的反粒子是它的本身外，幾乎所有粒子都有反粒子。人類自古就相信宇宙是對稱的思想，不禁又使人們想到了既然粒子能組成物質，那麼反粒子為何不能組成反物質呢？就目前為大眾所公認的宇宙起源的大爆炸理論中則很明確地提出了的確是存在反物質的，並且還預言宇宙中應該存在存在等量的物質與反物質。
不過，探索反物質的道路是漫長而又艱難的。從發現第一個反粒子到現在已將近70年，在這中間人們也僅是從實驗中獲得了一些反粒子，並且最近幾年才人工合成了第一反原子——反氫原子。而對於能構成反物質的其他各類反原子、反分子都還一無所獲，更談不上反物質了。產生這些困難的原因在於人們發現的反粒都是從宇宙射線路獲得的，而宇宙射線到達地球首先要穿過厚達3000千米～4000千米的大氣層，因此射線中的絕大部分反粒子在到達地球前都已與大氣層中的粒子中和了。所以人們所能探測到的反粒子就極為微少了，並且反粒子都非常不穩定，極易與周圍物質粒子發生湮滅。
因此，科學家們的觀點是現在我們所處的這個物質世界中是不可能存在反物質的，就算存在也會很快和周圍物質相中和。所以，隻能把探尋反物質的希望寄予宇宙空間。在宇宙空間深處可能存在一個與物質世界完全相反的空間，在那裏會存在大量的反物質，基於這一考慮，許多國家的科學家們數年共同努力下，“阿爾法磁譜議”終於升入太空。經過10天的太空航行後，它將對宇宙中是否存在反物質做初步探測。到2002年的時候，“阿爾法磁譜儀”就會被放置到新組建的“發現號”空間站，從此開始對反物質的大規模探測。
在現實中，如果反物質被探明是真實存在的，那麼，這將會是對在此基礎上建立起的現有宇宙起源論及相對論量子力學理論的最有力的實驗驗證。我們都知道根據愛因斯坦質能方程E=mc2，物質減少的質量將會轉化為能量。現在的核反應正是利用了這一點，但核反就不能使質能完全轉化；而物質與反物質相中和，因其產生出的是零質量的r光子，因此它的質量就會完全轉化為能量。1千克鈾235完全裂變釋放出的能量相當於2000噸優質煤完全燃燒時所放出的化學能。而同等質量的物質與反物質中和放出的能量則是鈾235的3200多倍！因此探索反物質對於能源相對短缺的現代社會亦有著重要大意義。如果一旦探測結果證明宇宙中並沒有反物質。那麼，這就會是對現有理論的一個不對理論物理的基礎進行最大的修改。
12．宇宙中的“黑色騎士”
在太陽係中，還存在有來自地球之外的人造天體。這已不是什麼奇聞的事情了。
1961年，巴黎天文觀測工作者雅克·瓦萊發現了一顆運行方向與其他衛星相反的地球衛星。對於這顆來曆不明的衛星，人們將它命為“黑色騎士”。隨後，世界上有許多天文學家按瓦萊提供的精確數據，也發現了這顆環繞地球逆向旋轉的獨特衛星。1981年，前蘇聯的一家天文台也證實了“黑色騎士”的存在。天文學家發現這個“黑色騎士”的特征如下，它在地球高空的軌道上，循著極大的橢圓軌道運行，體積很小，但十分耀眼，像一個金屬球體。
隨後，法國學者亞曆山大·洛吉爾對“黑色騎士”進行研究得知，黑色騎士可以用與眾不同的方式繞地球運行，表明它能夠改變重力的影響。對於這種作用，隻有外星來的UFO才能做到，因此這顆被稱作“黑色騎士”的奇特衛星很有可能與UFO有相聯係。
1983年1～11月間，美國發射的紅外天文衛星在天空中掃描時，在北部天空的獵戶座方向兩次發現了一個神秘天體。這兩次的觀測時隔6個月，進而表明它在空中有穩定的軌道。
1988年12月，前蘇聯科學家在地麵衛星站觀測中，他們發現有一顆神秘的巨大的衛星出現在地球軌道上。當時，前蘇聯科學家還認為是美國“星球大戰”中的衛星。不久前蘇聯方麵才知道，美國科學家也在同一時間發現了那顆神秘的衛星。此時，美國人人也認為，它是屬於前蘇聯的。
為了弄清此物，蘇美兩國高層官員通過外交途徑接觸和討論，雙方明白那顆衛星是出自第三者。經過一係列的調查，法國、西德、日本或地球上任何有能力發射衛星的國家都沒有發射衛星。
於是，前蘇聯通過衛星和地麵站跟蹤觀測。結果顯示，這顆衛星體積異常巨大，具有鑽石般的外形，而外圍有強磁場保護，內部裝有十分先進的探測儀器。它似乎有能力掃描和分析地球上每一樣東西，包括所有生物在內。與此同時，這顆衛星還裝有強大的發報設備，可以把搜集於的資料傳送到遙遠的外空中去。
隨後，日內瓦召開了記者招待會，會議上前蘇聯宇航專家莫斯·耶諾華博士公開了此事。他強調說：“這枚衛星是1989年底出現在我們地球軌道上的。它肯定不是來自我們這個地球。”他表示，前蘇聯將會“出動火箭去調查，希望盡量找出真相”。這件事披露之後，世界上有二百多位科學家表示願意協助美蘇去研究這顆可能是來自外太空某個星球的人造天體。此外，法國天文學家佐治·米拉博士說：“很明顯，這顆衛星飛行了很長的途徑才來到地球，事實上它的設計也是這樣。雖然隻是初步估計，但我敢說它至少已製成5萬年之久！”
在地球軌道上，不僅運行著完好的外來人造衛星，而且還有爆炸後的外星太空船殘骸。前蘇聯科學家在60年代初期，首次發現一個離地球太2000公裏的特殊太空殘骸。經多年研究後，他們才確信那是一艘由於內部爆炸而變成10塊碎片的外星太空船的殘骸，並向報界宣布了這個消息。這一消息宣布之後，引起了世界上人們熱切的關注。
後來，莫斯科大學天體物理學家玻希克教授使用精密的電腦對這10片破損的殘骸追蹤發現，它們原先是一個整體，據推算它們最早是在同一天——1955年12月18日從同一個地點分離，顯然這是一次強大的爆炸所致。此外，玻希克教授還說：“我們確信這些物體不是從地球上發射的，因為前蘇聯在大約二年之後，即1957年10月才將第一枚人造衛星射入太空。”
為了進一步了解這顆衛星的來曆，前蘇聯著名的天體物理研究者克薩耶夫對它進行了深入的研究。他說：“其中兩個最大片的殘骸直徑約為30米，人們可以假定這艘太空船至少長60米，寬30米；從殘骸上看，它外麵有一些小型圓頂，裝設望遠鏡，碟形天線以供通信之用，此外，它還有舷窗供探視使用。”這位研究者又補充說：“從這艘太空船體積來看，它有好幾層，可能有5層。”
前蘇聯另一位物理學家埃茲赫強調：“經過我們多年搜集到的所有證據顯示，那是一艘機件故障的太空船才發生了爆炸。”之後，他還說：“在太空船上還極可能有外星乘員的遺骸。”
前蘇聯科學家的這一發現使得美國同行也產生了濃厚的興趣。此時，美國核物理學家及宇航專家斯丹·費德曼說：“如果我們到太空去收回這些殘骸，相信我們可以把它們接合起來。”
十分有趣的是，當前蘇聯要宣布他們發現地外太空飛船殘骸的10年前，一位美國天文學家約翰·巴哥貝曾在國內一份著名的科學雜誌上發表了一篇文章，文中提到就有10塊不明殘片像10個小月亮似的圍繞地球運行。這位天文學家認為，它們來自一個分裂的龐大母體，而這個不明物體分裂的時間就是1955年12月18日。可見，這篇文章正好與前蘇聯科學家的研究結果不謀而合，同時巴哥貝也駁斥了炸裂物體的存在隻是一種自然現象的可能性。
直到21世紀的曙光降臨，我們的科學家還不知道，這顆5萬年前被發射升空的人造衛星，它的主人到底是誰？他們發射這顆衛星的目的是什麼？但是，事實證明，除來自地球的人造衛星，宇宙中還存在其他人造天體。
13．來自太空的金剛石
太空
我們知道，金剛石一直以來都被人們視為“礦石驕子。”早在5000年前，人們就已經知道有金剛石了，在《聖經·舊約》的《出埃及記》和《以西結書》中，對金剛石那迷人的光澤讚歎不已；印度的古代傑作《吠陀經》、《刺馬耶耶》和《摩嗬波羅多》，更是對金剛石那奇異的暈色嘖嘖連聲。在希臘語中，“金剛石”一詞就是“不可戰勝”、“不可摧毀”的意思。由此可見，金剛石一直以來都被視為珠寶中的貴族。
古代人們對金剛石充滿著熱情的想象力。他們認為，金剛石的非凡性質是一切自然創造物中最完美無缺的表征。一塊晶瑩的石頭竟然有那樣出奇的硬度和耐久性，人們感到不可思議，它那閃爍出迷幻異彩的本領尤其令人神往。在世界上，許多民族更是奉它做自己的神靈，並且冠以極其崇榮的頭銜“寶石之王”！
金剛石的尊貴之處在哪裏？首先，來看一下金剛石的化學成分以及它的出處。這個問題一直是科學界長期爭論不休的問題。曆史上一些知名科學家幾乎都揣測過金剛石那些撲朔迷離的化學成分。但始終都沒能找出確切的答案。因此，對於金剛石化學成分的猜測也有很多。
古希臘大哲學家培多克利斯說，金剛石是由土、氣、水、火4種元素組成。按照印度科學家的說法，它構成的要素有5種，即土、水、天、氣和能。1704年，牛頓對此作了係統的研究，指出金剛石的可燃性。羅蒙諾索夫更預言，金剛石之所以非凡堅硬，主要是因為“它是由緊密聯結點組合成的”。1772年，法國化學家拉瓦哥將一顆金剛石加熱使之燃燒，結果發現，它燃燒時所產生的氣體就是二氧化碳！因此，拉瓦哥指出了金剛石和碳的關係。這種結論令人不可思議，如此高貴的金剛石竟與“低賤”的碳存在著密切的關係。
直到1796年，英國化學家耐特才作出金剛石是純淨的結論。至於金剛石來自何方，在科學界更具爭議。最初人們大多認為，金剛石是來自地下的礦石。因為早期的金剛石多采自砂礦床。1870年在南非開普省北部找到世界上第一個原生金剛石礦床，該地就是以當時英國殖民大臣金伯利勳爵的名字來命名，這就是後來的金伯利城。後來，地質學家在礦區發現，金剛石的成礦母岩是一種無論是礦物成分還是性狀都與一般的岩石有著很大的不同。於是，在1887年，英國人路易斯最早將金剛石稱為金伯利岩。
後來，人們在世界各地相繼發現了一些類似金伯利岩的礦物。因為這些在性狀和礦物組成等方麵與金伯利岩相似的岩體，並認識到金伯利岩是原生金剛石礦床的惟一成岩母礦。這是一種基質不含長石偏堿性超基性岩，主要成分為橄欖石，多具角礫狀或斑狀結構。因此，金剛石又被稱作角礫雲母欖岩，岩體通常呈漏差別形的岩筒（又名岩管或火山頸）或脈狀岩石。
有關研究人員根據金伯利岩含有的高壓礦物推測，金伯利岩漿形成於上地幔，在高壓條件下沿著地殼的裂縫向上運移。由於它飽含高壓氣體（水及二氧化碳等），當上升而壓力驟減時，體積迅速膨脹，在地下產生火山爆發。爆發後岩漿膠結碎屑物質充填火山頸，遂形成金伯利岩筒。曾經有人說，金剛石是由金伯利岩漿奪去鄰近的碳質岩石的夾雜塊形成的。也有人認為，金剛石是由金伯利岩和另一種榴輝岩一起從地殼深處帶上來的。但是，現在大多數人確信，金剛石是由金伯利岩本身含量有的遊離碳在劇烈上升和發生爆炸而來的。在整個岩漿活動過程中，也就是在高溫高壓條件下結晶形成。根據上述條件，人們利用極高的溫度和壓力已經成批量地生產出人造金剛石。
前蘇聯科學家通過同位素分析方法證明了，金剛石不僅能在150公裏以下的地幔生成，也能在地下10公裏的地殼裏生成。隻要岩漿通過地殼上部岩管時，通道出現狹窄的小孔，由於這一縮頸現象，壓力會突然從不超過2萬大氣壓猛增到100萬大氣壓。正是在這種情況下，岩漿才會變成金剛石。
70年代末至80年代初，美國科學家在測定美國阿肯色州金剛石的氣-液包裹體時，他們竟發現其中含有類石油的烴類物質（即由碳和氫構成的有機化合物），如甲烷、乙烯、甲醇、乙醇等。平均每克金剛石的含油氣量約3．310-5克。因此，他們認為金剛石的形成與地球深部的烴源有關。
1981年，在日本隊召開的國際寶石會議，索爾博士進一步闡述了二者之間的內在聯係。他推測地球內部有豐富的烴源，烴氣在超基性的金伯利岩漿中易於保存。當金伯利岩漿向上湧溢時，揮發性的烴氣就向地表表層擴散，而殘熔的碳素則縮在金伯利岩漿中，並因壓力、溫度的急劇變化而結晶形成金剛石。但是，1988年，人們又有了一個意外的發現，進而使上述觀點受到了懷疑。這一發現就是，俄國學者葉羅費巴夫和拉欽夫首次在石質隕石中找到的淺灰色的金剛石細粒。不久，在石質隕石中也發現了金剛石。隕石中為什麼會有金剛石呢？這個問題一直都是仁者見仁、智者見智。最初人們認為，這些金剛石是由於隕石中所含有的碳質因與大氣摩擦和地麵撞擊，產生了高溫高壓而形成結晶的金剛石。
近年來，在美國國家自然史博物館中，科學家們得到一塊來自南極大陸亞蘭高地冰蓋中的鐵隕石，在它的切片中也找到了一個金剛石晶體的包體。他們猜測這塊隕石原是小行星的碎片，而其中所含的金剛石晶體，則是在它隕落之前，並且是在好幾百萬年前小行星帶中的兩顆小行星發生碰撞時形成的。這種鐵隕石之所以具有金剛石包體是因為小行星碰撞時的速度非常大（時速約數萬公裏），從而產生較大的衝擊壓力，進而使自然碳轉變為金剛石。
美國芝加哥大學的劉易斯和沃特等人開始對1969年墜落在墨西哥等地的4塊隕石進行研究，他們意外的發現了無數非常細小的金剛石粉末，其中還含有微量的具有特殊比例的同位素的氙氣。經過測定，顯示出它們的年齡比太陽係還大，均生成於45億年以前。這一結論表明，金剛石的生成與隕石相互間的撞擊或墜落與地球是沒關係的。
從上述來看，這幾位科學家將地球內部的高溫高壓能促進生成金剛石的傳統說法已經推翻了。於是，他們大膽提出，自然界的金剛石，大概都是在幾十億年前由於一顆紅巨星，即垂死的“恒星”的毀滅過程中形成的。
科學家推斷，在那個階段，富有的氫和高溫特別有利於碳氣濃縮而形成結晶金剛石。與此同時，紅巨星將增援大量氣體，而這些氣體將膨脹和冷卻，使碳這類物質冷凝並結晶。千百年後，在紅巨星最後爆炸成超新星時，它將噴射高速離子，包括帶電的氙原子，這些氙原子將追上逃越的金剛石顆粒並埋在其中。由此可推斷出，在宇宙中形成的金剛石的數量可能是驚人的。
在宇宙中，由於金剛石參與了太陽係的演化，所以在地球和隕石中能找到金剛石的蹤跡。於是，人們就會提出這樣的疑惑，美麗的金剛石究竟是來自天上還是地下呢？真是令人難以捉摸的迷。