第1章 未解之謎--宇宙的奧秘(2 / 3)

中國最早的浪漫主義詩人屈原在《天文》等一係列文章就提出過“世界是有限的”理論。主張宇宙是無無限的思想家、科學家也是古今中外皆有。例如中國具有樸素辯證思維的哲學家揚雄,外國的天文學家布魯諾、物理學家牛頓。最著名的當屬德國天文學家奧伯斯於1862年正式完成“奧伯斯佯謬”。

他認為若恒星均勻分布在靜止無限的歐幾裏德空間裏,則夜空的亮度應與恒星亮度相等,而事實上夜空是黑暗的。這一矛盾就產生了兩個可能性的結論:若宇宙是無限的,則萬有引力定律並非普遍適用;反之宇宙必定是有限的。

最偉大的科學家愛因斯坦曾經提出過“有限宇宙說”。即把宇宙看做是在一個空間尺度方麵的有限閉合的前提出發,在數學上建築了一個前所未有的“無界而有限”、“有限而閉合”的“思維連續體”。即一個閉合的宇宙。根據這一理論,在宇宙上任何一個點出發的一道光線,將會沿著時空曲麵在100億年後返回它的出發點。

宇宙的確很大,但這並不意味著人類丈量宇宙的夢想是遙不可及的。天文學家在長期的工作研究中已經找到一些行之有效的方法去測量宇宙的尺度。

科學家用哈勃觀察到最遙遠的星係距離我們的距離達到了460億光年。已被觀察到的河外星係已達上萬個。在各河外星係之間具有廣闊的空間,這就是說這些河處星係並非均勻地分布在宇宙空間。這種宇宙結構有點像肥皂泡一般,在泡的中間是廣闊的真空空間,而在泡的的壁上分布著各個星係。

我們並非居於宇宙的中心,但是我們確實居於可觀測宇宙的中心,這是一個直徑約為930億光年的球體。這並不是說天文學上的觀測極限就代表了宇宙的邊際。超出宇宙極限之外的宇宙也沒有任何證據說明不存在的。

天文學家又提出了新的宇宙模型學說,認為宇宙的尺度隨著時間一直在不斷增大,也就是說,宇宙從誕生至今,每時每刻都在膨脹,一直沒有停過,既然宇宙處在不斷膨脹的運動中,那麼它的邊界每時每刻都應該有具體的位置,從這個意義上說,宇宙應該是有限的。然而宇宙的邊界又在不斷向外擴張,科學家們還無法推算出它最終膨脹到什麼程度,會不會永遠膨脹下去。從這個意義上講宇宙有是無限的。宇宙到底有多大至今還是一個謎,還有待於航天技術的發展和天文家的進一步探索來加以證明。

第3節黑洞之謎

在廣闊無垠的宇宙中,存在著一種特殊的超高質量天體,由於類似熱力學上完全不反射光線的黑體,故名為黑洞。黑洞是由質量足夠大的恒星在核聚變反應的燃料耗盡而“死亡”後,發生引力坍縮產生的。黑洞的質量極其巨大,而體積卻十分微小,它產生的引力場極為強勁,以致於任何物質和輻射在進入到黑洞的一個事件視界(臨界點)內,便再無力逃脫,就連傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出。

黑洞由著名法國數學家普拉斯1789年最早提出,雖然當時他隻是提出黑洞的初步構想,確引起了學術界的關注。隨著科學基礎理論的不斷發展,科學家們逐漸開始用愛因斯坦的廣義相對論去解釋和研究黑洞。

黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小的奇點和周圍一部分空空如也的天區,這個天區範圍之內不可見。

那麼黑洞是怎麼產生的呢?

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程;某一個恒星在準備滅亡,核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下,由於恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由於高質量而產生的力量,使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。