與此同時,美國航天局新近建成的錢德拉X射線觀測站也給裏奇斯通提供了一些支持其觀點的證據。一個由天文學家組成的研究小組在《自然》雜誌上發表了錢德拉望遠鏡的觀測結果。研究小組負責人理查德·穆紹茨提出:新發現的“暗光天體”可能是非常遙遠的類星體,它們發出的普通光線已經被星係間的氣體吸收,因此隻有X射線穿過星際間氣體到達了地球。它們可能是處於生機勃勃的青年時代的類星體,這時大多數星係都還沒有形成。

但是,即使有證據表明黑洞並沒有這麼古老,它們也仍然有可能對星係的演變產生深遠的影響。

大約在1998年,裏奇斯通和德雷斯勒及多倫多大學的約翰·馬裏因安等十幾位天文學家進行合作,以便將所有人們已知的關於鄰近星係中黑洞的信息集中在一起。他們發現,位於星係中央的黑洞的體積總是大約相當於其周圍的核球體積的1%。但是問題在於,核球部分的大小與星係中央的黑洞的大小為什麼會有如此緊密的聯係呢?

1988年,英國劍橋大學的馬丁·裏斯和喬·西爾克提出了他們對這種緊密聯係的解釋:年輕的類星體發出的輻射可能會推動帶電粒子風吹到環繞在它周圍的星係中去,隨著黑洞吞噬的物質越來越多,其體積也在穩步增加,類星體因而會變得更亮,帶電粒子風也會相應加強。最終,帶電粒子風的強度大到足以克服星係引力的程度,這時它就會把所有的氣體都吹走。隨著黑洞的氣體供應被切斷,它會停止膨脹,而整個星係的擴張也會相應停止。西爾克和裏奇斯通通過計算得出:黑洞的體積必須增加到與馬戈裏安提出的質量關係大致相當的程度才會停止增長。

在此之前,年輕的類星體可能還會對其周圍的星係產生其他的影響。密歇根大學的裏奇斯通指出:“在其生命最初的1億年時間裏,類星體可以控製其所在星係的能量輸出。”在這一段時間裏,類星體發出的所有輻射也許可以幫助引發恒星的形成,雖然這一變化過程相當複雜。

類星體也可能會攪動其所在的星係。它們會噴出帶有強大的能量的高速物質,這種高速物質流可以席卷整個星係,從而產生對周圍氣體有壓縮作用的衝擊波。這種壓縮也有可能對恒星的形成產生幫助作用。

最後,巨大的黑洞可能會改變其所在星係的形狀。在20世紀70年代,牛津大學的詹姆斯·賓尼通過計算認為:大多數橢圓形星係的形狀都非常奇怪,它的x軸、y軸、z軸中應該有一條較長,而另一條的長度則介於二者之間。橢圓形星係看上去可能有點像一粒西瓜籽,或者一個被壓扁的橄欖球。

但是,後來的天文學觀測表明,大多數橢圓形星係的形狀要比賓尼描述的更為對稱——就像M&M巧克力豆一樣是一個被壓扁的球體。這是因為星係中央的黑洞擾亂了該星係恒星的運行軌道,從而使它們變得不穩定。因此,這個星係的形狀很快就會變成更為穩定的扁球形。

事實上,我們很難相信黑洞會擁有上麵提到的這些強大力量中的任何一種:比我們的太陽係還小的東西,卻可以控製由數十億顆恒星組成的巨大的宇宙區域,這種說法看起來仍然充滿怪誕的色彩。

但根據路透社華盛頓電,關於黑洞的強大力量之說又有了新的證據。就在發布電文的當天,利用哈勃天文望遠鏡工作的天文學家公布了一張照片,從中可以看到宇宙中電子流的噴發。這股電子流像探照燈一樣在宇宙中閃閃發光,其動力來源於吸力強大的黑洞。

這個看起來像宇宙探照燈光束的電子流實際上由幾乎以光速從M87星係中心噴射出來的電子以及其他亞原子粒子組成。M87星係距離地球5000萬光年,這股電子流自身的長度大約為5000光年。人們可以通過因特網看到這張最新發布的由哈勃望遠鏡拍攝的照片。

科學家發表的一份聲明說,天文學家們早在1918年就知道了這股來自M87星係的奇特的電子噴射流,但是隻有這張由哈勃望遠鏡在1998年拍攝並經過科學家們兩年研究的照片揭示了這股電子流的來源。

天文學家們說,M87星係的中心隱藏著一個特大黑洞,它已經吞噬了相當於太陽質量20億倍的物質。

宇宙產生的猜想

宇宙是怎樣產生的?這是當今最大的謎。目前,大多數科學家接受的是“大爆炸宇宙學”。這一學說認為,宇宙起源於一個溫度極高、體積極小的原始火球。在距今150億~200億年前,由於我們還不知道的物理原因,這個火球發生了大爆炸。隨著空間膨脹、溫度降低,物質的密度也逐漸減小,原先存在的質子、中子等基本粒子結合成氘、氦、鋰等元素,以後又逐漸形成星係、星係團,並逐漸形成恒星、行星,而且在一些天體上還出現了生命現象,最後誕生了人類,宇宙初步形成。

大爆炸學說不斷得到證實。1991年4月23日,美國加利福尼亞大學天文物理學家喬治·斯穆特在美國物理學會會議上宣布,他領導的科學小組發現了宇宙誕生初期的物質雲團,有力地支持了大爆炸學說。他們的這一發現引起世界科學界的極大關注,被認為是繼愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家斯蒂芬·霍金4月24日發表聲明說:“這是本世紀最重要的發現。”

大爆炸學說可以解釋較多的觀測現象。例如,天文學家觀測到遠處的天體總是遠離地球而去,這證明宇宙仍在膨脹;各種天體的年齡都小於200億年,這也符合該學說有關大爆炸後才形成各種天體的推論。另外,大爆炸理論還成功地預言了宇宙背景輻射的存在。大爆炸學說預言在大爆炸之後,星係形成之前宇宙的結構應當是雲團。這一巨大雲團的發現證實了大爆炸學說的預言,通過對這一雲團的觀測,科學家可以進一步推測宇宙初期的情景。

而且,這一巨大雲團的發現還證實了科學家的另一個預言,即宇宙質量的90%存在於“暗物質”中。以往天文學家觀測到的宇宙總質量遠比理論上計算出的宇宙總質量要小得多。這些“消失”了的物質被稱為“暗物質”。“暗物質”的多少直接影響著宇宙的未來,如果宇宙總質量小於某一數值,那麼它將像現在這樣一直膨脹下去;如果它的總質量大於這一數值,那麼天體之間的引力將使宇宙停止膨脹,並在這一巨大引力作用下開始收縮,形成宇宙“大坍塌”,直至大爆炸前的狀態。

宇宙和諧嗎

宇宙的運動有規律與和諧似乎已成為一種萬古不變的信條。從古希臘時期起,著名的畢德哥拉斯學派就提出了“美是和諧與比例”,進而指出,人類生活的宇宙正是由於這種和諧才演化到今天並且秩序井然的。也正是由於這種和諧,天體才應該是球形的,其運動也應該是圓周運動。

16世紀,哥白尼經過自己的觀測,否定了傳統的“地心說”,提出了“日心說”。他認為,以太陽為中心的這種宇宙模型既符合天體運動的規律,又體現了一種“美妙的和諧”。後來的德國天文學家開普勒也非常推崇畢德哥拉斯的美學原則,把天體運動同音樂的音階聯係起來。牛頓從力學上對天體運動作了更深入的探討,他提出了萬有引力定律,不僅對運動的變化提出了更科學的解釋,而且還指導天文學家發現了海王星。牛頓的萬有引力定律體現出宇宙的秩序是如此的和諧。

這種“先定的和諧”也影響著現代天文學的研究。著名的反映宇宙膨脹的“宇宙大爆炸”假說非常具體地體現了“和諧”的原則,它以哈勃關於星係紅移的觀測事實為基礎,並且預言了宇宙背景微波輻射的存在。這些都是宇宙和諧圖景在大尺度宇宙空間上的再現。

現代物理學家愛因斯坦指出,宇宙這種先定的和諧可給人以美感和快感,是人類一切文學與藝術創作、毅力和耐心產生的源泉。

長期以來,宇宙的和諧性已被人們普遍接受,但近年來卻遭到了挑戰。以美國麻省理工學院的科學家薩斯、天文學家威茲德姆為代表的一些人認為,整個太陽係根本無法預測,也許400萬年後,牛頓學說就被證實是錯誤的。他們認為,在宇宙中存在一種現象,根據某種簡單的法則預測,由於許多偶然的因素起作用,會導致非常複雜和無規則的現象,這就是混沌現象。

那麼,宇宙的主宰究竟是和諧還是混沌呢?這真是一個無法解釋的謎。

宇宙會熱死嗎

1854年,德國科學家亥姆霍茲提出了宇宙熱死說,他指出,宇宙隻能使所有的能量轉化為熱,並最終處於均勻的狀態,進而使宇宙陷入永恒的靜止狀態。這種假說也稱作熱死假說或熱力學假說。

熱死假說引起了世人的恐慌,因為那死寂的沒有生命的宇宙就等於世界的未日來臨,為了消除這個假說,許多科學家都對此進行了嚐試,德國物理學家克勞修斯和奧地利物理學家玻爾茲曼曾為此展開爭論,後者認為宇宙並非隻向一個方向變化,也會向相反方向轉化。恩格斯也不同意熱死假說的觀點,他認為這同能量守恒原理相矛盾。

由於熱死假說同宇宙無限論相矛盾,主張大爆炸學說的宇宙學家則從宇宙膨脹的觀點加以解決。俄國科學家費裏德曼曾經做過精密的計算,結果表明宇宙可能會周期性地收縮和膨脹,也可能會無限製地膨脹下去。後來美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上的15米望遠鏡和25米望遠鏡也發現宇宙是在膨脹著的。根據這個觀點,宇宙物質中分為粒子和輻射(如光線、紅外線、紫外線X射線),由於宇宙的熱膨脹,粒子是熱平衡的,輻射也是熱平衡的,但二者之間不是熱平衡的,達到熱平衡尚須一定的時間,由於引力作用,所以它們沒有足夠的時間達到熱平衡。

然而,一些科學家對於宇宙熱膨脹提出了疑問,把某些特定的物理性質的解釋都歸結到宇宙初始時的情況是不能令人滿意的。人們都希望宇宙不會有熱死的那一天,希望生命和文明世界延續下去,但一直沒有找到解決熱死假說的辦法。

宇宙中的“黑色騎士”

在太陽係中存在著來自地球之外的人造天體,這已不是什麼奇聞了。

1961年,在巴黎天文觀測台工作的法國學者雅克·瓦萊發現了一顆運行方向與其他衛星相反的地球衛星,這顆來曆不明的衛星被命名為“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年蘇聯的一家天文台也證實了“黑色騎士”的存在,具體特征如下:它在地球高空的軌道上,循著極大的橢圓軌道運行,體積甚小,十分耀眼,像是個金屬球體。

法國學者亞曆山大·洛吉爾認為:“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,而這隻有作為外星來客的UFO(不明飛行物體)才能做到,因此這顆被稱作“黑色騎士”的奇特衛星可能與UFO具有聯係。