今天,一旦發現新星,消息立即傳遍全球。天文台的工作人員一接到電報,便像準備戰鬥一樣緊張地行動起來。他們把望遠鏡等儀器裝備妥當,一到夜晚,世界各地的大大小小望遠鏡都轉動起來,統統指向那位不速之客。他們拍下它的照片,測量它的亮度,攝取它的光譜……行動需要及時,不能錯過好機會。因為新星是爆發性的,隻要一二天功夫它就達到極大亮度,光度激增幾千倍或幾萬倍,隨後它慢慢的減弱下去,經過幾年或幾十年以後,才又恢複到原先的亮度。分析觀測資料使我們可以想象新星爆發的情景。在爆發前,新星的光度並不太亮,和太陽差不多。爆發開始時,它的體積急劇增大,一下子大了幾百萬倍,亮度增加幾萬倍。接著它像脫衣服一樣把自己的外殼迅速地脫掉,氣體外殼猶如吹炸了的氣球那樣爆炸開來,速度極高。根據光譜測量,這個速度可以達到每秒幾百千米,甚至1000千米以上。有的星體還不止拋出一個氣殼,還有第二個、第三個氣殼接連出現。後出的殼層有時速度比第一個更大,幾天之內就超過了第一氣殼。這是多麼美妙的奇景啊!據估計,新星爆發一次拋出的物質約為它本身質量的萬分之一。如果新星的質量與太陽相近,這些物質可以組成30多個地球。可以預料,新星在幾天之內發生如此大的變動,雖然不至於使它自身毀滅,但也會使它受到很大的創傷。如果多次爆發,最後必定導致新星發生質的變化。最終可能轉化為白矮星。
不解之謎
恒星也有生命嗎?它們會不會衰老、死亡?我們的太陽有多大年齡?它還能活多久?這些問題,也是天文學裏的百年不解之謎。
從形成到衰亡,就是恒星的一生。恒星的一生有多長?一般都在1億年以上,與此相對照,人類的曆史才不過幾千年。即使人類從第一天就開始研究恒星的一生,這幾千年時間也是短得十分可憐的。這就相當於要你隻用5分鍾的時間去弄清楚人的一生中的生命過程。你能做到嗎?
對此,可以作出兩種截然相反的回答:“不能”、“能。”。
要研究太陽係是怎樣形成和演變的,首先得弄清楚整個太陽係(包括太陽、各個行星和它們的衛星)目前是怎樣運動的。所以,開普勒定律為研究恒星的形成和演化創建了第一階梯。
開普勒得出他的3條定律之後,他本人以及包括牛頓在內的一批優秀科學家便都立即開始了更深入地思考:為什麼所有的行星都遵守著相同的規律,作著類似的運動?這3條定律的內部,一定還有一條更深刻、吏普遍的規律在起作用。
牛頓捷足先登,用他自己建立的微分法,從開普勒定律中找到了這條更深刻、更普遍的規律——萬有引力定律。他精確地證明了:支配著所有行星運動的是同樣的一個力,這是由太陽作用給行星的引力,它的大小和太陽、行星的質量成正比,和它們的距離的平方成反比。
如果這個引力僅僅存在於太陽和行星之間,這條定律的意義就很有限。在尋找萬有引力的同時,牛頓還提出並研究了下列問題:地球重力的作用能夠傳達到多遠?它能傳到月球上嗎?使地麵附近所有物體趨向地球中心的那個力——重力,是否也就是使月球保持在它的軌道上的那個力——引力?
牛頓圓滿地解決了這個問題,他證明了支配行星繞太陽運動的力,支配月球繞地球運動的力,和使物體落向地麵的力都是完全相同,它們全都遵守著同一條定律。實際上,這種吸引力存在於一切物體之間,所以他把它叫做萬有引力,這是宇宙中最普遍的一種力。
在人和人之間有沒有有引力呢?有。但是,為什麼我們絲毫也感覺不到?這是因為人的質量很小,彼此間的引力也就小到無法察覺的程度。例如,假定有兩個人並肩站著,則他們相互間的萬有引力還不到一粒灰塵的重量,這叫人怎麼感覺得到呢?
但是,地球的質量就要大得多。所以,在地球附近的很大範圍內,任何物體都難以掙脫地球引力的束縛。
宇宙裏的恒星、星團、星係的質量比地球質量要大許多倍,所以,在宇宙這個巨大的舞台上,萬有引力扮演著無與倫比的重要角色。在恒星形成和演化的過程中,它同樣起著舉足輕重的作用。
所以,牛頓發現萬有引力定律的意義是難以形容的。完全可以認為,牛頓為人類找到了打開宇宙神秘王國大門的一把金鑰匙。
恒星的生命是漫長的,它的演變是十分緩慢的。根據放射性元素測定,地球的年齡長達46億年。太陽的年齡不會比地球小,這就是說,太陽也已經生存幾十億年了。恒星的生命比人的壽命長得多,因此,一個人不能看到一個恒星從生到死的全過程。人類的文明史也隻有幾千年,整個人類的曆史中也不可能積累一個恒星生命全過程的資料。恒星壽命之長,給我們研究它的曆史提出了難題。
但是,人類的智慧是不受時間的限製的。它既能克服空間的障礙去認識不可接觸的天體,也可以超越時間的限製去推斷天體的過去和未來。
生物進化的研究曾經在突破時間的限製方麵做出了先例。人類隻在近幾千年才有文化,但是有辦法了解幾百萬年來從猿到人的發展史,甚至從低級動物到高級動物的進化史。進化論成功的關鍵在於它掌握了生物的序列性,從一類到另一類,彼此十分類似,但是又有一些不同。例如,古猿——南猿——直立人——智人,或者魚類——兩棲類——爬行類——鳥類和哺乳類,排成一個由低級到高紙的序列。序列性意味著它很可能是一個按時間排列的發展過程,因為在漸變過程中事物的特性是連續變化的。但是這還不夠,還必須從生活條件的變化、生物群落間的關係以及生物體的內在因素來論證這種發展趨勢的必然性。進化論就正是這樣做的。這種方法對我們研究恒星發展史很有啟發。
恒星演化論就是循著類似的思路發展的o雖然我們還不能觀測到一個恒星從生到死的過程,但是,宇宙在時間上是沒有盡頭的,在無數的星星中,有的是新生的,有的是將死的,各種不同階段的天體都會同時出現在我們的眼前。我們有可能找到它們之間的序列性,並且進一步探討它們轉化的條件,就能找出它們發展的規律,弄清它們生命的曆史。