巨变中的宇宙

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1 巨 变 中 的 宇 宙 正 见 网 癸 未 年 四 月 廿 五 日

2 目 录 写 在 前 边 的 话...4 第 一 章 万 有 引 力 及 粒 子 物 理 和 空 间 理 论...5 本 章 简 介 万 有 引 力 的 不 足 证 实 重 力 的 速 度 别 那 么 快 科 学 家 发 现 先 驱 者 航 天 器 轨 迹 明 显 偏 离 万 有 引 力 定 律 的 预 期 极 度 清 晰 的 哈 勃 图 像 挑 战 现 有 时 空 和 引 力 理 论 挑 战 万 有 引 力 定 律 :NASA 的 新 实 验 从 先 驱 者 号 轨 迹 反 常 谈 万 有 引 力 粒 子 物 理 面 临 的 挑 战 和 缺 陷 新 发 现 的 亚 原 子 粒 子 对 夸 克 理 论 提 出 挑 战 微 观 粒 子 间 神 秘 联 系 的 稳 定 程 度 超 出 科 学 家 预 期 科 学 家 发 现 粒 子 间 的 缠 绕 依 赖 于 它 们 的 相 对 运 动 状 态 科 学 家 利 用 中 子 星 的 热 核 爆 发 研 究 其 内 部 结 构 时 空 概 念 的 新 革 命 科 学 家 发 现 隐 藏 空 间 维 度 存 在 的 证 据 多 维 空 间 研 究 新 进 展 : 暗 能 量 多 维 空 间 研 究 新 进 展 : 膜 理 论 科 学 杂 志 介 绍 多 维 空 间 的 存 在 多 维 空 间 研 究 新 进 展 : 微 观 黑 洞 海 市 蜃 楼 奇 观 向 人 们 展 示 另 外 空 间 的 真 实 存 在 科 学 家 谈 多 世 界 的 存 在 美 国 科 学 家 认 为 宇 宙 可 能 有 无 数 个 科 学 家 : 人 的 宇 宙 学 原 理 越 来 越 受 尊 重 物 理 学 家 提 出 关 于 更 深 层 次 存 在 的 理 论...31 第 二 章 历 经 苍 桑 的 地 球...32 本 章 简 介 科 学 家 发 现 若 小 天 体 与 地 球 相 撞, 人 类 来 不 及 防 备 小 行 星 引 起 科 学 家 不 安 小 行 星 的 威 胁 有 多 大? 一 与 地 球 玩 猫 和 老 鼠 游 戏 的 小 行 星 靠 近 地 球 科 学 家 认 为 寻 找 地 外 生 命 需 要 打 破 我 们 对 生 命 认 识 的 框 框...36 第 三 章 发 生 在 太 阳 系 的 巨 变...38 本 章 简 介 太 阳 发 生 剧 烈 爆 发 太 阳 攻 击 掠 日 彗 星 太 阳 系 新 星 体 登 场 木 星 的 卫 星 数 量 快 速 增 至 48 颗 木 星 的 两 颗 卫 星 上 可 能 存 在 生 命 本 世 纪 最 壮 观 的 流 星 雨 本 世 纪 首 次 水 星 凌 日 现 象 结 束 五 星 联 珠 与 改 朝 换 代 天 文 新 发 现 : 小 行 星 在 地 球 围 绕 太 阳 运 转 的 轨 道 内 漫 行

3 3.10 土 星 周 围 发 现 一 颗 新 卫 星 云 罩 土 星 的 卫 星 泰 坦 (Titan) 天 文 新 发 现 : 海 王 星 出 现 3 颗 新 卫 星 一 奇 异 彗 星 已 经 驰 入 太 阳 系 科 学 家 质 疑 光 速 不 变 原 理...49 第 四 章 剧 变 中 的 银 河 系...51 本 章 简 介 天 文 学 家 发 现 银 河 中 心 特 大 质 量 黑 洞 爆 炸 频 繁 银 河 系 超 巨 星 Rho Cas 发 生 巨 型 爆 发 红 外 线 天 文 卫 星 观 测 到 银 河 系 大 量 新 生 恒 星 银 河 系 中 的 闪 亮 光 点 球 聚 体 不 平 静 的 银 河 系 球 形 星 团 快 速 穿 越 银 河 系 的 黑 洞 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 仪 观 测 到 银 河 系 黑 洞 附 近 的 剧 烈 碰 撞 天 文 新 发 现 : 巨 星 环 环 绕 著 银 河 系 科 学 家 在 银 河 系 周 围 发 现 氢 气 云 团 银 河 系 中 心 亮 丽 风 景 线 哈 勃 望 远 镜 观 测 到 一 个 奇 异 星 体 爆 发 产 生 的 光 回 声 银 河 系 即 将 进 入 新 纪 元...61 第 五 章 宇 宙 巨 变...62 本 章 简 介 频 繁 的 伽 马 爆 揭 示 宇 宙 剧 烈 变 化 科 学 家 发 现 两 个 正 在 形 成 的 巨 型 星 系 万 象 更 新 的 星 系 塔 兰 图 拉 星 云 中 大 量 涌 现 的 新 星 体 哈 勃 望 远 镜 在 我 们 附 近 发 现 正 在 诞 生 的 微 型 星 系 哈 勃 望 远 镜 观 察 到 一 个 致 密 六 星 系 组 正 在 发 生 重 组 GAMMA 爆 发 -- 宇 宙 巨 变 的 证 据 宇 宙 间 最 强 磁 星 被 发 现 天 文 学 家 发 现 迄 今 宇 宙 中 最 大 的 X 射 线 盘 宇 宙 风 景 线 : 热 气 体 网 新 宇 宙 正 在 形 成 : 哈 伯 拍 摄 到 多 个 星 系 碰 撞 合 并 宇 宙 中 惊 人 的 爆 炸 : 星 体 的 消 亡 和 黑 洞 的 诞 生 哈 勃 发 现 一 向 外 喷 射 高 速 射 流 的 神 秘 星 云 暗 物 质 黑 洞 与 宇 宙 膨 胀 神 秘 的 暗 物 质 暗 物 质 和 常 规 物 质 共 同 构 建 我 们 的 宇 宙 钱 德 勒 X- 射 线 望 远 镜 发 现 暗 物 质 存 在 的 最 新 证 据 科 学 家 在 古 老 的 星 系 团 簇 中 发 现 出 人 意 料 的 活 跃 超 级 黑 洞 天 文 新 发 现 : 两 超 大 黑 洞 存 在 于 同 一 星 系 神 工 的 绝 妙 : 黑 洞 与 星 系 演 化 和 谐 相 联 天 文 学 家 发 现 形 成 于 宇 宙 早 期 的 超 级 黑 洞 天 文 学 家 认 为 宇 宙 在 加 速 扩 张 天 文 学 家 发 现 未 知 力 量 导 致 宇 宙 加 速 膨 胀

4 神 秘 的 宇 宙 加 速 膨 胀 引 起 科 学 家 极 大 兴 趣 现 代 科 学 关 于 宇 宙 和 地 球 年 龄 的 研 究 宇 宙 年 龄 再 次 被 修 改 科 学 家 发 现 宇 宙 的 产 生 和 演 化 需 要 外 部 力 量 的 干 预...90 结 束 语...91 超 新 星 爆 发 增 多 与 法 轮 大 法 洪 传

5 写 在 前 边 的 话 在 浩 瀚 的 历 史 长 河 中, 我 们 人 类 今 天 所 面 临 的 是 一 个 前 所 未 有 的 时 代 人 类 所 面 临 的 挑 战 和 机 遇 都 是 前 所 未 有 的 汹 涌 澎 湃 的 各 种 巨 变 正 在 和 即 将 展 现 在 我 们 的 面 前 是 啊, 茫 茫 宇 宙 为 何 而 生 难 倒 众 生 智! 千 古 以 来, 有 多 少 人 上 下 求 索, 在 苦 苦 地 寻 求 人 生 的 真 谛 我 们 从 何 而 来, 来 到 人 世 间 干 什 么, 我 们 将 来 到 哪 里 去? 中 国 人 历 来 相 信 天 人 合 一, 认 为 天 象 变 化 下 面 必 然 对 应 人 间 的 变 化, 人 间 的 变 化 来 自 天 象 变 化 的 带 动 近 两 年 以 来, 尤 其 是 最 近, 诸 多 的 前 所 未 有 的 天 体 变 化 展 现 在 我 们 的 面 前 中 国 人 讲 天 时, 地 利, 人 和 不 同 的 天 象 会 带 来 不 同 的 社 会 形 态 更 让 我 们 吃 惊 的 是, 宇 宙 的 变 化 正 在 导 致 我 们 所 赖 以 生 存 的 科 学 的 基 本 规 律 在 改 变 产 生 这 种 巨 变 的 原 因 在 哪 里? 这 巨 变 之 后 孕 育 着 什 么? 这 都 是 本 书 要 探 讨 的 问 题 然 而, 要 认 识 和 解 决 这 样 重 大 的 问 题, 必 须 从 更 新 观 念 入 手 因 为 天 人 合 一 说 明 了, 我 们 的 思 想 意 识 也 应 该 符 合 天 象 变 化, 才 能 真 正 理 解 正 在 发 生 和 将 要 发 生 的 巨 变 是 宇 宙 产 生 了 我 们, 而 不 是 我 们 创 造 了 宇 宙, 天 欲 行, 无 可 止, 我 们 只 是 这 宇 宙 一 瞬 的 凝 眸, 有 形 而 无 质 所 以 我 们 不 能 期 待 宇 宙 天 象 符 合 自 己 的 观 念, 而 应 该 让 自 己 的 观 念 去 寻 找 和 符 合 天 象 的 变 化 不 改 变 人 类 认 识 宇 宙 的 观 念, 人 类 将 无 从 认 识 和 理 解 今 天 宇 宙 及 其 变 化, 那 么 就 会 不 能 追 赶 上 宇 宙 巨 变 的 汹 涌 大 潮, 就 可 能 会 被 历 史 前 进 的 潮 流 所 淘 汰 观 念 是 人 类 在 认 识 物 质 世 界 的 过 程 中 形 成 的, 譬 如 说 眼 见 为 实, 很 多 人 认 为 自 己 眼 睛 看 到 的 才 是 真 实 的, 而 科 学 家 则 通 常 认 为 用 仪 器 探 测 到 的 才 是 可 信 的 是 眼 见 为 实 好 呢, 还 是 我 思 故 我 在 更 富 有 诗 意 的 哲 理? 是 相 信 眼 睛, 还 是 自 己 的 心 灵 更 可 信? 可 是 我 们 相 信 自 己 的 心 灵 吗? 或 许 早 已 经 忘 记 了 孩 提 时 仰 望 星 空 的 物 外 神 游 我 们 真 的 相 信 眼 睛 吗? 看 着 宇 宙 中 正 在 轰 轰 烈 烈 地 巨 变 着 我 们 却 似 乎 无 动 于 衷 更 新 观 念, 睁 大 眼 睛, 凝 视 我 们 正 在 面 临 的 辉 煌 时 代! 4

6 第 一 章 万 有 引 力 及 粒 子 物 理 和 空 间 理 论 本 章 简 介 历 史 发 展 到 今 天, 由 于 实 验 和 观 测 技 术 的 不 断 发 展, 人 类 现 有 的 科 学 理 论 受 到 了 极 大 的 冲 击 万 有 引 力 是 一 个 古 老 的 话 题, 也 是 近 代 物 理 的 一 个 理 论 基 石 然 而 从 最 近 的 研 究 和 观 测 结 果 来 看 宇 宙 天 体 是 受 到 限 制 的, 是 由 拮 抗 重 力 的 神 秘 高 能 量 所 主 宰 的, 并 非 象 哈 勃 (Hubble) 所 提 出 的 那 样 : 大 爆 炸 (Big Bang) 及 以 后 的 膨 胀 进 而 产 生 宇 宙 科 学 家 同 时 发 现 : 科 学 家 发 现 先 驱 者 航 天 器 轨 迹 明 显 偏 离 万 有 引 力 定 律 的 预 期 另 外, 传 统 观 点 认 为, 空 间 与 时 间 可 以 整 体 看 作 为 一 种 海 绵 当 光 线 穿 过 海 绵 时 应 该 受 到 干 扰, 即 使 这 种 干 扰 非 常 轻 微, 这 样 随 着 时 间 的 推 进, 光 线 在 宇 宙 中 穿 越 后, 在 精 确 望 远 镜 上 汇 聚 所 显 图 像 只 能 是 模 糊 的 简 而 言 之, 哈 勃 对 遥 远 星 体 所 拍 图 像 应 该 产 生 一 种 奇 怪 的 效 果, 然 而 实 际 上 却 没 有 : 哈 勃 图 像 清 晰 明 了, 与 拍 摄 对 象 的 距 离 没 有 关 系, 而 这 一 结 果, 也 构 成 了 对 现 有 的 空 间 和 引 力 理 论 的 挑 战 NASA 富 有 建 设 性 的 摆 脱 引 力 牵 制 的 实 验, 以 及 理 论 物 理 学 家 的 引 力 屏 蔽 效 应 的 理 论, 都 使 得 这 一 传 统 的 课 题 蒙 上 了 激 动 人 心 的 色 彩 本 章 第 二 个 要 讨 论 的 话 题 是 理 论 物 理 的 前 沿 : 粒 子 物 理 的 新 发 现 物 理 学 家 在 斯 坦 福 线 性 加 速 器 (SLAC) 上 发 现 的 理 论 上 预 言 的 新 粒 子, 但 是 新 粒 子 的 质 量 显 著 小 于 理 论 预 言 值, 对 夸 克 相 互 作 用 理 论 提 出 了 挑 战 在 粒 子 之 间 的 联 系 稳 定 性 方 面, 科 学 家 们 发 现 处 于 量 子 缠 绕 态 (quantum entanglement) 的 两 个 光 子 可 以 通 过 金 属 片 而 不 失 去 这 种 联 系 这 一 发 现 意 味 着 粒 子 间 的 这 种 量 子 联 系 比 科 学 家 们 原 先 认 为 的 要 稳 定 而 NASA 的 另 一 项 的 研 究 表 明 : 神 秘 的 量 子 缠 绕 态 与 观 察 者 相 对 于 微 观 粒 子 的 运 动 有 关, 这 种 量 子 缠 绕 可 以 由 观 察 者 的 相 对 运 动 来 产 生 或 者 破 坏 掉 NASA 的 科 学 家 还 发 现 了 中 子 星 并 利 用 中 子 星 的 热 核 爆 发 研 究 其 内 部 结 构 本 章 的 第 三 个 讨 论 话 题 是 空 间 理 论 问 题, 在 对 万 有 引 力 常 数 的 研 究 过 程 中, 科 学 家 发 现 隐 藏 空 间 维 度 存 在 的 证 据 在 暗 能 量 理 论 方 面, 英 国 剑 桥 大 学 天 文 学 教 授 乔 治 椰 佛 斯 德 休 (George Efstathiou) 领 导 的 由 27 位 天 文 学 家 组 成 的 研 究 小 组 公 布 了 他 们 发 现 的 关 于 暗 能 量 存 在 的 强 有 力 的 证 据 阿 肯 尼 - 哈 米 德 等 提 出 了 膜 世 界 理 论, 认 为 许 许 多 多 空 间 是 以 多 层 膜 的 形 式 存 在 于 一 个 多 层 超 空 近 来 有 些 物 理 学 家 提 出 了 可 能 存 在 的 另 一 种 形 式 的 黑 洞, 即 一 种 极 其 微 小 轻 微 形 式 的 微 观 黑 洞, 这 一 猜 想 若 被 证 实, 也 将 会 证 实 物 理 学 界 另 一 种 看 起 来 更 加 难 以 置 信 的 理 论, 认 为 除 了 我 们 熟 悉 的 4 维 时 空, 还 有 其 它 可 被 观 测 的 多 维 空 间 海 市 蜃 楼 奇 观 则 向 人 们 展 示 另 外 空 间 的 真 实 存 在 最 近, 在 中 国 大 陆 一 些 地 区 出 现 了 海 市 蜃 楼 现 象, 特 征 是 出 现 的 地 区 增 多, 持 续 时 间 增 长, 不 分 昼 夜 令 人 惊 奇 的 多 世 界 理 论, 物 理 学 博 士 艾 佛 雷 特 (Hugh Everett ) 在 1957 年 首 先 提 出 来 的, 而 后 被 美 国 最 著 名 的 宇 宙 物 理 学 家, 相 对 论 专 家, 二 战 时 期 研 制 原 子 弹 的 曼 5

7 哈 顿 计 划 和 氢 弹 计 划 的 主 持 人 之 一 的 约 翰. 惠 勒 (John Wheeler ) 教 授 所 进 一 步 发 展 在 其 后 的 五 十 年 当 中, 这 一 理 论 吸 引 了 一 代 又 一 代 的 物 理 学 家 致 力 其 中, 英 国 牛 津 大 学 著 名 的 戴 维 德 伊 池 (David Deutsch ) 教 授 正 是 其 中 的 代 表 人 物 一 种 新 的 宇 宙 学 理 论, 多 重 宇 宙 (multiverse) 概 念, 指 称 宇 宙 在 第 一 次 大 爆 炸 后 还 在 彼 此 不 断 大 爆 炸, 形 成 无 数 宇 宙 人 的 宇 宙 学 原 理, 为 众 多 科 学 家 所 重 视, 象 是 中 国 古 代 天 人 合 一 的 思 想 而 更 深 层 次 存 在 的 理 论 正 在 科 学 家 们 的 考 虑 中 1.1 万 有 引 力 的 不 足 证 实 重 力 的 速 度 别 那 么 快 本 月 初, 美 国 多 家 新 闻 媒 体 同 时 报 道 了 有 关 重 力 速 度 的 最 新 发 现 他 们 声 称 : 物 理 学 家 Sergei Kopeikin 对 木 星 的 观 察 表 明 重 力 通 过 太 空 的 速 度 和 光 速 相 同 这 一 发 现 首 次 证 实 了 爱 因 斯 坦 在 近 一 个 世 纪 前 的 预 测 然 而, 事 实 并 不 一 定 是 这 么 回 事 在 本 月 17 日 的 科 学 杂 志 上 [1], Robert Irion 撰 文 指 出 : 一 些 物 理 学 家 认 为 Kopeikin 的 研 究 实 际 上 是 测 定 的 光 速 而 非 重 力 的 速 度 和 媒 体 相 反, 美 国 科 学 界 对 Kopeikin 的 结 果 是 持 审 慎 态 度 的 可 以 理 解, 新 闻 媒 体 对 最 新 科 学 进 展 的 报 道 很 难 做 到 尽 善 尽 美 其 实, 今 年 第 一 期 的 科 学 杂 志 就 发 表 了 令 人 震 惊 的 重 大 发 现 通 过 对 宇 宙 年 龄 距 离 和 红 移 (redshift) 的 联 系, 宇 宙 几 何 外 形 这 三 个 重 要 参 数 的 独 立 研 究 和 观 察, 美 国 天 文 学 家 Krauss 和 Chaboyer 推 断 : 宇 宙 天 体 是 受 到 限 制 的, 是 由 拮 抗 重 力 的 神 秘 高 能 量 所 主 宰 的 [2] 并 非 象 哈 勃 (Hubble) 所 提 出 的 那 样 : 大 爆 炸 (Big Bang) 及 以 后 的 膨 胀 进 而 产 生 宇 宙 参 考 文 献 1 Science, 2003 年, 299 卷 5605 号 2 Science, 2003 年, 299 卷 5603 号 6

8 1.1.2 科 学 家 发 现 先 驱 者 航 天 器 轨 迹 明 显 偏 离 万 有 引 力 定 律 的 预 期 美 国 航 空 航 天 局 科 学 家 对 先 驱 者 (Pioneer)10 和 11 号 尤 利 西 斯 (Ulysses) 号 等 航 天 器 的 轨 迹 跟 踪 表 明, 这 些 航 天 器 的 运 行 轨 迹 明 显 偏 离 根 据 万 有 引 力 算 出 的 轨 道 有 关 结 果 已 经 发 表 在 1998 年 10 月 5 日 物 理 学 评 论 快 报 第 81 卷,2002 年 4 月 15 日 物 理 学 评 论 D 第 65 卷 等 权 威 杂 志 上 上 右 图 为 先 驱 者 航 天 器 示 意 图 先 驱 者 10 号 和 先 驱 者 11 号 航 天 器 分 别 发 射 于 1972 年 3 月 2 日 和 1973 年 4 月 5 日, 是 人 类 最 早 向 外 太 空 发 射 的 航 天 器 在 先 驱 者 10 号 和 11 号 分 别 与 木 星 土 星 相 会 后, 两 艘 航 天 器 沿 著 相 反 的 方 向 飞 向 太 空 先 锋 11 号 在 1995 年 11 月 份 最 后 一 次 发 射 回 信 号 后 与 地 面 失 去 了 联 系, 而 先 锋 10 号 最 后 一 次 发 送 回 信 号 是 在 今 年 2 月 份 根 据 两 艘 航 天 器 发 送 回 来 的 无 线 电 波 信 号, 科 学 家 们 可 以 准 确 地 定 出 它 们 的 位 置, 在 扣 除 行 星 的 微 扰 效 应 太 阳 辐 射 压 力 星 际 物 质 的 影 响 广 义 相 对 论 效 应 以 及 多 普 勒 偏 差 和 漂 移 等 影 响 后, 科 学 家 们 可 以 精 确 地 算 出 它 们 的 加 速 度, 计 算 精 度 高 达 cm/ s 2 从 1980 年 起, 当 太 阳 的 辐 射 压 力 小 於 5x10-8cm/s2 后,NASA 的 喷 气 推 进 实 验 室 (Jet Pr opulsion Laboratory,JPL) 研 究 组 就 发 现 了 对 先 驱 者 10 号 算 出 的 加 速 度 中 有 8(±3)x10-8 cm/s 2 无 从 解 释, 该 加 速 度 方 向 正 对 著 太 阳 在 这 以 后 更 精 确 的 计 算 表 明, 先 驱 者 10 号 和 11 号 都 受 到 约 8.5x10-8 cm/s 2 的 向 著 太 阳 的 不 明 来 源 的 加 速 度 此 后 实 验 组 考 虑 了 各 种 可 能 的 原 因, 诸 如 来 自 星 系 和 基 泊 尔 (Kuiper) 行 星 带 的 引 力 航 天 器 漏 气 地 球 进 动 地 球 方 向 误 差 飞 船 热 辐 射 的 各 向 异 性 等, 发 现 没 有 一 种 起 因 可 以 对 此 加 以 解 释, 有 些 因 素 引 起 的 加 速 度 偏 差 仅 是 上 述 偏 差 的 千 分 之 一 左 右 实 验 组 还 用 两 个 独 立 的 分 析 软 件 对 这 些 轨 道 作 了 计 算, 结 果 得 到 了 一 致 的 结 论, 排 除 了 分 析 软 件 存 在 缺 陷 导 致 错 误 的 可 能 性 为 检 验 所 发 现 的 加 速 度 是 否 是 某 种 未 知 粘 滞 阻 力 所 致, 考 虑 到 粘 滞 阻 力 总 是 与 速 度 方 向 相 反, 实 验 组 还 对 运 行 轨 道 不 沿 著 太 阳 半 径 方 向 的 尤 利 西 斯 号 的 轨 迹 进 行 了 分 析, 结 果 表 明 尤 利 西 斯 号 轨 道 也 受 到 类 似 的 不 明 加 速 度 的 作 用 ; 另 外, 利 西 斯 号 的 设 计 和 外 形 都 与 先 驱 者 号 大 不 相 同, 所 以 这 一 加 速 度 也 不 太 可 能 由 飞 行 器 的 硬 件 所 导 致 实 验 组 对 加 利 略 号 轨 道 的 分 析 也 得 到 了 类 似 的 结 论, 但 是 实 验 组 也 谨 慎 地 说 明, 加 利 略 号 受 太 阳 辐 射 压 力 影 响 较 大, 他 们 不 能 排 除 太 阳 辐 射 压 力 的 作 用 在 这 些 论 文 中, 这 些 科 学 家 还 指 出 了 与 这 一 加 速 度 有 关 的 另 外 一 个 疑 团, 它 只 是 影 响 人 造 飞 行 器 而 对 太 阳 系 的 九 大 行 星 的 运 行 轨 迹 没 有 显 著 的 影 响 今 天 人 类 已 经 能 够 对 行 星 的 运 动 进 行 了 精 确 的 观 测, 如 NASA 的 维 京 (Viking) 使 命 可 以 将 地 球 和 火 星 位 置 确 定 到 误 差 小 于 100 米 左 右, 如 果 地 球 和 火 星 有 同 样 的 效 应, 它 们 的 轨 道 半 径 据 推 算 要 比 现 在 分 别 小 21 和 76 公 里 这 一 现 象 也 不 太 可 能 是 目 前 使 天 文 学 家 们 正 在 寻 找 的 暗 物 质 引 起, 因 为 暗 物 质 会 对 行 星 施 加 相 似 的 加 速 度 7

9 一 些 科 学 家 认 为 这 一 现 象 有 可 能 是 新 的 物 理 原 理 所 致, 也 有 的 科 学 家 认 为 这 是 因 为 万 有 引 力 定 律 在 大 尺 度 上 不 再 成 立 的 缘 故 有 的 NASA 科 学 家 已 经 提 出 了 进 一 步 验 证 这 一 现 象 的 实 验 设 想, 并 已 决 定 在 以 后 的 飞 行 器 运 行 轨 道 设 计 中 考 虑 这 一 他 们 称 为 先 驱 者 号 反 常 的 现 象 参 考 文 献 1. J.D. Anderson, P.A. Laing, E.L. Lau, A.S. Liu, M.M. Nieto, and S.G. Turyshev, Phys. Rev. Lett. 81, 2858, J.D. Anderson, P.A. Laing, E.L. Lau, A.S. Liu, M.M. Nieto, and S.G. Turyshev, Phys. Rev D 65, , 极 度 清 晰 的 哈 勃 图 像 挑 战 现 有 时 空 和 引 力 理 论 另 外, 极 度 清 晰 的 通 过 哈 勃 望 远 镜 观 测 到 的 图 像 也 对 现 有 时 空 和 引 力 理 论 提 出 了 强 烈 挑 战 清 晰 度 是 天 文 学 家 及 公 众 对 哈 勃 太 空 望 远 镜 所 期 待 的, 然 而 哈 勃 所 拍 摄 的 遥 远 星 系 的 清 晰 度 却 使 科 学 家 思 考 为 什 么 这 些 图 片 不 模 糊, 因 为 依 据 一 些 新 的 计 算 这 些 图 片 应 该 模 糊, 同 时, 思 考 是 否 必 须 重 新 考 虑 空 间 时 间 和 引 力 理 论 的 一 些 基 本 假 设 对 于 非 常 遥 远 星 体 和 星 系 的 图 片 进 行 的 分 析 检 验 了 量 子 哈 勃 所 拍 摄 的 遥 远 星 系 力 量 的 一 个 基 本 方 面, 它 是 对 看 不 见 的 原 子 级 别 物 理 学 广 泛 所 持 观 点 的 一 个 集 合 体, 并 且 这 些 观 点 与 宇 宙 最 大 尺 度 级 别 物 理 概 念 相 关 传 统 观 点 认 为, 空 间 与 时 间 可 以 整 体 看 作 为 一 种 海 绵 当 光 线 穿 过 海 绵 时 应 该 受 到 干 扰, 即 使 这 种 干 扰 非 常 轻 微, 这 样 随 著 时 间 的 推 进, 光 线 在 宇 宙 中 穿 越 后, 在 精 确 望 远 镜 上 汇 聚 所 显 图 像 只 能 是 模 糊 的 简 而 言 之, 哈 勃 对 遥 远 星 体 所 拍 图 像 应 该 产 生 一 种 奇 怪 的 效 果, 然 而 实 际 上 却 没 有 : 哈 勃 图 像 清 晰 明 了, 与 拍 摄 对 象 的 距 离 没 有 关 系 根 据 两 独 立 研 究 小 组 的 研 究 结 果, 量 子 理 论 可 能 有 缺 陷 由 Roberto Ragazzoni 所 领 导 的 大 利 Arcetri 天 体 物 理 观 测 台 (Asrophysical Observatory of Arcetri) 和 德 国 马 普 天 文 所 (Max Planck Institute for Astronomy) 天 文 学 家 小 组 完 成 了 一 项 最 新 研 8

10 究 Ragazzoni 认 为, 预 期 的 量 子 效 应 就 象 地 球 大 气 层 所 导 致 的 细 微 模 糊 情 形, 这 使 星 体 产 生 闪 烁 Ragazzoni 解 释 道, 当 光 线 从 遥 远 目 标 传 来 时, 由 于 不 同 光 波 以 略 微 不 同 的 路 径 穿 过 海 绵, 一 些 光 波 相 对 于 其 它 光 波 就 会 受 到 阻 碍, 光 线 就 会 从 实 际 光 源 周 围 的 位 置 传 来 从 而 导 致 模 糊 你 没 有 看 到 一 个 宇 宙 是 模 糊 的, 他 说, 如 果 你 取 出 任 何 一 张 哈 勃 太 空 望 远 镜 深 景 图 像 你 会 看 到 都 是 非 常 清 晰 的, 这 足 以 告 诉 我 们 光 线 在 从 光 源 传 到 观 测 器 的 时 空 中, 没 有 因 波 动 起 伏 而 发 生 畸 变 或 受 到 干 扰 该 项 研 究 将 发 表 于 2002 年 4 月 10 日 出 版 的 天 体 物 理 杂 志 快 报 上 (Astrophysical Journal Letters) 诸 多 的 现 代 科 学 实 验 表 明, 万 有 引 力 以 及 现 有 的 引 力 理 论 都 存 在 这 难 以 克 服 的 困 难 和 不 足, 随 着 实 验 技 术 的 发 展 和 观 测 技 术 的 进 一 步 提 高, 这 种 不 足 会 暴 露 得 更 加 明 显 回 首 近 百 年 来 人 类 物 理 学 和 科 学 技 术 发 展 史, 似 乎 都 是 在 不 断 地 重 复 这 一 相 似 的 过 程 然 而 今 天 人 类 科 学 技 术 的 发 展 所 受 到 的 挑 战 也 是 空 前 的 实 际 上, 造 成 这 一 结 果 的 根 本 原 因 是 人 类 对 物 质 世 界 的 认 识 还 停 留 在 事 物 的 表 面 上, 所 以 提 出 的 理 论 也 是 唯 象 的 唯 象 的 理 论 只 能 停 留 在 与 之 相 应 的 空 间 范 围 之 内, 而 超 出 其 范 围, 理 论 即 出 现 断 层, 也 就 不 得 不 从 新 构 筑 新 的 理 论 模 型 以 克 服 先 前 理 论 的 不 足 一 段 时 期 以 来, 人 类 已 经 观 测 到 宇 宙 以 发 生 了 前 所 未 有 的 巨 大 变 化, 这 些 观 测 到 天 体 现 象, 也 为 人 类 科 学 技 术 的 发 展 提 供 了 前 所 未 有 的 契 机, 能 否 扑 捉 的 这 些 认 识 自 然 的 契 机 取 决 于 人 类 自 身 的 观 念 的 转 变, 能 否 从 以 前 对 自 然 认 识 的 传 统 观 念 中 解 脱 出 来 决 定 了 人 类 对 自 然 界 的 认 识 程 度 参 考 文 献 挑 战 万 有 引 力 定 律 :NASA 的 新 实 验 在 中 国 和 其 它 国 家, 都 有 人 在 空 中 漂 浮 的 报 导 例 如 一 位 美 国 记 者 对 印 度 的 一 位 高 人 的 采 访, 这 位 高 人 能 起 空 飞 行 人 体 能 起 空 意 味 者 人 体 和 地 球 之 间 的 万 有 引 力 变 为 零 根 据 万 有 引 力 定 律, 这 表 明 此 时 人 的 质 量 为 零 虽 然 这 似 乎 是 异 想 天 开, 但 这 对 于 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 来 说 实 在 太 重 要 了 因 为 NASA 一 直 希 望 能 进 行 恒 星 际 的 旅 行, 就 是 能 飞 到 其 它 的 太 阳 系 去 然 9

11 而, 即 使 在 没 有 引 力 的 外 太 空, 还 是 需 要 将 飞 船 加 速 到 极 高 的 速 度, 才 能 使 这 种 星 际 旅 行 成 为 可 能, 然 而 常 规 的 火 箭 技 术 却 达 不 到 这 一 点 NASA 在 去 年 7 月 份 的 一 项 报 告 中 指 出 : 采 用 现 有 的 火 箭 技 术, 要 想 在 合 理 的 寿 命 时 间 内 到 达 最 近 的 恒 星, 所 需 要 的 燃 料 的 质 量 可 以 和 一 个 行 星 的 质 量 相 当 但 是 如 果 能 够 减 小 飞 船 的 质 量, 那 么 所 需 要 的 燃 料 推 进 力 就 会 减 少, 因 为 根 据 牛 顿 第 二 定 律, 要 想 达 到 同 样 的 加 速 度, 所 需 要 的 燃 料 推 进 力 和 质 量 成 正 比, 即 质 量 越 小, 则 所 需 要 的 推 进 力 越 小 经 过 近 两 年 的 等 待, 位 于 美 国 阿 拉 巴 马 州 (Alabama) 杭 茨 维 尔 市 (Huntsville) 的 NASA 马 沙 尔 太 空 飞 行 中 心 (Marshall Space Flight Center) 即 将 迎 来 有 希 望 挑 战 万 有 引 力 定 律 的 仪 器 虽 然 听 起 来 有 点 象 天 方 夜 谭, 但 是 这 个 NASA 项 目 的 科 研 人 员 说, 他 们 的 努 力 是 基 于 真 正 的 科 学,NASA 已 支 付 了 600,000 美 元 向 位 于 俄 亥 俄 州 (Ohio) 的 超 导 器 件 公 司 (Superconductive Components, Inc.) 定 制 这 台 仪 器 NASA 的 这 个 实 验 起 源 于 1992 年 物 理 杂 志 C(Physica C) 上 俄 国 物 理 学 家 Evgeny Podkletnov 的 一 篇 论 文 [6] Podkletnov 在 论 文 中 宣 布 他 发 现 了 引 力 屏 蔽 效 应 他 把 引 力 减 小 了 % 虽 然 听 起 来 不 怎 么 样, 但 对 于 物 理 学 界 来 说, 却 象 爆 炸 了 一 颗 炸 弹 因 为 万 有 引 力 定 律 是 现 代 科 学 最 神 圣 的 原 理 之 一, 对 它 的 任 何 违 背 都 是 对 现 代 理 论 框 架 的 威 胁 如 果 Podkletnov 的 实 验 被 证 实 的 话, 那 无 疑 会 给 它 的 发 现 者 带 来 诺 贝 尔 奖 金 虽 然 仪 器 可 能 很 复 杂, 但 其 基 本 的 原 理 却 是 很 简 单 的 它 有 一 个 直 径 6 英 寸 厚 度 0.25 英 寸 的 超 导 圆 盘 这 个 圆 盘 被 降 温 至 摄 氏 零 下 233 度, 悬 浮 在 一 个 磁 场 中 再 施 加 一 个 电 场 使 圆 盘 旋 转 Podkletnov 说 当 转 速 超 过 每 分 钟 5000 转 时, 置 于 盘 上 的 物 体 就 开 始 失 去 重 量 Podkletnov 在 论 文 中 对 他 的 发 现 是 这 样 解 释 的 : 重 量 的 部 份 减 小 可 能 与 低 温 下 超 导 体 晶 体 结 构 内 存 在 的 某 种 能 量 态 有 关 这 种 不 同 寻 常 的 能 量 态 可 能 改 变 了 固 体 内 电 磁 力 核 力 和 引 力 间 的 相 互 作 用, 从 而 产 生 了 引 力 屏 蔽 效 应 [6] 在 Podkletnov 之 后, 有 一 些 物 理 学 家 重 复 了 他 的 实 验, 有 的 说 成 功, 有 的 说 失 败 还 有 一 些 物 理 学 家 从 理 论 上 论 证 了 引 力 屏 蔽 效 应 的 可 行 性 [7][8], 也 有 的 认 为 不 行 [9] 10

12 虽 然 大 多 数 物 理 学 家 对 NASA 的 实 验 不 抱 乐 观 的 态 度, 但 NASA 突 破 推 进 物 理 项 目 (Breakthrough Propulsion Physics Project) 的 负 责 人 航 空 工 程 师 麦 克 米 立 斯 (Marc G. Millis) 说, NASA 将 会 保 持 一 个 开 放 的 思 想 历 史 告 诉 我 们, 新 的 发 现 可 能 来 自 看 起 来 最 不 可 能 的 方 向 参 考 文 献 [6] "A possibility of gravitational force shielding by bulk YBa2Cu3O7-x superconductor", Podkletnov, E.; Nieminen, R., Physica C, vol.203, P (1992) [7] "Theoretical analysis of a reported weak-gravitational-shielding effect", Modanese, G., Europhysics Letters, vol. 35, P (1996) [8] "A new theoretical approach of the gravitational shielding: Podkletnov's effect", Buzea, C. G.; Agop, M., Physica C, vol , P (2000) [9] "Does a superconductor shield gravity?", Unnikrishnan, C. S., Physica C, vol.266, P (1996) 从 先 驱 者 号 轨 迹 反 常 谈 万 有 引 力 众 所 周 知, 万 有 引 力 定 律 是 由 十 七 世 纪 英 国 科 学 家 牛 顿 发 现 的 牛 顿 根 据 当 时 对 太 阳 系 内 行 星 运 行 观 测 的 数 据, 结 合 自 己 和 前 人 发 现 的 的 运 动 定 律 推 导 出 了 万 有 引 力 定 律 尽 管 万 有 引 力 定 律 在 解 释 行 星 运 行 上 取 得 了 成 功, 但 是 它 在 太 阳 系 以 外 并 没 有 得 到 实 验 的 验 证 先 驱 者 号 航 行 使 人 类 第 一 次 有 机 会 精 确 地 在 大 尺 度 上 检 测 万 有 引 力 定 律, 而 先 驱 者 号 的 轨 迹 反 常 显 示 万 有 引 力 可 能 还 有 不 为 我 们 所 知 的 奥 秘 旋 转 的 星 系 在 星 系 尺 度 上, 现 在 的 天 体 观 测 已 经 发 现 了 很 多 不 能 为 万 有 引 力 定 律 解 释 的 现 象 比 如 星 系 的 运 动, 万 有 引 力 定 律 就 无 能 为 力 科 学 家 们 早 就 发 现 观 测 到 的 星 系 旋 转 速 度 比 万 有 引 力 定 律 算 出 的 要 快 很 多, 要 维 系 星 系 的 运 行 而 使 它 们 不 分 崩 离 析, 必 须 假 设 星 系 中 星 体 的 引 力 常 数 ( 表 征 引 力 强 度 的 常 数 ) 比 我 们 现 在 所 知 的 的 引 力 常 数 要 强 很 多 ; 或 者 是 维 持 引 力 常 数 不 变, 假 定 存 在 着 质 量 比 我 们 能 够 观 测 到 的 普 通 星 体 质 量 大 10 倍 左 右 的 所 谓 暗 物 质 在 维 持 着 星 系 的 稳 定 虽 然 现 在 物 理 学 家 11

13 都 是 倾 向 于 后 一 个 假 设, 但 是 这 种 假 设 十 分 随 意 ( 因 为 科 学 家 们 对 暗 物 质 一 无 所 知 ), 这 种 假 设 也 只 是 许 多 可 能 性 中 的 一 种, 真 实 情 况 如 何 仍 然 不 得 而 知 几 年 来 发 现 的 著 名 的 宇 宙 加 速 膨 胀, 更 是 万 有 引 力 定 律 无 法 解 释 的 按 照 现 代 宇 宙 论, 宇 宙 起 源 于 一 次 宇 宙 大 爆 炸, 宇 宙 因 大 爆 炸 而 膨 胀 按 照 万 有 引 力 定 律, 宇 宙 的 膨 胀 速 度 应 该 因 为 宇 宙 中 星 系 之 间 的 万 有 引 力 而 逐 渐 减 慢 但 是 自 1998 年 以 来, 几 个 互 相 独 立 实 验 观 测 都 证 实 了 我 们 宇 宙 在 加 速 膨 胀 科 学 家 为 此 不 得 不 引 入 所 谓 的 暗 能 量 来 推 动 这 种 膨 胀 科 学 家 们 在 测 量 万 有 引 力 常 数 的 实 验 中 也 发 现 了 异 常 例 如 在 对 万 有 引 力 常 数 的 测 定 中, 目 前 两 组 精 确 度 最 高 的 测 量 值 虽 然 实 验 精 度 达 到 万 分 之 一, 但 是 奇 怪 的 是, 这 两 个 实 验 数 值 彼 此 相 差 超 过 实 验 精 度 的 10 倍 以 上 还 有 其 他 一 些 实 验 组 给 出 的 数 值 相 互 之 间 也 有 很 大 的 出 入 对 此, 科 学 家 们 百 思 不 得 其 解 现 在 有 些 科 学 家 认 为 这 一 常 数 并 不 是 真 正 意 义 上 的 常 数, 它 在 地 球 上 不 同 的 地 点 有 着 不 同 的 数 值 在 理 论 上, 万 有 引 力 也 是 让 理 论 物 理 学 家 最 为 头 疼 的 相 互 作 用 它 与 其 它 重 要 的 现 有 物 理 理 论 如 量 子 场 论 等 格 格 不 入 因 此 很 多 研 究 弦 论 和 膜 论 的 物 理 学 家 认 为 万 有 引 力 只 是 一 种 现 象, 真 正 的 物 理 实 质 是 什 么 还 有 待 于 进 一 步 的 探 索 在 科 学 家 们 找 到 其 物 理 实 质 之 前, 引 力 将 持 续 困 扰 着 我 们 先 驱 者 号 轨 迹 反 常 还 有 一 个 令 人 不 解 之 处, 就 是 我 们 太 阳 系 中 自 然 存 在 的 行 星 都 没 有 发 现 这 种 反 常 加 速 度 难 道 自 然 存 在 的 行 星 和 人 造 的 飞 船 的 万 有 引 力 存 在 着 某 些 不 为 我 们 所 知 的 差 异 吗? 或 者 自 然 存 在 的 行 星 轨 道 有 什 么 特 殊 之 处? 这 不 禁 使 人 想 起 了 原 子 中 的 电 子 轨 道 在 原 子 中, 电 子 的 定 态 轨 道 的 确 是 一 些 很 特 殊 的 轨 道, 也 许 微 观 和 宏 观 世 界 存 在 着 某 种 还 不 为 我 们 所 知 的 相 通 之 处 参 考 文 献 1. J.D. Anderson, P.A. Laing, E.L. Lau, A.S. Liu, M.M. Nieto, and S.G. Turyshev, Phys. Rev. Lett. 81, 2858, J.D. Anderson, P.A. Laing, E.L. Lau, A.S. Liu, M.M. Nieto, and S.G. Turyshev, Phys. Rev D 65, ,

14 1.2 粒 子 物 理 面 临 的 挑 战 和 缺 陷 新 发 现 的 亚 原 子 粒 子 对 夸 克 理 论 提 出 挑 战 据 二 三 年 五 月 1 日 新 科 学 家 网 站 报 导, 物 理 学 家 在 斯 坦 福 线 性 加 速 器 (SLAC) 上 发 现 的 理 论 上 预 言 的 新 粒 子, 但 是 新 粒 子 的 质 量 显 著 小 于 理 论 预 言 值, 对 夸 克 相 互 作 用 理 论 提 出 了 挑 战 夸 克 是 组 成 中 子 质 子 等 粒 子 的 亚 原 子 粒 子 新 发 现 的 粒 子 名 为 DS(2317), 物 理 学 家 认 为 它 属 于 粲 - 奇 异 夸 克 介 子 粲 夸 克 和 奇 异 夸 克 是 两 种 不 同 的 夸 克, 它 们 和 它 们 的 反 夸 克 组 成 粲 - 奇 异 夸 克 介 子 利 用 夸 克 之 间 的 强 相 互 作 用 模 型 可 以 计 算 出 这 些 介 子 的 质 量, 计 算 出 的 粲 夸 克 和 反 奇 异 夸 克 组 成 的 DS 介 子 质 量 约 为 2500 兆 电 子 伏 但 是 测 量 到 的 粒 子 质 量 比 算 出 的 DS 的 质 量 小 了 10% 卡 内 基 梅 隆 大 学 的 实 验 粒 子 物 理 学 家 若 依. 布 里 叶 (Roy Briere) 博 士 说 : 这 些 看 起 来 确 实 是 真 实 的 -- 虽 然 结 论 令 人 吃 惊, 但 是 他 们 对 得 到 的 数 据 作 了 所 有 正 确 的 处 理 物 理 学 家 目 前 还 无 法 解 释 新 粒 子 质 量 与 理 论 预 言 的 偏 差 如 果 结 论 被 证 实, 意 味 着 现 在 的 夸 克 理 论 存 在 重 大 的 缺 陷 参 考 文 献 微 观 粒 子 间 神 秘 联 系 的 稳 定 程 度 超 出 科 学 家 预 期 科 学 家 们 发 现 处 于 量 子 缠 绕 态 (quantum entanglement) 的 两 个 光 子 可 以 通 过 金 属 片 而 不 失 去 这 种 联 系 这 一 发 现 意 味 着 粒 子 间 的 这 种 量 子 联 系 比 科 学 家 们 原 先 认 为 的 要 稳 定 这 一 发 现 已 发 表 在 自 然 杂 志 2002 年 7 月 出 版 的 418 卷 上 量 子 缠 绕 态 是 至 今 还 不 能 被 科 学 家 们 很 好 解 释 的 存 在 于 微 观 粒 子 的 一 种 奇 特 的 联 系 在 量 子 力 学 研 究 中, 科 学 家 们 发 现 原 来 处 于 同 一 系 统 的 微 观 粒 子 在 分 开 后, 无 论 它 们 相 距 多 远, 仍 然 保 持 一 种 瞬 时 的 联 系, 一 个 粒 子 状 态 的 改 变 可 以 瞬 时 地 使 另 外 粒 子 的 状 态 发 生 相 应 的 改 变, 这 种 奇 异 状 态 被 称 为 量 子 缠 绕 态 这 种 现 象 最 早 由 物 理 学 家 爱 因 斯 坦 (Albert Einstein) 等 提 出 1935 年, 爱 因 斯 坦 在 与 玻 尔 (Niles Boher) 关 13

15 于 量 子 力 学 完 备 性 的 争 论 中, 与 两 个 同 事 一 起 提 出 了 这 种 量 子 缠 绕 现 象 他 们 并 不 相 信 这 种 现 象 真 的 存 在, 他 们 提 出 这 一 现 象 是 想 以 它 作 为 量 子 力 学 的 不 完 备 的 证 据, 因 为 它 直 接 违 反 了 物 理 学 中 定 域 性 和 爱 因 斯 坦 的 狭 义 相 对 论 但 几 十 年 以 后 科 学 家 们 在 实 验 上 真 的 发 现 了 这 种 现 象 科 学 家 们 原 以 为 粒 子 的 这 种 量 子 缠 绕 会 因 为 它 们 与 其 它 物 质 的 相 互 作 用 而 被 破 坏 掉 但 荷 兰 雷 登 (leiden) 大 学 科 学 家 厄 尔 文 阿 尔 特 维 切 尔 (Erwin Altewischer) 研 究 组 发 现 这 种 观 点 不 正 确 他 们 用 一 块 单 晶 把 光 子 分 成 一 对 能 量 较 低 的 极 化 互 相 缠 绕 的 光 子, 然 后 他 们 把 这 些 光 子 打 在 厚 度 足 以 挡 住 光 子 的 金 箔 上 在 这 些 金 箔 上 面 布 满 很 多 直 径 为 200 纳 米 ( 一 纳 米 等 于 10 亿 分 之 一 米 ) 的 小 孔, 虽 然 因 为 这 些 小 孔 太 小 光 子 无 法 直 接 通 过, 但 他 们 发 现 光 子 在 金 箔 表 面 产 生 的 一 种 被 称 为 等 离 激 元 (plasmon) 的 表 面 电 子 波 可 以 穿 过 金 箔 上 的 小 孔 并 在 金 箔 的 另 一 面 湮 灭 而 发 射 出 光 子 他 们 对 打 到 金 箔 以 后 的 光 子 进 行 的 测 量 表 明, 无 论 是 一 个 光 子 还 是 两 个 光 子 同 时 被 转 化 成 等 离 激 元, 经 过 这 一 过 程 后 的 这 些 光 子 仍 然 处 于 量 子 缠 绕 态 阿 尔 特 维 切 尔 认 为 光 子 的 量 子 缠 绕 在 光 子 被 转 化 成 等 离 激 元 以 后 还 能 保 持, 这 一 发 现 可 能 被 用 于 开 发 一 种 新 型 的 量 子 计 算 机 或 量 子 编 码 系 统 这 是 一 个 好 兆 头, 因 为 它 表 明 量 子 缠 绕 在 我 们 原 先 以 为 它 不 能 保 持 的 一 些 过 程 可 以 继 续 被 保 存, 厄 克 色 特 尔 (Exeter) 大 学 光 子 学 (photonics) 专 家 比 尔 巴 尔 内 斯 说, 如 果 他 们 在 这 一 过 程 中 能 保 持, 那 么 它 能 在 另 外 的 什 么 过 程 中 可 以 保 持 吗? 对 量 子 缠 绕 现 象 的 本 质 目 前 科 学 家 们 仍 然 没 有 什 么 线 索 量 子 力 学 的 多 世 界 理 论 倒 是 可 以 解 释 这 种 现 象 : 多 世 界 理 论 认 为 粒 子 同 时 存 在 于 很 多 个 不 同 的 世 界 中 在 我 们 这 个 物 质 空 间 中 相 距 遥 远 的 粒 子, 在 另 外 的 空 间 中 可 能 近 在 咫 尺, 所 以 对 一 个 粒 子 的 扰 动, 另 外 粒 子 可 能 会 即 时 受 到 影 响 无 论 这 种 量 子 缠 绕 的 本 质 是 什 么, 有 一 点 是 肯 定 的, 这 就 是 现 代 科 学 对 物 质 之 间 联 系 的 认 识 还 很 不 全 面 这 种 联 系 可 能 不 仅 存 在 于 微 观 世 界, 也 存 在 于 宏 观 世 界 中 国 古 人 可 以 利 用 天 象 的 变 化 预 测 人 事 的 变 迁, 而 这 种 天 象 发 生 的 地 点 离 我 们 地 球 可 以 非 常 遥 远, 可 能 就 是 对 这 种 联 系 的 认 识 和 运 用 这 些 联 系 对 现 代 科 学 来 说 现 在 仍 然 是 个 迷 参 考 文 献

16 taf/dynapage.taf?file=/nature/journal/v418/n6895/full/nature00869_fs.html 科 学 家 发 现 粒 子 间 的 缠 绕 依 赖 于 它 们 的 相 对 运 动 状 态 据 Science Daily 网 站 报 导, 美 国 国 家 航 空 航 天 局 (NASA) 喷 气 动 力 实 验 室 的 科 学 家 发 现 神 秘 的 量 子 缠 绕 态 与 观 察 者 相 对 于 微 观 粒 子 的 运 动 有 关, 这 种 量 子 缠 绕 可 以 由 观 察 者 的 相 对 运 动 来 产 生 或 者 破 坏 掉 这 一 发 现 已 经 发 表 在 2002 年 12 月 号 的 物 理 评 论 快 报 上 量 子 缠 绕 是 科 学 家 们 在 微 观 粒 子 世 界 中 发 现 的 一 种 艺 术 家 想 象 中 的 量 子 缠 绕 粒 子 神 秘 的 现 象 处 于 量 子 缠 绕 态 的 粒 子, 相 互 之 间 似 乎 心 有 灵 犀, 无 论 相 距 多 远, 对 其 中 一 个 粒 子 的 干 扰 会 瞬 时 地 影 响 到 量 子 缠 绕 态 中 的 其 它 粒 子, 也 就 是 说 这 种 关 联 的 传 播 好 像 不 需 要 时 间 这 显 然 违 反 了 爱 因 斯 坦 的 狭 义 相 对 论 光 速 不 可 逾 越 的 结 论, 因 此 当 初 他 从 量 子 力 学 理 论 中 推 导 出 这 一 结 论 时, 他 并 不 相 信 这 种 现 象 真 的 存 在, 而 是 试 图 利 用 这 一 结 论 来 证 明 量 子 力 学 的 不 合 理, 并 称 之 为 幽 灵 式 的 联 系 但 是 后 来 的 实 验 证 明 这 种 量 子 缠 绕 现 象 的 确 是 存 在 的, 它 是 目 前 热 门 的 量 子 超 光 速 传 输 研 究 的 基 础 NASA 的 克 利 斯 托 弗. 阿 达 米 博 士 (Christoph Adami) 和 罗 伯 特. 金 里 切 (Robert Gingrich) 博 士 是 最 先 用 爱 因 斯 坦 的 相 对 论 来 研 究 粒 子 之 间 的 量 子 缠 绕 他 们 比 较 了 粒 子 在 静 止 时 和 被 加 速 时 的 缠 绕 程 度, 发 现 当 通 常 缠 绕 的 粒 子 在 被 加 速 会 失 去 这 种 缠 绕 联 系, 一 些 特 殊 制 备 的 粒 子 对 在 被 加 速 时 则 增 加 这 种 缠 绕 联 系 程 度 了 解 一 些 静 止 时 不 缠 绕 的 粒 子 之 间 如 何 仅 仅 通 过 运 动 就 可 以 获 得 量 子 缠 绕, 可 能 有 许 多 潜 在 的 重 要 应 用 比 如, 处 于 缠 绕 的 粒 子 可 以 用 来 校 对 原 子 钟, 这 对 于 太 空 飞 船 的 在 太 空 深 处 的 旅 行 至 关 重 要 另 外, 量 子 缠 绕 在 对 量 子 通 讯 和 量 子 计 算 都 扮 演 着 重 要 的 角 色, 这 一 发 现 对 这 些 领 域 也 会 产 生 重 要 的 影 响 量 子 缠 绕 态 是 迄 今 科 学 家 们 仍 然 无 法 圆 满 解 释 的 一 种 现 象, 它 暗 示 事 物 之 间 的 联 系 能 力 也 许 远 远 超 出 现 代 科 学 的 认 识 对 其 本 质 的 认 识 可 能 会 使 现 代 科 学 在 一 些 关 键 问 题 上 取 得 重 大 的 突 破 15

17 粒 子 物 理 始 终 是 理 论 物 理 的 一 个 非 常 活 跃 的 前 沿 从 夸 壳 理 论 的 提 出 到 粒 子 物 理 发 展 到 今 天, 人 们 似 乎 难 以 知 道 夸 壳 以 下 究 竟 是 什 么 实 际 上, 粒 子 物 理 的 发 展 除 了 受 现 有 观 测 技 术, 实 验 技 术 的 制 约 外, 更 主 要 的 是 同 样 受 到 人 们 认 识 观 念 的 制 约 打 个 比 方 说 如 果 把 一 个 氢 原 子 放 大 到 地 球 这 么 大, 那 么 此 时 在 观 测 围 绕 着 氢 原 子 运 动 的 电 子 时 会 出 现 什 么 情 况 和 结 果 呢? 那 么 此 时 又 用 那 些 物 理 量 来 描 述 电 子 的 运 动 的 特 征 呢? 那 么 此 时 在 来 研 究 质 子 和 电 子 的 结 构 结 论 又 会 如 何 呢? 反 之, 如 果 把 地 球 缩 小 到 只 有 一 个 乒 乓 球 那 么 大 拿 在 手 中, 你 可 曾 想 到 手 掌 大 的 一 个 小 球 里 面 竟 生 活 了 几 十 亿 人 呢! 事 实 上, 是 认 识 的 方 法 和 观 念 上 的 障 碍 导 致 现 有 粒 子 物 理 面 临 难 以 回 避 的 挑 战 和 缺 陷 其 实, 岂 止 是 粒 子 物 理, 这 个 现 代 科 学 都 面 临 着 同 样 的 问 题 参 考 文 献 科 学 家 利 用 中 子 星 的 热 核 爆 发 研 究 其 内 部 结 构 据 美 国 航 空 航 天 局 网 站 11 月 7 日 消 息, 在 一 个 中 子 星 (Neutron Star) 表 面 发 生 28 次 系 列 热 核 爆 发 (thermonuclear blast) 期 间, 科 学 家 利 用 欧 洲 太 空 总 署 (ESA) 的 XMM 牛 顿 X- 线 探 测 卫 星 对 这 种 神 秘 的 物 体 进 行 了 许 多 关 键 的 测 量 中 子 星 是 由 中 子 直 接 组 成 的 致 密 星 体 我 们 眼 睛 所 见 的 地 球 上 的 物 质 通 常 是 由 分 子 组 成, 分 子 由 原 子 组 成 和 中 子 相 比, 分 子 之 间, 原 子 之 间 以 及 原 子 和 分 子 内 部 都 有 巨 大 的 空 隙, 因 此 和 我 们 日 常 接 触 的 物 体 相 比, 中 子 星 的 密 度 大 得 惊 人 一 个 典 型 的 中 子 星 的 密 度 约 是 地 球 密 度 的 100 万 亿 倍 左 右, 一 个 火 柴 盒 大 小 的 中 子 星 物 质 质 量 高 达 几 十 亿 吨 这 次 测 量 到 的 这 个 中 子 星 是 双 星 系 统 EXO 的 一 部 分, 位 于 飞 鱼 星 座 科 学 家 估 计 这 个 中 子 星 质 量 约 为 太 阳 的 1.4 倍, 直 径 为 16 公 里 左 右 基 恩 科 塔 母 (Jean Cottam) 博 士 和 他 的 研 究 组 首 次 利 用 光 在 中 子 星 的 极 端 引 力 场 中 穿 过 其 大 气 层 时 发 生 的 频 率 偏 移 现 象 ( 即 引 力 红 移 ) 研 究 了 中 子 的 内 部 结 构, 首 此 获 得 到 了 这 个 中 子 星 质 量 和 半 径 的 比 率, 这 一 结 果 发 表 在 自 然 杂 志 11 月 7 日 号 期 刊 上 一 中 子 星 表 面 发 生 系 列 热 核 爆 发 科 塔 母 博 士 说 : 只 有 在 中 子 星 发 生 热 核 爆 发 引 起 其 临 近 区 域 大 放 光 彩 时 我 们 才 能 测 到 射 出 的 光 与 中 子 星 极 端 引 力 场 相 互 作 用 而 留 下 的 特 征 因 为 光 线 的 引 力 红 移 直 接 决 定 于 中 子 星 的 质 量 和 半 径, 其 质 量 和 半 径 比 又 决 定 了 其 内 部 物 质 所 遵 从 的 状 态 方 程, 所 以 这 类 测 量 对 于 了 解 中 子 星 的 性 质 有 着 非 常 重 要 的 意 16

18 义 如 果 能 够 得 到 中 子 星 精 确 的 质 量 半 径 比, 科 学 家 可 以 确 定 中 子 星 内 超 流 体 (superfluid) 的 特 性 及 其 相 互 作 用 -- 类 似 于 粒 子 物 理 学 家 在 粒 子 加 速 器 中 寻 找 的 现 象 这 次 测 量 得 到 的 结 果 还 首 次 证 明 了 中 子 星 在 自 然 界 中 是 的 确 存 在 的 不 象 太 阳 的 内 部 结 构 已 经 被 我 们 清 楚 地 了 解, 中 子 星 对 人 类 来 说 象 是 一 个 黑 盒 子, 论 文 的 合 作 者, 哥 伦 比 亚 大 学 的 弗 里 兹 培 雷 尔 斯 (Frits Paerels) 博 士 说, 我 们 在 中 子 星 这 个 黑 盒 子 上 开 了 第 一 个 小 孔 现 在 理 论 工 作 者 们 可 以 凭 着 我 们 提 供 的 数 据 继 续 探 索 中 子 星 位 于 双 星 系 统 EXO , 属 于 飞 鱼 座 更 重 要 的 是, 论 文 的 另 一 合 作 者, 荷 兰 空 间 研 究 所 的 马 里 亚 诺 门 德 兹 博 士 (Mariano Mendez) 指 出, 这 一 工 作 开 创 了 利 用 引 力 红 移 研 究 致 密 星 体 的 新 方 法 也 许 可 以 利 用 它 来 寻 找 新 一 类 的 致 密 天 体, 如 夸 克 星 等 现 代 科 学 的 新 发 现 特 别 是 天 体 物 理 学 所 观 测 到 的 现 象 极 大 地 开 拓 了 我 们 人 类 的 视 野 一 些 物 质 如 中 子 星, 黑 洞 等, 因 为 它 们 都 远 远 超 出 了 人 们 在 日 常 生 活 中 的 经 验, 在 几 十 年 前 甚 至 更 近 的 时 间 内, 人 们 都 曾 经 怀 疑 它 们 的 存 在, 而 今 天 都 已 经 相 继 被 实 验 观 测 所 证 实 人 们 在 日 常 生 活 中 所 固 守 的 一 些 观 念, 如 看 不 见, 或 者 现 代 科 学 还 没 认 识 到 就 一 概 加 以 否 认 甚 至 反 对, 已 经 一 再 被 证 明 是 不 科 学 的 现 在 科 学 不 能 解 释, 不 能 观 察 的 一 些 现 象, 将 来 可 能 是 人 们 的 常 识 参 考 文 献 时 空 概 念 的 新 革 命 科 学 家 发 现 隐 藏 空 间 维 度 存 在 的 证 据 万 有 引 力 常 数 是 物 理 学 中 除 光 速 外 研 究 得 最 早 的 物 理 常 数 然 而 长 期 以 来, 万 有 引 力 常 数 G 却 是 测 量 精 度 最 差 的 一 个 物 理 常 数 目 前 两 组 精 确 度 最 高 的 测 量 值 精 度 虽 达 万 分 之 一, 但 是 奇 怪 的 是, 这 两 个 数 值 彼 此 相 差 超 过 实 验 精 度 的 10 倍 以 上 所 以 现 在 人 们 仍 然 不 知 到 它 到 底 应 该 是 多 少 17

19 据 新 科 学 家 网 站 9 月 22 日 消 息, 法 国 科 学 家 声 称 在 不 同 地 点 测 量 到 的 万 有 引 力 常 数 G 各 不 相 同, 是 因 为 隐 藏 著 的 另 外 空 间 维 度 导 致 万 有 引 力 常 数 受 到 地 球 磁 场 的 影 响 如 果 这 一 结 论 被 证 实, 将 成 为 证 实 另 外 空 间 维 度 存 在 的 第 一 个 科 学 证 据 测 量 万 有 引 力 常 数 的 最 常 用 的 方 法 是 基 于 早 在 300 年 前 英 国 科 学 家 卡 文 迪 许 发 明 的 扭 摆 法 1982 年, 一 个 研 究 组 得 到 的 万 有 引 力 常 数 精 度 为 % 这 一 数 值 看 起 来 很 精 确, 但 与 其 它 的 物 理 常 数 的 精 度 相 比 却 差 了 足 有 一 千 倍 更 为 奇 怪 的 是, 这 与 最 近 来 自 德 国 新 西 兰 俄 罗 斯 的 一 些 很 有 名 的 研 究 组 的 新 测 量 值 存 在 著 显 著 的 差 异 例 如, 德 国 标 准 研 究 所 得 到 的 数 值 比 公 认 值 大 了 0.6%, 德 国 乌 培 尔 达 尔 大 学 (University of Wuppertal) 得 到 的 数 值 却 低 了 0.06%, 新 西 兰 计 量 标 准 实 验 室 得 到 的 结 果 低 0.1% 俄 罗 斯 一 个 研 究 组 更 发 现 了 万 有 引 力 常 数 值 随 测 量 时 间 地 点 的 变 动 范 围 高 达 0.7% 地 磁 场 与 隐 藏 的 维 度 相 互 作 用 示 意 图 位 于 法 国 巴 黎 附 近 原 子 能 委 员 会 的 科 学 家 基 恩 - 泊 尔 比 勒 克 (Jean-Paul Mbelek) 和 马 克 拉 赤 责 - 雷 (Marc Lachieze-Ray) 对 此 提 出 了 他 们 的 解 释, 他 们 指 出 这 是 因 为 实 验 是 在 不 同 的 地 点 进 行 的, 不 同 地 点 不 同 的 地 磁 场 与 隐 藏 的 维 度 相 互 作 用 造 成 了 引 力 大 小 常 数 的 不 同 他 们 研 究 工 作 的 理 论 基 础 是 理 论 物 理 中 的 弦 论 在 提 交 给 经 典 和 量 子 引 力 杂 志 的 文 章 和 欧 洲 天 文 学 会 在 葡 萄 牙 波 尔 托 市 的 召 开 的 一 个 会 议 报 告 中, 他 们 给 出 了 不 同 纬 度 万 有 引 力 常 数 的 计 算 值 计 算 结 果 表 明, 磁 场 越 强, 引 力 常 数 越 大, 地 球 上 万 有 引 力 常 数 在 南 北 两 磁 极 达 到 最 大 现 有 的 万 有 引 力 常 数 在 不 同 地 点 的 测 量 值 与 他 们 的 结 论 吻 合, 对 太 阳 的 观 测 结 果 也 与 他 们 的 理 论 相 符 科 学 家 们 早 就 发 现 要 使 太 阳 内 部 的 数 学 模 型 符 合 实 验 观 测, 他 们 不 得 不 采 用 比 公 认 数 值 更 低 的 引 力 常 数 值 引 力 虽 然 是 科 学 家 们 研 究 的 最 早 的 相 互 作 用, 但 它 同 时 也 是 科 学 家 们 了 解 得 最 少, 长 期 以 来 使 科 学 家 们 最 头 疼 的 一 种 相 互 作 用, 它 的 很 多 性 质 与 其 它 相 互 作 用 力 格 格 不 入, 与 一 些 重 要 的 物 理 理 论 如 量 子 场 论 也 不 相 容 最 近 对 宇 宙 和 星 系 的 很 多 观 测 表 明, 引 力 并 不 能 很 好 地 解 释 星 系 和 宇 宙 在 大 尺 度 范 围 的 运 动 在 修 炼 界, 人 体 起 空 的 现 象 并 不 少 见, 这 更 是 引 力 理 论 难 以 解 释 的 一 些 研 究 膜 (Brane) 理 论 的 科 学 家 认 为 引 力 也 许 并 不 是 基 本 的 相 互 作 用 也 就 是 说, 引 力 只 是 一 种 外 在 表 现, 它 的 实 质 我 们 还 没 找 到 参 考 文 献

20 1.3.2 多 维 空 间 研 究 新 进 展 : 暗 能 量 经 典 物 理 学 认 为, 宇 宙 空 间 是 三 维 的, 可 以 用 长 宽 高 来 描 述 宇 宙 中 任 何 一 个 物 体 的 位 置, 就 像 在 直 角 坐 标 系 中 可 以 用 (x,y,z) 来 描 述 任 何 一 个 点 的 位 置 一 样 在 宇 宙 中 有 无 数 的 象 银 河 系 一 样 的 星 系, 里 面 有 无 数 的 星 体, 包 括 无 数 的 恒 星 行 星 由 于 恒 星 的 质 量 远 远 大 于 行 星, 所 以 宇 宙 的 质 量 主 要 由 恒 星 决 定 然 而 现 代 科 学 发 现, 宇 宙 的 结 构 还 不 是 这 样 简 单 在 基 本 粒 子 基 本 相 互 作 用 力 等 领 域 研 究 中, 科 学 家 们 发 现, 我 们 的 宇 宙 可 能 不 是 简 简 单 单 的 一 个 三 维 空 间 超 弦 理 论 预 言 宇 宙 还 有 其 它 7 个 维 度 的 时 空 存 在, 而 膜 世 界 理 论 则 表 明 我 们 人 类 所 生 存 的 空 间 只 是 多 维 宇 宙 的 一 个 层 面 ( 膜 ) 下 面 介 绍 的 是 科 学 家 对 宇 宙 暗 能 量 (Dark Energy) 的 研 究 成 果, 从 另 一 个 角 度 对 多 维 空 间 进 行 了 探 索 宇 宙 大 爆 炸 理 论 描 述 了 大 约 150 多 亿 年 前 宇 宙 诞 生 的 初 期, 巨 大 的 能 量 使 宇 宙 急 剧 地 膨 胀 后 来 随 着 宇 宙 的 慢 慢 冷 却, 在 引 力 的 作 用 下 宇 宙 的 膨 胀 速 度 渐 渐 减 小 然 而 令 人 吃 惊 的 是, 英 国 和 澳 大 利 亚 的 天 文 学 家 们 独 立 地 发 现 了 宇 宙 膨 胀 加 速 的 新 证 据 他 们 的 研 究 结 果 刚 刚 刊 登 在 英 国 皇 家 天 文 学 会 最 新 的 月 度 期 刊 上 [1] 这 两 个 天 文 学 家 小 组 的 发 现 震 动 了 科 学 界, 因 为 人 们 一 直 认 为 宇 宙 中 的 物 质 所 产 生 的 引 力 会 使 宇 宙 的 膨 胀 减 速, 而 不 应 该 是 加 速 这 两 个 小 组 根 据 观 测 到 的 遥 远 星 系 中 的 超 新 星 ( 巨 型 的 爆 炸 的 星 体 ) 的 亮 度 推 断, 宇 宙 里 面 充 满 了 一 种 神 秘 的 暗 能 量, 正 是 这 种 暗 能 量 的 存 在 使 得 宇 宙 不 断 地 加 速 膨 胀 暗 能 量 的 概 念 最 早 是 由 爱 因 斯 坦 (Einstein) 提 出 来 的, 但 是 后 来 爱 因 斯 坦 把 提 出 这 个 概 念 说 成 是 他 科 学 生 涯 里 的 大 错 误, 因 为 它 破 坏 了 他 的 广 义 相 对 论 的 简 单 和 优 美 从 那 以 后, 暗 能 量 成 为 科 学 家 们 争 议 的 话 题 著 名 的 英 国 剑 桥 大 学 天 文 学 家 亚 瑟 斯 特 雷 艾 丁 顿 (Arthur Stanley Eddington) 相 信 暗 能 量 的 存 在, 他 认 为 暗 能 量 把 可 观 测 宇 宙 的 巨 大 与 次 原 子 粒 子 的 微 小 区 分 开 但 是 大 多 数 理 论 物 理 学 家 认 为, 暗 能 量 看 起 来 实 在 太 神 秘, 没 有 必 要, 所 以 他 们 不 愿 接 受 超 新 星 小 组 的 结 果 英 国 剑 桥 大 学 天 文 学 教 授 乔 治 艾 夫 斯 塔 休 (George Efstathiou) 领 导 的 由 27 位 天 文 学 家 组 成 的 研 究 小 组 公 布 了 他 们 发 现 的 关 于 暗 能 量 存 在 的 强 有 力 的 证 据 [2] 他 们 对 由 位 于 澳 大 利 亚 新 南 威 尔 斯 州 赛 丁 市 的 名 叫 英 澳 的 天 文 望 远 镜 拍 摄 的 巨 大 宇 宙 空 间 的 250,000 个 星 系 的 照 片 图 案 进 行 分 析 通 过 比 较 大 爆 炸 后 150 亿 年 后 的 现 在 宇 宙 的 结 构, 和 从 微 波 背 景 辐 射 中 观 测 到 的 大 爆 炸 后 30 万 年 时 宇 宙 的 结 构, 英 澳 小 组 就 能 用 简 单 的 几 何 学 原 理 来 弄 清 宇 宙 的 组 成 19

21 他 们 的 结 果 表 明, 宇 宙 充 满 了 暗 能 量, 与 以 前 超 新 星 小 组 的 结 果 完 全 一 致 艾 夫 斯 塔 休 教 授 说 : 看 来 爱 因 斯 坦 一 点 也 没 有 犯 错 --- 暗 能 量 看 来 是 存 在 的, 而 且 它 们 的 作 用 超 过 了 常 规 物 质 对 暗 能 量 的 解 释 可 能 涉 及 到 超 弦 理 论 多 维 空 间, 甚 至 涉 及 到 大 爆 炸 之 前 的 事 情 现 在 还 没 有 人 清 楚, 但 理 论 物 理 学 家 正 在 研 究 之 中 参 考 文 献 1. The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 330, No. 2, 21 February The 2dF (2-degree field) Galaxy Redshift Survey (2dFGRS). More information about the 2dFGRS is available at 多 维 空 间 研 究 新 进 展 : 膜 理 论 在 现 代 物 理 学 研 究 中, 为 了 能 够 把 万 有 引 力 和 其 它 基 本 作 用 力 统 一 起 来, 一 些 理 论 物 理 学 家 提 出, 我 们 这 个 宇 宙 可 能 只 是 多 维 空 间 的 一 个 层 面 ( 膜 ) 基 于 这 个 膜 世 界 的 概 念, 科 学 家 们 试 图 把 万 有 引 力 和 其 它 基 本 作 用 力 统 一 起 来 权 威 科 学 杂 志 自 然 2001 年 6 月 28 日 ( 第 411 卷 ) 报 导 了 膜 世 界 理 论 的 研 究 以 下 为 原 文 的 部 份 翻 译 请 设 想 一 下, 我 们 熟 悉 的 这 个 三 维 空 间 和 一 维 时 间 的 宇 宙 被 一 个 多 重 宇 宙 所 代 替, 当 然 这 超 出 了 我 们 的 经 验 现 在 设 想 这 个 多 重 宇 宙 是 以 多 层 膜 的 形 式 存 在 于 一 个 多 维 超 空 间 这 些 另 外 的 时 空 可 能 只 有 原 子 大 小, 也 可 能 无 限 的 大 我 们 也 许 永 远 也 不 能 进 入 这 些 时 空, 但 是 它 们 却 对 我 们 这 个 宇 宙 的 物 理 现 象 产 生 深 刻 的 影 响 膜 世 界 迄 今 只 是 在 理 论 物 理 学 家 脑 海 里 被 证 明 存 在 的 奇 异 世 界 虽 然 听 起 来 有 点 异 想 天 开, 实 际 上 膜 世 界 理 论 是 非 常 严 肃 认 真 的 一 个 尝 试, 去 解 决 最 令 现 代 物 理 学 家 们 苦 恼 的 问 题 : 怎 样 把 引 力 和 其 它 三 个 基 本 作 用 力 统 一 起 来 对 基 本 粒 子 和 基 本 作 用 力 特 性 的 最 流 行 的 解 释 是 标 准 模 型 其 主 要 的 缺 点 是 不 能 把 引 力 和 其 它 作 用 力 平 等 对 待 多 膜 世 界 物 理 学 创 始 人 之 一, 哈 佛 大 学 教 授 尼 玛 阿 肯 尼 - 哈 米 德 说 : 这 是 非 同 寻 常 的, 虽 然 引 力 是 最 早 发 现 的, 却 是 迄 今 了 解 最 少 的 力 与 其 它 的 夥 伴 相 比, 引 力 很 弱 比 较 两 个 电 子 之 间 的 引 力 与 电 磁 斥 力, 引 力 要 弱 10^43 倍 阿 肯 尼 - 哈 米 德 用 了 一 个 大 家 熟 悉 的 例 子 进 一 步 说 明 : 一 个 普 通 的 磁 铁 20

22 能 够 吸 起 桌 子 上 的 一 根 别 针, 尽 管 整 个 地 球 的 质 量 都 在 向 下 拉 这 根 针, 试 图 阻 止 它 被 磁 铁 吸 上 去 然 而 现 在 的 宇 宙 理 论 要 求, 在 宇 宙 大 爆 炸 后 的 一 个 很 短 时 间 内, 所 有 的 四 种 基 本 作 用 力 是 合 一 的 在 这 样 的 高 能 状 态 下, 这 些 作 用 力 随 着 宇 宙 的 冷 却, 在 互 相 分 离 之 前, 引 力 一 定 与 其 夥 伴 有 相 同 的 强 度 目 前 试 图 解 决 这 个 矛 盾 的 主 要 理 论 是 超 弦 理 论, 它 把 所 有 的 基 本 粒 子 都 用 振 动 的 一 维 弦 来 表 示 根 据 超 弦 理 论, 在 极 小 的 距 离 (10^(-35) 米 ) 之 内, 引 力 的 强 度 可 以 赶 上 其 它 夥 伴 如 果 能 探 测 这 样 小 的 范 围, 就 可 能 发 现 另 外 7 个 卷 曲 的 维 度 科 学 家 们 让 两 个 能 量 极 高 的 较 大 粒 子 互 相 碰 撞, 在 碰 撞 产 生 的 碎 片 中 寻 找 ( 新 的 ) 基 本 粒 子 如 果 超 弦 理 论 是 对 的, 那 么 要 想 探 测 引 力 的 性 质, 所 需 要 的 能 量 将 高 达 10^16 万 亿 电 子 伏 特, 而 现 在 世 界 上 最 大 的 只 有 2 万 亿 电 子 伏 特 巨 大 的 能 量 也 给 理 论 物 理 学 家 带 来 了 麻 烦 粒 子 碰 撞 实 验 表 明 : 电 磁 力 和 弱 核 力 在 1 万 亿 电 子 伏 特 能 量 时 可 以 统 一 起 来 通 过 仔 细 调 节, 标 准 模 型 可 以 适 用 于 这 个 电 弱 能 量 级 别, 但 是 无 法 解 释 观 察 到 的 弱 电 能 量 级 别 和 弦 理 论 所 预 言 的 10^16 万 亿 电 子 伏 特 之 间 的 巨 大 差 异 物 理 学 家 们 把 它 叫 做 级 别 问 题 大 多 数 理 论 物 理 学 家 试 图 通 过 引 进 超 对 称 来 解 决 级 别 问 题 这 个 理 论 提 出, 在 标 准 模 型 中 每 个 粒 子 都 有 一 个 镜 象, 它 们 具 有 不 同 的 自 旋 这 种 基 本 特 性 这 些 粒 子 的 量 子 效 应 处 于 极 高 的 能 量 级 别 (10^16 万 亿 电 子 伏 特 ), 但 是 理 论 物 理 学 家 们 发 现 : 他 们 几 乎 完 全 抵 消 掉 了, 只 剩 下 电 弱 能 量 级 别 1998 年, 在 加 州 斯 坦 福 大 学 工 作 的 阿 肯 尼 - 哈 米 德 萨 瓦 斯 迪 莫 泊 拉 斯 和 加 艾 德 瓦 里 从 另 一 角 度 考 虑 级 别 问 题 他 们 设 想 如 果 引 力 和 电 弱 力 具 有 相 同 的 能 量 级 别, 那 么 引 力 会 是 什 么 样 的 呢? 经 过 深 入 的 研 究, 阿 肯 尼 - 哈 米 德 等 提 出 了 膜 世 界 理 论, 认 为 许 许 多 多 空 间 是 以 多 层 膜 的 形 式 存 在 于 一 个 多 层 超 空 间 图 示 为 其 提 出 的 一 个 模 型 我 们 人 类 生 存 的 这 个 膜 ( 空 间 ) 是 以 折 叠 的 形 式 存 在 的, 遥 远 的 星 球 在 一 个 多 层 空 间 中 看 可 能 离 我 们 地 球 只 有 1 毫 米 的 距 离 光 波 只 能 局 限 在 膜 内 传 输, 而 引 力 却 能 够 泄 漏 到 其 它 空 间, 也 即 引 力 可 以 在 其 它 空 间 传 输 由 于 这 个 差 别, 引 力 在 我 们 这 个 空 间 看 起 来 就 非 常 弱 了 21

23 自 然 在 这 篇 报 导 中 对 膜 世 界 理 论 有 更 详 细 的 介 绍, 读 者 可 以 参 阅 现 在 膜 世 界 理 论 还 在 不 断 的 发 展 之 中, 实 验 物 理 学 家 们 正 在 用 实 验 对 膜 世 界 理 论 的 预 言 进 行 验 证 右 图 为 膜 世 界 理 论 模 型 图 事 实 上, 对 万 有 引 力 本 身, 也 有 很 多 疑 问 美 国 航 天 局 的 科 学 家 一 直 疑 惑 不 解 的 是, 他 们 发 射 的 几 个 宇 宙 飞 行 器 逐 渐 放 慢, 偏 离 按 照 万 有 引 力 定 律 所 计 算 的 轨 迹 特 别 是 对 先 驱 者 10 号 轨 迹 的 观 察 更 是 提 供 了 直 接 的 证 据 时 空 的 概 念 是 一 个 古 老 的 话 题, 然 而 人 类 对 时 空 的 认 识 的 过 程 却 是 曲 折 而 又 漫 长 到 了 近 代, 逐 渐 形 成 了 以 牛 顿 理 论 为 基 础 的 经 典 时 空 理 论 并 达 到 了 那 个 时 代 近 乎 完 美 的 程 度 然 而 在 解 释 电 磁 现 象 尤 其 是 在 解 释 光 波 传 播 时 却 遇 到 了 困 难, 不 得 不 引 入 以 太 的 概 念 而 在 实 验 中 又 观 测 不 到 以 太 漂 移 所 带 来 的 效 果, 朗 朗 的 物 理 天 空 上 蒙 上 了 一 层 乌 云 至 此, 经 典 物 理 学, 经 典 时 空 论 走 到 了 顶 点 一 九 五 年, 爱 因 思 坦 的 狭 义 相 对 论 的 提 出 打 破 了 僵 局, 提 出 了 革 命 性 的 新 的 时 空 概 念, 至 一 九 一 五 年 广 义 相 对 论 的 发 表, 人 类 对 时 空 的 认 识 进 入 了 一 个 崭 新 的 时 代 爱 因 思 坦 的 相 对 论 可 以 说 是 一 个 划 时 代 的 贡 献, 使 人 类 对 时 空 的 认 识 得 到 了 极 大 的 深 化 然 而 如 前 所 诉, 在 新 的 实 验 观 测 结 果 面 前, 爱 因 思 坦 的 相 对 论 同 样 遇 到 了 难 以 克 服 的 困 难 然 而, 时 空 真 的 像 人 们 想 像 的 那 么 复 杂 和 不 可 琢 磨 吗? 固 然 时 空 有 其 认 识 上 较 为 复 杂 的 一 面, 但 它 也 却 有 容 易 认 识 的 一 面, 问 题 在 于 采 用 什 么 样 的 思 想 和 方 法 去 认 识, 而 这 也 是 能 否 真 正 认 识 另 外 时 空 的 关 键 所 在 为 什 么 另 外 时 空 对 有 些 人 来 说 是 穿 身 而 过, 近 在 咫 尺 的 事, 而 对 诸 多 科 学 家 来 讲 却 是 难 以 望 及 的 呢! 在 中 国 素 来 有 天 人 合 一 的 思 想, 就 是 讲 人 是 宇 宙 的 一 部 分 如 此 说 来, 净 化 自 己 的 思 想 对 于 人 认 识 宇 宙 来 说 是 至 关 重 要 的 而 这 一 点, 决 不 是 靠 纯 粹 发 展 科 学 所 能 解 决 得 了 的 因 此, 更 新 观 念 也 就 成 了 认 识 另 外 时 空 的 关 键 所 在 了 科 学 杂 志 介 绍 多 维 空 间 的 存 在 在 普 通 人 对 另 外 空 间 的 存 在 还 或 信 或 疑 的 时 候, 大 多 数 物 理 学 家 已 经 逐 渐 地 接 受 了 它 科 学 (Science ) 杂 志 在 今 年 五 月 第 296 卷 上 发 表 了 一 篇 题 为 时 空, 卷 曲 的 膜 和 隐 藏 的 维 度 的 综 述 性 文 章, 简 要 地 介 绍 了 多 维 空 间 的 概 念 如 果 有 人 问, 在 环 视 四 周 时 你 能 看 到 多 少 个 维 度, 任 何 人 都 会 回 答 四 个 : 三 个 空 间 维 度 和 一 个 时 间 维 度 的 确, 四 个 数 字 就 足 以 描 述 和 确 定 任 何 发 生 在 宇 宙 空 间 的 事 物 了 但 是 为 什 么 是 四 个 呢? 四 这 个 数 字 来 自 何 处? 在 西 方 科 学 史 上, 科 学 家 们 都 认 22

24 为 这 没 有 什 么 好 问 的, 时 空 本 来 就 只 有 四 个 维 度 然 而, 当 八 十 七 年 前, 爱 因 斯 坦 的 广 义 相 对 论 把 四 个 维 度 合 并 在 一 起, 形 成 了 时 空 这 个 概 念 的 时 候, 科 学 家 才 意 识 到 时 间 和 空 间 并 不 是 绝 对 的, 宇 宙 实 际 上 是 有 涨 落, 可 延 展 的, 它 可 以 象 橡 皮 球 一 样 被 拉 长, 压 缩, 弯 曲, 在 某 些 地 方 空 间 甚 至 可 以 把 自 己 卷 曲 成 诸 如 黑 洞 这 样 的 奇 异 天 体 文 章 说, 在 研 究 宇 宙 结 构 的 演 变 时, 科 学 家 们 发 现, 人 们 没 有 任 何 理 由 说 时 空 必 须 是 四 维 的, 并 且 从 数 学 的 角 度 来 说, 多 维 的 时 空 更 容 易 被 描 述 那 么 他 们 为 什 么 不 应 该 存 在 呢? 实 际 上, 和 很 多 人 的 直 觉 相 反, 许 多 物 理 学 家 已 经 证 明 了 多 维 时 空 的 存 在 不 仅 是 可 能 的, 而 且 为 了 保 持 对 时 空 描 述 的 一 致 性, 它 们 必 须 存 在 举 例 来 说, 在 二 十 世 纪 七 十 年 代, 为 了 把 相 对 论 和 量 子 力 学 统 一 在 一 起, 物 理 学 家 们 发 明 了 当 代 物 理 学 中 最 尖 端 的 超 弦 理 论, 在 这 个 理 论 中, 构 成 我 们 宇 宙 的 最 基 本 的 粒 子 是 一 些 被 称 之 为 弦 的 极 微 小 的 亚 原 子 物 体 弦 论 同 时 告 诉 人 们, 我 们 生 活 的 这 个 空 间 实 际 上 应 该 至 少 有 十 个 维 度, 其 他 六 维 紧 紧 地 卷 缩 在 一 起, 由 于 其 极 为 微 小, 人 们 无 法 用 通 常 的 方 法 探 测 到 它 们 文 章 认 为, 人 们 之 所 以 感 觉 不 到 多 维 空 间 的 存 在, 是 因 为 人 们 的 视 场 (Field of View ) 被 限 制 在 一 个 低 维 的 膜 中, 而 这 个 低 维 的 膜 被 镶 嵌 在 更 高 维 的 膜 中 这 些 膜 之 间 一 次 又 一 次 的 激 烈 碰 撞 产 生 了 一 系 列 的 大 爆 炸, 从 而 演 化 出 多 重 宇 宙 结 构 来 在 此 之 前, 一 篇 发 表 在 自 然 杂 志 2001 年 6 月 第 411 卷 的 文 章 也 同 样 认 为, 我 们 这 个 宇 宙 只 是 多 维 空 间 的 一 层 膜, 多 重 的 宇 宙 是 以 多 层 膜 的 形 式 存 在 于 一 个 多 维 的 超 空 间 中 这 些 另 外 的 时 空 可 能 只 有 原 子 大 小, 也 可 能 无 限 大, 我 们 可 能 探 测 不 到 它 们 的 存 在, 但 它 们 却 对 我 们 这 个 宇 宙 的 物 理 现 象 产 生 深 刻 的 影 响 西 方 科 学 到 了 现 代 才 逐 渐 认 识 到 了 多 维 时 空 的 存 在, 而 在 我 们 古 老 的 东 方, 尤 其 是 在 修 炼 人 的 眼 里, 多 维 时 空 早 已 经 不 是 什 么 新 鲜 的 概 念 了 历 史 上 有 许 多 记 载, 修 炼 的 人 能 够 看 到 另 外 空 间 中 存 在 的 物 体 生 命, 甚 至 有 些 修 炼 人 自 己 还 能 够 遁 入 另 外 的 空 间 中 当 代 科 学 的 许 多 发 现, 诸 如 遥 视 等 特 异 功 能 也 都 一 再 证 实 了 这 一 点 看 来, 要 真 正 认 识 多 维 时 空 的 结 构 与 特 性, 人 们 不 仅 需 要 现 代 科 学, 而 且 也 需 要 在 古 代 东 方 的 修 炼 文 化 中 寻 求 更 深 刻 的 智 慧 参 考 文 献 1. Ian Osborne, Linda Rowan, and Robert Coonts (2002) Spacetime, Warped Branes, and Hidden Dimensions, Science Vol.296, May 24, 2002, pp Nature, June 28, 2001 Vol

25 1.3.5 多 维 空 间 研 究 新 进 展 : 微 观 黑 洞 人 类 对 黑 洞 的 经 典 设 想 是 一 个 遥 远 庞 大 的 不 发 光 天 体, 吞 噬 经 过 它 周 围 的 任 何 物 质, 甚 至 包 括 光 线 近 来 有 些 物 理 学 家 提 出 了 可 能 存 在 的 另 一 种 形 式 的 黑 洞, 即 一 种 极 其 微 小 轻 微 形 式 的 微 观 黑 洞 当 极 其 高 能 量 的 宇 宙 射 线 与 大 气 层 气 体 分 子 碰 撞 时 产 生 它 随 即 立 即 衰 变, 产 生 无 害 的 次 级 粒 子, 穿 落 到 地 面, 穿 过 我 们 的 身 体 这 一 猜 想 若 被 证 实, 也 将 会 证 实 物 理 学 界 另 一 种 看 起 来 更 加 难 以 置 信 的 理 论, 认 为 除 了 我 们 熟 悉 的 4 维 时 空, 还 有 其 它 可 被 观 测 的 多 维 空 间 自 1970 年 以 来, 随 着 超 弦 理 论 的 发 展, 人 们 对 多 维 空 间 的 兴 趣 日 增 但 其 他 维 空 间 在 超 弦 理 论 中 是 如 此 的 微 小, 以 致 现 有 的 技 术 不 可 能 探 测 到 它 约 4 年 前,3 个 理 论 物 理 学 家 ( 斯 坦 福 大 学 理 论 物 理 学 家 Savas Dimopoulos et.al.) 大 胆 提 出, 也 许 一 些 其 他 维 空 间 没 有 被 完 全 禁 闭, 甚 至 某 一 维 空 间 尺 度 会 大 到 半 径 1mm 这 一 理 论 的 提 出 不 仅 使 微 观 黑 洞 的 形 成 成 为 可 能, 而 且 也 为 人 们 寻 找 其 他 维 空 间 找 到 了 一 条 可 能 的 方 法 因 为 在 大 的 其 它 维 空 间, 物 体 间 的 吸 引 力 会 变 得 异 常 强 大, 甚 至 可 能 会 把 物 质 和 能 量 压 缩 到 塌 陷 成 为 一 个 微 观 黑 洞! 而 微 观 黑 洞 若 被 实 验 探 测 到, 也 就 等 于 证 明 了 其 它 维 空 间 的 存 在 一 些 研 究 人 员 已 开 始 寻 找 微 观 黑 洞 存 在 的 可 能 迹 象, 即 微 观 黑 洞 在 大 气 层 引 起 的 特 殊 粒 子 簇 射 2002 年 1 月 14 日 的 Physical Review Letters 上 麻 省 理 工 学 院 理 论 物 理 学 家 Jonathan L. Feng 和 他 的 同 事 估 算 地 球 大 气 层 每 分 钟 产 生 几 个 微 观 黑 洞 新 的 宇 宙 射 线 探 测 器 正 在 阿 根 挺 建 造, 预 计 每 年 探 测 到 几 十 个 微 观 黑 洞 事 例 下 一 个 可 能 发 现 微 观 黑 洞 的 地 方 是 预 计 2007 年 开 始 运 行 的 欧 洲 日 内 瓦 新 的 强 子 对 撞 机 (Large Hadron Collider), 在 那 里 极 高 能 量 的 质 子 对 头 碰 撞 后, 将 可 能 产 生 微 观 黑 洞 Savas Dimopoulos 和 他 的 同 事 在 2001 年 10 月 15 日 的 Physical Review Letters 预 言, 欧 洲 日 内 瓦 强 子 对 撞 机 将 可 能 会 每 秒 产 生 一 个 微 观 黑 洞! 去 年 秋 天, 另 外 几 个 研 究 人 员 也 独 立 的 得 出 类 似 的 结 论 其 实, 目 前 人 类 对 微 观 黑 洞 及 其 它 维 空 间 的 认 识 还 停 留 在 理 论 探 索 阶 段, 更 不 用 说 再 去 推 测 其 它 维 空 间 的 物 质 的 构 成 及 其 运 行 规 律 了 多 维 空 间 也 许 将 很 快 不 再 是 幻 想 它 将 打 开 现 有 科 学 的 思 维 框 架, 使 人 类 对 这 个 客 观 世 界 的 认 识 发 生 根 本 的 变 化 24

26 参 考 文 献 1. Dimopoulos, S., and G. Landsberg Black holes at the Large Hadron Collider. Physical Review Letters 87(Oct. 15):e Abstract available at 2. Feng, J.L., and A.D. Shapere Black hole production by cosmic rays. Physical Review Letters 88(Jan. 14):e Abstract available at 3 Weiss, P. The Black Hole Next Door, Science News Vol. 161, No. 12 (March 23, 2002). Available at 海 市 蜃 楼 奇 观 向 人 们 展 示 另 外 空 间 的 真 实 存 在 最 近 几 个 月 来 中 国 大 陆 很 多 地 方 出 现 了 海 市 蜃 楼 奇 观 海 市 蜃 楼 到 底 是 怎 么 回 事 呢? 一 般 人 认 为 海 市 蜃 楼 是 一 种 的 大 气 折 射 现 象, 可 是 这 一 解 释 不 能 让 人 们 信 服 随 着 科 学 的 不 断 发 展, 人 们 也 开 始 认 识 到 我 们 人 类 所 存 在 的 空 间 并 不 是 宇 宙 中 唯 一 存 在 的 空 间, 还 有 另 外 空 间 的 存 在, 另 外 空 间 也 有 物 质 生 命 的 存 在, 只 是 一 般 情 况 下 肉 眼 看 不 见 海 市 蜃 楼 其 实 就 是 另 外 空 间 的 真 实 体 现, 也 就 是 说 另 外 空 间 的 景 象 阴 差 阳 错 地 闪 现 在 我 们 这 个 肉 眼 所 能 看 到 的 空 间 中 来 了 山 东 蓬 莱 连 续 出 现 两 次 海 市 蜃 楼 奇 观 2002 年 日 10 时 10 月 25 日 13 时, 山 东 蓬 莱 市 蓬 莱 阁 以 北 海 面 两 次 出 现 海 市 蜃 楼 蓬 莱 阁 北 面 的 长 山 列 岛, 除 南 北 长 山 岛 以 外 均 发 生 变 形 : 大 小 黑 山 岛 大 竹 山 岛 两 头 翘 起, 如 同 海 龟 遨 游 海 上 ; 大 岛 之 间 的 海 平 面 上, 出 现 几 个 虚 幻 的 小 岛 屿, 形 状 不 断 发 生 变 化 ; 车 由 岛 等, 则 如 同 一 个 个 圆 球 漂 浮 在 海 上 近 百 里 的 海 面 上, 各 种 岛 屿 千 姿 百 态 变 幻 莫 测 虚 实 难 辨 两 次 海 市 蜃 楼 分 别 持 续 70 分 钟 和 150 分 钟 天 津 市 区 出 现 罕 见 的 海 市 蜃 楼 天 津 市 区 出 现 罕 见 的 海 市 蜃 楼 25

27 2002 年 7 月 17 日 日 下 午 4 时 57 分, 天 津 市 东 南 方 向 地 平 线 处 的 空 中, 隐 约 飘 浮 着 几 幢 建 筑 物, 大 约 15 分 钟 后 又 消 失 在 人 们 的 视 线 中 青 岛 惊 现 海 市 蜃 楼 2002 年 7 月 4 日 下 午 7 时 左 右, 青 岛 王 朝 大 酒 店 对 面 的 海 面 上 出 现 了 海 市 蜃 楼 海 面 上 出 现 了 一 片 现 代 化 的 海 港, 吊 杆 林 立, 灯 火 闪 耀, 亦 幻 亦 真, 让 人 真 假 难 辨, 煞 是 好 看 青 岛 惊 现 海 市 蜃 楼 河 南 林 州 太 行 大 峡 谷 隧 道 出 现 海 市 蜃 楼 6 月 4 日, 海 市 蜃 楼 出 现 在 了 河 南 林 州 市 的 太 行 大 峡 谷 隧 道 站 在 隧 道 东 口 向 东 南 方 向 望 去, 天 空 中 的 云 间 呈 现 出 连 绵 不 断 的 群 山, 山 势 或 巍 峨 险 峻, 或 低 缓 秀 丽, 山 顶 仿 佛 与 隧 道 口 持 平, 目 测 高 度 有 五 六 百 米 海 市 蜃 楼 从 上 午 8 时 一 直 持 续 到 11 时 重 庆 两 处 惊 现 海 市 蜃 楼 2002 年 5 月 15 日 早 上 8 时 20 分, 在 重 庆 江 北 区 方 向 的 半 空 中, 出 现 了 一 个 美 不 胜 收 的 渝 中 半 岛 : 鹅 岭 - 枇 杷 山 山 脉, 万 豪 大 都 会 等 标 志 性 建 筑, 甚 至 建 筑 工 地 上 的 3 台 塔 吊 纤 毫 毕 现 被 复 制 到 了 半 空 中 好 景 不 长, 到 8 时 50 分, 浓 雾 渐 起, 半 空 中 的 渝 中 区 消 失 在 雾 中 2002 年 5 月 15 日 8 时 40 分 左 右, 从 大 佛 寺 大 桥 到 北 部 新 城 到 杨 家 坪, 一 个 环 形 的 雾 状 图 象 湿 淋 淋 地 在 空 中 显 现 里 面 群 山 连 绵, 苍 松 翠 柏, 还 有 一 座 八 面 玲 珑 的 八 角 塔, 活 脱 脱 一 幅 中 国 水 墨 山 水 画 大 约 过 了 18 分 钟, 随 着 长 江 上 的 大 雾 和 远 处 的 雾 越 来 越 大, 那 飘 渺 如 蓬 莱 仙 境 的 山 水 画 才 慢 慢 消 失 了 26

28 1.3.7 科 学 家 谈 多 世 界 的 存 在 当 我 们 仰 望 星 空 的 时 候 可 会 想 到, 在 这 大 穹 之 中 实 际 上 有 无 限 多 个 世 界 同 时 存 在, 相 互 平 行 地 演 变 着, 我 们 每 一 个 人 都 同 时 生 活 在 这 无 限 多 个 世 界 中, 做 着 不 同 的 事 情, 而 所 有 的 物 体 在 每 一 个 的 世 界 中 也 都 有 其 特 定 的 存 在 和 演 化 形 式 这 听 起 来 就 像 是 科 幻 小 说, 然 而 这 正 是 量 子 力 学 的 多 世 界 理 论 (Many Worlds Theory) 的 中 心 内 容 这 个 理 论 是 由 普 林 斯 顿 大 学 的 物 理 学 博 士 艾 佛 雷 特 (Hugh Everett ) 在 1957 年 首 先 提 出 来 的, 而 后 被 美 国 最 著 名 的 宇 宙 物 理 学 家, 相 对 论 专 家, 二 战 时 期 研 制 原 子 弹 的 曼 哈 顿 计 划 和 氢 弹 计 划 的 主 持 人 之 一 的 约 翰. 惠 勒 (John Wheeler ) 教 授 所 进 一 步 发 展 在 其 后 的 五 十 年 当 中, 这 一 理 论 吸 引 了 一 代 又 一 代 的 物 理 学 家 致 力 其 中, 英 国 牛 津 大 学 著 名 的 的 戴 维 德 伊 池 (David Deutsch ) 教 授 正 是 其 中 的 代 表 人 物 德 伊 池 教 授 被 誉 为 世 界 理 论 物 理 学 界 领 袖 之 一 2001 年 9 月, 美 国 著 名 的 发 现 杂 志 (Discover ) 刊 登 了 对 他 的 专 访 文 章 在 文 章 中, 德 伊 池 教 授 为 记 者 简 要 的 介 绍 了 多 世 界 存 在 的 概 念 自 二 十 世 纪 初, 量 子 物 理 学 家 们 发 现, 诸 如 电 子, 质 子 等 所 有 的 微 观 粒 子, 都 有 一 个 奇 怪 的 性 质 : 在 同 一 个 时 刻, 它 可 以 既 在 这 里 又 在 那 里, 也 就 是 说 一 个 微 观 粒 子 同 时 存 在 于 在 空 间 中 的 许 多 位 置 上, 就 像 它 们 有 分 身 术 一 样, 但 是 当 我 们 真 正 去 观 测 它 时, 又 却 只 能 在 一 个 位 置 上 找 到 它 这 和 我 们 日 常 生 活 中 的 经 验 是 大 相 径 庭 的, 也 使 所 有 的 物 理 学 家 都 大 惑 不 解 人 们 提 出 了 很 多 理 论 来 解 释 这 一 现 象, 但 是 严 格 来 说 在 数 学 上 都 站 不 住 脚 直 到 二 十 世 纪 五 十 年 代, 多 世 界 理 论 的 提 出 才 解 决 了 这 一 问 题 多 世 界 理 论 认 为, 实 际 上 有 无 限 多 个 世 界, 空 间 中 有 多 少 个 位 置, 就 有 多 少 个 世 界 在 这 些 世 界 的 每 一 个 中, 微 观 粒 子 都 有 一 个 确 定 的 位 置, 所 以 看 起 来 就 像 是 粒 子 在 空 间 每 一 个 位 置 上 都 存 在 一 样 我 们 每 做 一 次 测 量, 就 是 从 这 无 限 多 个 世 界 中 选 择 出 一 个 世 界, 粒 子 在 那 个 世 界 中 的 位 置 就 是 我 们 真 正 测 量 到 的 位 置 德 伊 池 教 授 认 为, 量 子 力 学 的 这 一 理 论 不 仅 适 用 于 微 观 世 界, 而 且 适 用 于 宏 观 世 界 的 每 一 个 层 面 因 为 所 有 的 宏 观 物 体, 包 括 我 们 自 己 都 是 由 这 些 微 观 粒 子 构 成 的, 既 然 在 微 观 领 域, 有 无 数 的 实 验 证 实 了 量 多 世 界 理 论 认 为, 牛 津 大 学 的 学 生, 包 括 我 们 其 他 人, 都 在 无 数 个 世 界 者 存 在 着 副 本, Discover ( 发 现 ) 供 图 27

29 子 力 学 的 可 靠 性, 那 么 在 宏 观 领 域, 它 也 同 样 应 该 适 用 教 授 说, 我 们 每 一 个 人 也 都 同 时 存 在 于 不 同 的 空 间 中, 即 使 我 们 自 己 意 识 不 到 这 一 点 实 际 上 不 仅 是 每 一 个 人, 而 且 这 个 地 球, 甚 至 整 个 宇 宙 都 有 无 数 的 分 身, 他 们 同 时 存 在 于 无 数 宏 大 的 世 界 中, 在 每 一 个 世 界 中 都 有 其 特 定 的 演 变 形 式 所 以 单 一 世 界 的 概 念 实 际 上 是 错 误 的 在 通 常 情 况 下, 我 们 是 感 觉 不 到 多 个 世 界 存 在 的, 我 们 也 几 乎 无 法 知 道 在 另 外 的 时 空 中, 我 们 另 外 的 自 己 在 做 什 么 但 是 如 果 精 心 控 制 实 验 条 件, 我 们 可 以 在 诸 如 双 缝 衍 射 等 实 验 中, 瞥 见 多 个 世 界 存 在 的 蛛 丝 马 迹 德 伊 池, 这 位 理 论 物 理 学 界 的 大 师 级 人 物, 认 为 这 一 理 论 是 对 量 子 力 学 中 奇 怪 现 象 的 唯 一 解 释 因 为 它 基 于 严 密 的 数 学 方 程, 和 大 量 试 验 结 果 在 不 同 的 世 界 中, 我 们 可 能 做 着 不 同 的 事 情, 在 一 个 世 界 中 我 们 穿 过 了 这 道 门, 在 另 一 个 世 界 中, 我 们 的 一 个 副 本 留 在 了 门 的 这 一 边 Discover( 发 现 ) 供 图 在 文 章 的 最 后, 德 伊 池 教 授 批 评 了 某 些 物 理 学 家 之 所 以 不 能 接 受 多 世 界 理 论, 是 因 为 他 们 不 敢 改 变 传 统 的 观 念 去 思 维, 只 是 出 于 实 用 主 义 的 考 虑 而 应 用 量 子 力 学, 而 不 去 真 正 思 考 他 们 每 天 都 在 用 的 方 程 式 后 面 真 正 的 意 义 是 什 么 德 伊 池 说, 这 就 像 当 年 人 们 不 相 信 地 球 是 围 绕 着 太 阳 转 一 样, 如 果 拒 绝 用 多 世 界 的 眼 光 看 事 物, 人 们 就 永 远 不 会 对 宇 宙 有 更 新 和 更 深 刻 的 认 识 参 考 文 献 DISCOVER Vol. 22 No. 9 (September 2001) 美 国 科 学 家 认 为 宇 宙 可 能 有 无 数 个 美 国 天 文 学 家 最 近 提 出 各 种 有 关 宇 宙 的 现 代 理 论, 包 括 所 谓 多 重 宇 宙 (multiverse) 概 念, 指 称 宇 宙 在 第 一 次 大 爆 炸 后 还 在 彼 此 不 断 大 爆 炸, 形 成 无 数 宇 宙 空 间 为 什 么 是 三 度 空 间, 而 不 是 二 度 空 间 十 度 空 间 或 廿 五 度 空 间? 光 速 为 什 么 远 快 于 音 速? 为 什 么 原 子 远 小 于 星 球? 我 们 的 宇 宙 为 什 么 这 么 老? 是 否 还 有 其 他 里 面 一 切 事 务 都 跟 我 们 宇 宙 不 同 的 宇 宙? 这 些 是 科 学 家 们 提 出 和 探 讨 的 问 题 28

30 一 个 世 纪 前, 科 学 家 还 认 为 整 个 宇 宙 不 过 是 银 河 中 数 十 亿 颗 星 球 和 星 云, 而 现 在 的 天 文 学 家 已 经 知 道 宇 宙 中 有 无 数 类 似 银 河 系 的 星 系 根 据 天 文 观 察, 无 法 侦 测 出 的 黑 暗 能 量 占 宇 宙 质 能 的 三 分 之 二, 约 为 物 质 的 两 倍 一 些 天 文 学 家 提 出, 宇 宙 是 以 等 比 级 数 无 尽 的 扩 张, 像 小 宇 宙 在 黑 洞 中 孵 化 一 样 也 有 人 认 为 宇 宙 在 虚 无 中 漂 浮, 有 时 与 第 五 度 空 间 相 撞 美 国 宾 州 大 学 天 文 学 家 泰 马 克 说, 至 少 有 四 种 宇 宙 圣 塔 巴 巴 拉 加 州 大 学 理 论 物 理 研 究 所 的 博 钦 斯 基 教 授 最 近 说, 基 本 弦 理 论 可 能 有 十 的 六 十 次 方 种 的 解 释, 人 类 今 天 所 存 在 的 宇 宙 可 能 是 其 中 一 套 比 较 友 善 的 组 合 麻 省 理 工 学 院 教 授 古 斯 根 据 现 代 粒 子 物 理 理 论 指 出, 宇 宙 在 太 初 时 因 为 空 间 所 具 有 的 反 引 力 发 生 短 暂 的 超 级 大 爆 炸 古 斯 和 史 丹 佛 大 学 的 林 德 塔 虎 脱 大 学 的 维 伦 金 普 林 斯 顿 大 学 的 史 坦 哈 都 认 为, 这 种 膨 胀 只 要 开 始, 就 会 无 限 制 重 复, 造 成 无 数 的 宇 宙 参 考 文 献 科 学 家 : 人 的 宇 宙 学 原 理 越 来 越 受 尊 重 在 沉 寂 了 二 十 多 年 之 后, 一 个 被 称 之 为 人 择 原 理 ( 另 名 人 的 宇 宙 学 原 理 ) 的 宇 宙 学 理 论 又 重 新 引 起 了 科 学 家 们 的 重 视 据 欧 洲 物 理 学 权 威 刊 物 物 理 世 界 (Physics World ) 报 道, 来 自 世 界 各 国 的 物 理 和 宇 宙 学 家 们 于 2001 年 八 月 底 在 英 国 剑 桥, 召 开 了 一 个 名 为 基 础 物 理 和 宇 宙 学 中 的 人 择 原 理 的 科 学 会 议 报 道 说, 这 个 由 泰 普 莱 顿 基 金 会 (Templeton Foundation) 提 供 支 持 的 学 术 会 议 在 欧 洲 学 术 界 引 起 了 热 烈 反 响, 越 来 越 多 的 著 名 物 理 学 家 对 此 理 论 产 生 了 兴 趣 人 择 原 理 (anthropic principle) 是 受 当 时 最 著 名 的 物 理 学 家 之 一, 诺 贝 尔 奖 获 得 者 迪 拉 克 (P.Dirac) 的 启 发, 在 20 世 纪 60 年 代 由 普 林 斯 顿 大 学 的 物 理 学 教 授 罗 伯 特 迪 克 (Robert Dicke ) 率 先 提 出, 后 来 又 被 以 剑 桥 的 布 兰 登 卡 特 (Brandon Carter) 为 代 表 的 一 批 物 理 学 家 和 宇 宙 学 家 所 发 展 的 这 个 理 论 认 为, 宇 宙 现 在 的 状 态, 特 别 是 在 靠 近 地 球 周 围 的 一 些 宇 宙 常 数, 之 所 以 是 现 在 这 个 样 子, 是 因 为 在 星 系 29

31 中 最 终 将 要 产 生 人, 换 句 话 说, 如 果 宇 宙 中 不 需 要 有 人 类 的 出 现 的 话, 那 么 我 们 从 地 球 上 观 察 到 的 宇 宙 将 不 会 是 现 在 这 个 样 子 对 人 类 来 说, 地 球 是 一 个 格 外 殷 勤 好 客 的 地 方, 它 有 着 丰 富 的 水 分, 和 一 个 恰 巧 处 于 水 呈 液 态 状 的 狭 窄 范 围 之 内 的 平 均 温 度 如 果 地 球 象 火 星 那 样 寒 冷 和 干 燥, 或 者 如 果 它 有 象 金 星 那 样 蒸 腾 的 腐 蚀 性 大 气, 就 不 会 有 智 能 生 命 的 产 生 想 象 一 个 完 全 不 同 于 人 们 所 观 测 到 的 星 系 是 非 常 容 易 的, 例 如, 改 变 某 些 物 理 常 数 的 大 小, 就 可 以 引 出 一 个 可 能 的 星 系 来, 在 那 里 比 氢 更 重 的 元 素 决 不 会 形 成, 或 者 那 里 所 有 的 恒 星 都 是 大 的, 热 的, 和 短 命 的, 在 这 样 想 象 出 的, 可 能 的 星 系 中 出 现 人 类 的 可 能 性 几 乎 为 零 而 科 学 家 们 认 为, 正 是 在 我 们 这 个 真 实 的 星 系 中 将 会 有 人 类 的 存 在, 才 对 星 系 产 生 和 发 展 的 诸 多 可 能 性 加 以 了 选 择, 也 正 是 因 为 要 产 生 人 类, 星 系 中 的 诸 多 物 理 规 律 才 被 选 择 成 了 现 在 这 个 样 子 这 个 理 论 是 完 全 和 进 化 论 背 道 而 驰 的, 进 化 论 认 为 人 是 物 竞 天 择, 不 断 改 变 自 身 去 适 应 环 境 的 产 物, 而 人 择 原 理 认 为, 是 为 了 适 应 人 类 的 最 终 出 现, 星 系 才 具 有 现 在 这 样 一 个 能 让 人 生 存 的 的 状 态 人 择 原 理 的 论 证 方 式 也 不 同 于 一 般 的 演 绎 推 理 演 绎 理 论 是 由 一 个 体 系 的 初 始 条 件, 和 它 的 自 然 规 律 开 始, 然 后 推 导, 预 言 体 系 以 后 的 情 况 而 在 宇 宙 学 这 里, 演 绎 理 论 遇 到 了 极 大 的 困 难, 因 为 星 系 的 初 始 条 件 是 根 本 不 可 知 的, 而 且 在 它 诞 生 的 初 期, 所 起 作 用 的 物 理 规 律 也 是 极 为 不 确 定 的 那 么 对 于 它 以 后 发 展 来 说, 唯 一 的 一 个 约 束 条 件 就 是, 它 以 后 必 须 得 适 合 人 类 生 存 在 人 择 理 论 被 提 出 的 初 期, 科 学 家 们 只 是 因 为 它 本 身 具 有 的 自 洽 性 而 接 受 了 它, 它 很 好 地 符 合 了 现 有 的 物 理 理 论, 在 数 学 上 无 懈 可 击, 但 是 却 没 有 更 多 的 实 验 可 以 进 一 步 证 实, 所 以 渐 渐 被 人 冷 落 但 近 些 年 来, 由 于 大 量 实 验 证 据 和 天 文 现 象 被 发 现, 诸 如 微 波 背 景 辐 射, 遥 远 星 系 的 退 行, 宇 宙 的 各 向 同 性, 科 学 家 们 又 重 新 审 视 了 象 哈 勃 年 龄, 引 力 耦 合 常 数, 重 粒 子 数 等 宇 宙 常 数 之 间 的 关 系, 人 们 发 现 人 择 原 理 在 实 验 上 也 是 合 理 的 正 如 英 国 伦 敦 大 学 数 学 科 学 系 的 科 学 家 波 奈 德 卡 尔 博 士 (Bernard Carr the Astronomy Unit, School of Mathematical Sciences, Queen Mary, University of London, UK.) 所 说 人 择 原 理 正 飞 快 地 在 学 术 界 受 到 越 来 越 多 的 尊 重 大 量 的 证 据 表 明 达 尔 文 的 进 化 论 是 漏 洞 百 出 的, 它 也 被 越 来 越 多 的 科 学 家 所 质 疑, 而 人 择 原 理 更 是 从 物 理 学 的 角 度 证 实 了 人 类 其 实 并 非 是 进 化 的 产 物, 早 在 星 系 诞 生 的 初 期, 就 已 经 注 定 了 人 类 的 产 生 和 存 在 了, 而 星 系 之 所 以 是 现 在 这 个 样 子, 也 正 是 为 了 30

32 以 后 人 类 的 生 存 其 实 人 择 原 理 并 不 是 一 个 什 么 新 鲜 的 概 念, 在 修 炼 界, 人 们 早 就 认 识 到, 人 类 实 际 上 是 由 更 高 级 的 生 命 出 于 慈 悲 而 创 造 出 来 的, 而 为 了 人 类 能 够 生 存, 在 造 人 的 同 时, 高 级 生 命 也 开 创 了 地 球 和 银 河 系 这 样 的 一 个 刚 好 能 够 使 人 类 居 住 的 自 然 环 境, 事 实 上 这 也 就 是 人 择 原 理 背 后 的 真 正 原 因 参 考 文 献 The Anthropic Principle, Dr. George Gale, University of Missouri-Kansas city 科 学 1980, No 物 理 学 家 提 出 关 于 更 深 层 次 存 在 的 理 论 近 几 年 来, 在 许 多 领 域 发 现 的 许 多 奇 妙 的 现 象 足 使 更 多 的 科 学 家 重 新 思 考 物 理 学 中 一 些 基 本 问 题 其 中 对 量 子 力 学 的 非 决 定 性 起 源 就 是 这 样 的 问 题 之 一 这 个 问 题 曾 经 是 上 世 纪 物 理 学 界 两 大 泰 斗 爱 因 斯 坦 和 玻 尔 争 论 的 核 心 爱 因 斯 坦 认 为 它 起 源 于 我 们 对 量 子 系 统 的 信 息 了 解 不 完 全 所 致, 世 界 在 本 质 上 是 决 定 性 的, 所 以 量 子 力 学 只 是 一 种 过 渡 的 理 论 而 玻 尔 认 为 世 界 本 来 就 是 不 确 定 性 的, 因 此 量 子 力 学 并 没 有 什 么 不 妥 为 解 决 这 个 问 题, 荷 兰 著 名 的 物 理 学 家 1999 诺 贝 尔 物 理 奖 得 主 盖 拉 德 达 霍 夫 特 (Gerard 't Hooft) 提 出 了 在 我 们 能 够 直 接 接 触 的 世 界 之 外 存 在 着 更 深 层 次 存 在 的 观 点 自 然 杂 志 网 络 版 在 2003 年 1 月 8 日 撰 文 介 绍 了 他 的 理 论 许 多 对 现 行 量 子 力 学 理 论 不 满 意 的 科 学 家 为 解 决 这 个 问 题 曾 经 提 出 过 不 少 理 论, 其 中 最 著 名 的 理 论 要 数 隐 变 量 理 论 但 在 上 个 世 纪 八 十 年 代 的 一 个 实 验 结 果 否 定 了 这 种 理 论 盖 拉 德 达 霍 夫 特 教 授 认 为 问 题 的 关 键 是 信 息 的 丢 失 他 的 理 论 认 为 在 极 微 观 -- 普 朗 克 尺 度 下, 比 原 子 核 还 小 很 多 万 亿 倍 的 微 观 中 存 在 着 关 于 世 界 的 全 部 信 息 但 是 信 息 丢 失 得 非 常 快, 到 了 要 对 系 统 进 行 测 量 时, 我 们 只 有 少 得 可 怜 的 信 息 可 以 利 用, 就 好 象 现 在 的 考 古 学 家 对 古 巴 比 伦 人 所 拥 有 的 知 识 一 样, 我 们 只 能 说 系 统 也 许 是 怎 样 的 他 说, 与 通 常 的 观 念 相 反, 构 建 一 个 和 量 子 力 学 的 预 言 结 果 一 模 一 样 的 决 定 论 理 论 并 不 困 难 31

33 关 于 量 子 力 学 的 这 一 争 论 的 根 源 归 结 于 量 子 力 学 中 的 非 定 域 (Non-local) 行 为 量 子 力 学 认 为 对 相 关 联 的 粒 子 系 统 中 的 任 何 一 个 进 行 测 量 或 扰 动 能 够 瞬 时 地 干 扰 到 系 统 中 的 其 它 粒 子, 这 种 非 定 域 现 象 被 称 为 量 子 纠 缠 它 明 显 违 反 了 相 对 论 中 的 不 存 在 超 光 速 的 推 论 但 是 1997 年 的 一 个 实 验 证 实 微 观 粒 子 的 这 种 神 秘 联 系 确 实 存 在, 它 是 最 近 非 常 热 门 的 量 子 夸 时 空 传 输 研 究 的 基 础 在 达 霍 夫 特 教 授 的 理 论 中 这 种 量 子 纠 缠 现 象 仍 然 存 在, 而 且 通 过 一 种 微 妙 的 方 式 发 生 作 用 理 论 物 理 学 家 理 查 德 吉 尔 (Richard Gill) 认 为 这 一 理 论 值 得 物 理 学 家 们 给 以 关 注 但 同 时 他 也 悲 观 地 指 出 因 为 普 朗 克 尺 度 远 远 小 于 现 今 任 何 实 验 手 段 能 达 到 的 分 辨 率 极 限, 对 理 论 的 实 验 检 验 可 能 永 远 都 不 可 能, 这 一 切 对 现 代 科 学 来 说 可 能 永 远 是 个 迷 现 代 科 学 的 很 多 理 论 如 弦 论, 膜 论 等 都 推 测 存 在 其 它 的 时 空 或 者 维 度, 同 时 也 都 认 为 从 实 验 上 验 证 这 些 时 空 的 存 在 不 可 逾 越 的 困 难, 主 要 原 因 是 要 验 证 这 些 需 要 粒 子 的 能 量 非 常 高 在 可 预 见 的 将 来, 人 类 依 靠 现 代 科 学 技 术 无 从 达 到 这 样 的 能 量 无 独 有 偶, 修 炼 界 一 直 肯 定 存 在 其 它 的 时 空, 而 且 在 佛 教 道 教 的 一 些 有 关 典 籍 中 都 有 对 这 些 时 空 的 描 述, 只 是 这 些 描 述 离 现 代 科 学 所 用 的 语 言 来 讲 相 差 太 远, 不 为 现 代 科 学 所 理 解 修 炼 人 借 助 天 目 就 能 看 到 另 外 的 时 空, 将 来 修 炼 界 会 有 很 多 具 有 这 种 能 力 的 专 家 学 者, 也 许 能 为 熟 悉 现 代 科 学 的 人 们 提 供 了 解 另 外 时 空 的 契 机 参 考 文 献 Gerard 't Hooft, G.Determinism beneath quantum mechanics. Preprint xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/ , (2002). Talk presented at 'Quo vadis quantum mechanics' conference, Temple University, Philadelphia, September 第 二 章 历 经 苍 桑 的 地 球 本 章 简 介 科 学 家 通 过 对 史 前 文 化 的 研 究, 已 对 地 球 自 身 有 了 较 为 深 刻 的 认 识 史 前 文 化 表 明, 地 球 在 漫 长 的 历 史 长 河 中 经 历 了 多 次 灾 难, 甚 至 遭 受 毁 灭 性 的 打 击 32

34 科 学 家 最 近 的 研 究 结 果 表 明, 小 天 体 与 地 球 相 撞, 人 类 来 不 及 防 备 比 如 哈 勒 - 勃 普 彗 星 1997 年 曾 与 地 球 擦 肩 而 过,2002 年 发 生 过 一 颗 编 号 为 2002NT7 的 小 行 星 很 有 可 能 和 地 球 相 撞 小 行 星 对 地 球 的 威 胁 有 多 大? 地 球 外 的 生 命 与 地 球 有 什 么 相 应 关 系, 这 些 都 是 本 章 要 讨 论 的 问 题 2.1 科 学 家 发 现 若 小 天 体 与 地 球 相 撞, 人 类 来 不 及 防 备 国 航 空 航 天 局 2002 年 6 月 6 日 消 息, 美 国 军 事 战 略 专 家 和 空 间 科 学 家 于 2002 年 5 月 日 聚 首 科 罗 拉 多 州 丹 佛 市, 参 加 在 这 里 举 行 的 美 国 空 间 学 会 的 2002 年 国 际 空 间 发 展 会 议, 共 同 探 讨 彗 星 和 小 行 星 可 能 引 发 的 核 大 战 危 机 出 席 会 议 的 科 罗 拉 多 彼 得 森 空 军 基 地 美 国 太 空 运 作 指 挥 中 心 副 主 任 西 蒙. 沃 尔 登 (Simon Worden) 将 军 认 为 大 质 量 的 小 行 星 撞 击 倒 不 是 目 前 主 要 的 问 题, 他 担 心 的 是 那 些 质 量 很 小 的 小 行 星 沃 尔 登 将 军 说, 比 如 几 万 年 前 一 个 直 径 仅 50 米 的 小 行 星 撞 击 亚 利 桑 那 州 的 文 斯 楼 (Winslow) 市 附 近 的 地 面, 留 下 了 一 个 巨 大 的 洞 ; 还 有 著 名 的 西 伯 利 亚 通 古 斯 爆 炸, 爆 炸 被 认 为 是 直 径 从 50 米 到 100 米 的 小 行 星 引 起, 强 度 相 当 于 500 万 吨 到 一 千 万 吨 TNT 当 量 的 核 爆 炸 这 些 行 星 的 撞 击 本 身 并 不 足 以 产 生 全 球 性 的 大 灾 难, 但 是 对 于 住 在 方 圆 几 十 英 里 内 人 来 说 则 有 灭 顶 之 灾 更 为 严 重 的 是 这 些 小 行 星 撞 击 引 起 的 爆 炸 很 象 核 爆 炸 如 果 这 些 事 件 发 生 在 一 些 敏 感 地 区 就 会 引 发 一 场 战 争 右 图 为 由 NASA 哈 柏 望 远 镜 观 测 到 的 彗 星 线 性 碎 片 来 自 位 于 科 罗 拉 多 大 石 城 的 西 南 研 究 院 行 星 科 学 家 克 拉 克. 卡 普 曼 (Clark Chapman) 强 调 了 来 自 彗 星 的 威 胁 与 小 行 星 相 比, 彗 星 更 加 行 踪 诡 秘, 它 们 可 以 悄 悄 潜 入 我 们 的 太 阳 系 卡 普 曼 说, 比 如 哈 勒 - 勃 普 彗 星 1997 年 曾 与 地 球 擦 肩 而 过, 它 的 质 是 引 起 恐 龙 毁 灭 的 物 体 100 倍 它 是 一 个 庞 然 大 物, 在 靠 近 地 球 的 一 年 前 才 现 卡 普 曼 说, 如 果 它 真 与 地 球 相 撞, 我 们 根 本 来 不 及 防 备 参 考 文 献 33

35 2.2 小 行 星 引 起 科 学 家 不 安 据 路 透 社 2002 年 7 月 24 日 华 盛 顿 报 道, 天 文 学 家 们 今 天 发 出 警 告, 一 颗 编 号 为 2002NT7 的 小 行 星 很 有 可 能 和 地 球 相 撞 2002NT7 是 于 本 月 早 些 时 候 被 发 现 的, 现 在 距 地 球 六 千 六 百 万 英 里, 它 围 绕 太 阳 的 公 转 周 期 是 2.3 年, 并 和 地 球 轨 道 相 切 位 于 麻 省 的 哈 佛 -- 史 密 苏 年 小 型 行 星 研 究 中 心 (the Minor Planets Center of the Harvard- Smithsonian Center) 的 天 文 学 家 迪 姆. 斯 帕 尔 ( Tim Spahr ) 博 士 该 日 在 电 话 里 说, 这 颗 小 行 星 之 所 以 如 此 引 人 注 目 是 因 为 它 的 直 径 非 常 大, 一 颗 直 径 在 半 英 里 左 右 的 小 行 星 就 可 以 毁 灭 地 球 上 四 分 之 一 的 人 口, 而 2002 NT7 的 直 径 有 1.24 英 里 天 文 学 家 们 告 诉 记 者, 从 统 计 上 来 讲, 每 隔 一 亿 年 就 会 有 一 颗 直 径 为 六 英 里 的 小 行 星 与 地 球 相 撞 不 能 不 令 人 注 意 的 是, 一 亿 年 这 个 数 字 和 法 轮 功 创 始 人 李 洪 志 先 生, 在 今 年 四 月 份 出 版 的 新 书 中 所 讲 的 惊 人 的 一 致 在 北 美 巡 回 讲 法 中, 李 洪 志 先 生 指 出 这 一 期 地 球 的 开 始 是 在 一 亿 年 前, 我 们 在 座 的 有 人 觉 得 我 在 课 本 上 学 的 是 三 十 五 亿 到 四 十 五 亿 年 哪 我 告 诉 大 家, 每 一 期 地 球 都 是 一 亿 年, 上 一 个 地 球 也 是 一 亿 年 路 透 社 供 图 : 图 中 小 行 星 的 轨 道 正 好 与 地 球 轨 道 相 切, 直 径 1.24 英 里 的 2002NT7 相 当 于 100 万 千 吨 炸 药, 足 以 毁 灭 一 个 大 陆 因 为 没 有 足 够 的 数 据 进 行 轨 道 计 算, 科 学 家 们 发 出 公 开 请 求, 呼 吁 在 全 球 范 围 内 的 所 有 天 文 观 测 站 和 专 业 人 员 都 对 2002 NT7 进 行 监 测 在 今 天, 很 多 人 都 认 为 现 代 科 技 已 经 非 常 发 达, 但 是 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 喷 气 动 力 实 验 室 的 姚 曼 斯 博 士 (Don Yeomans) 说, 在 广 袤 的 宇 宙 中, 要 确 定 如 此 微 小 的 物 体 的 位 置 是 一 件 极 其 困 难 的 事 需 要 有 尽 可 能 多 的 天 文 学 家 一 起 进 行 几 星 期 的 观 察 与 计 算 后, 才 能 真 正 确 定 2002NT7 与 地 球 碰 撞 的 可 能 性 大 小, 这 其 中 的 一 个 可 能 性 是 在 2019 年 2 月 1 日 2002NT7 将 与 地 球 相 撞, 如 果 不 幸 击 中, 那 么 这 颗 相 当 于 100 万 千 吨 炸 药 的 小 行 星 将 会 毁 灭 一 个 大 洲 很 多 人 认 为, 预 防 小 行 星 撞 击 地 球 引 发 的 悲 剧 的 办 法 是, 分 类 观 测 这 些 具 有 潜 在 威 胁 的 小 行 星 接 着 是 建 立 一 套 微 型 卫 星 系 统, 密 切 观 测 具 潜 在 威 胁 行 星 的 动 向, 一 旦 证 实 小 行 星 真 的 有 威 胁, 可 以 提 前 拦 击 将 其 引 离 其 飞 行 轨 道, 避 开 地 球 但 实 际 上 对 地 球 具 有 潜 在 威 胁 的 小 行 星 非 常 之 多, 而 人 类 现 有 的 观 测 手 段 又 不 能 在 真 正 面 临 灭 顶 之 灾 之 34

36 前 足 够 长 的 时 间 内 作 出 确 定 的 判 断 其 实 历 史 上 的 很 多 毁 灭 性 灾 难 都 告 诉 人 们, 天 灾 与 人 类 的 行 为 不 无 关 系 人 算 不 如 天 算, 人 类 要 想 趋 吉 避 凶, 最 好 的 办 法 似 乎 不 在 于 花 功 夫 以 高 科 技 监 测 这 些 " 天 外 来 客 ", 而 在 于 真 正 提 升 自 身 的 道 德 水 准, 变 得 正 直 宽 容 善 良, 那 么 吉 人 就 自 会 有 天 相 参 考 文 献 sc_nm/space_asteroid_dc_4 2.3 小 行 星 的 威 胁 有 多 大? 二 二 年 九 月 六 日, 美 国 国 家 航 空 航 天 局 (NASA) 召 集 相 关 专 家 开 会, 探 讨 小 行 星 和 慧 星 可 能 给 地 球 和 人 类 造 成 大 的 威 胁 科 学 家 们 认 为 1908 年 发 生 在 西 伯 利 亚 通 古 斯 卡 大 爆 炸 可 能 是 一 颗 直 径 180 英 尺 的 陨 石 坠 落 到 地 球 上 造 成 的 亚 通 古 斯 卡 大 爆 炸 夷 平 了 方 圆 800 英 里 的 森 林 而 更 大 的 1000 英 尺 直 径 的 陨 石 则 可 能 摧 毁 新 泽 西 大 小 的 地 盘 中 的 所 有 生 物 加 州 大 学 的 埃 里 克. 阿 斯 方 说 但 造 成 的 碎 片 和 尘 埃 可 能 会 遮 挡 阳 光, 给 农 业 带 来 影 响 如 果 这 样 的 陨 石 落 入 海 中, 会 造 成 海 啸, 掀 起 数 百 英 尺 高 的 海 浪, 淹 没 沿 海 地 区 的 城 市 一 般 认 为, 越 大 的 陨 石 撞 击 地 球 的 可 能 性 越 小, 但 危 害 越 大 科 学 家 们 相 信 一 个 六 英 里 直 径 的 小 行 星 在 6500 年 前 撞 击 地 球 导 致 恐 龙 灭 绝, 并 造 成 当 时 70% 的 生 物 死 亡 英 国 塞 尔 福 德 大 学 的 邓 肯. 斯 蒂 尔 说 : 我 们 不 知 道 这 样 的 事 情 什 么 时 候 会 发 生 唯 一 可 制 止 的 灾 难? 但 是 科 学 家 们 还 是 很 乐 观, 并 相 信 小 行 星 并 不 是 最 可 怕 的 自 然 灾 害 组 织 会 议 的 阿 斯 方 说 : 如 果 我 们 能 预 知 某 颗 危 险 的 小 行 星, 并 设 法 ( 用 火 箭 ) 改 变 它 的 轨 道, 那 么 理 论 上 讲 小 行 星 将 是 唯 一 人 类 有 可 能 制 止 的 自 然 灾 害 目 前 科 学 家 们 已 经 开 始 用 天 文 望 远 镜 搜 索 跟 踪 地 球 周 围 的 小 行 星, 以 此 来 发 现 可 疑 的 危 险 对 象 具 有 讽 刺 意 义 的 是, 阿 斯 方 的 设 想 虽 然 仍 在 理 论 上, 但 不 是 没 有 道 理 看 看 那 些 来 源 于 地 球 自 身 的 灾 害, 火 山 地 震 什 么 的, 我 们 还 真 的 没 有 什 么 办 法 制 止 更 有 许 多 灾 害 和 危 险 完 全 是 人 为 因 素 造 成 的, 比 如 环 境 的 污 染 工 业 废 物 和 有 害 的 化 学 生 物 物 质 都 不 可 能 得 到 有 效 的 控 制 我 们 发 展 技 术 本 来 是 想 从 中 受 益, 但 结 果 却 是 我 们 不 得 35

37 不 同 时 承 受 自 己 一 切 成 果 所 造 成 的 恶 果 难 怪 很 多 科 学 家 开 始 怀 疑 并 不 断 提 出 忠 告 : 我 们 自 己 是 不 是 什 么 地 方 错 了? 2.4 一 与 地 球 玩 猫 和 老 鼠 游 戏 的 小 行 星 靠 近 地 球 国 国 家 航 天 局 (NASA)2003 年 1 月 2 日 报 导, 一 颗 与 地 球 玩 猫 和 老 鼠 游 戏 的 小 行 星 在 其 大 约 一 个 世 纪 的 周 期 中, 将 于 下 星 期 一 最 靠 近 地 球 ; 然 后 离 开 地 球 95 年 这 颗 名 为 2002 AA29 的 小 行 星 直 径 60 米, 以 一 种 不 寻 常 的 马 蹄 形 轨 迹 追 踪 地 球, 是 第 一 颗 以 与 地 球 几 乎 相 同 轨 道 围 绕 太 阳 运 转 的 行 星, 但 是 从 来 没 有 超 过 地 球 过 这 次 它 是 先 以 一 侧 靠 近 地 球, 然 后 又 以 另 外 一 侧 靠 近 发 现 该 小 行 星 不 寻 常 运 行 轨 迹 的 美 国 国 家 航 天 局 喷 气 推 动 实 验 室 的 保 尔 柯 达 斯 说, 在 某 种 程 度 上, 地 球 2002 AA29 的 小 行 星 地 球 与 太 阳 关 系 艺 术 图 与 这 颗 行 星 就 象 一 个 圆 形 轨 道 上 的 两 辆 赛 车 现 在, 这 颗 小 行 星 在 轨 道 上 处 于 地 球 外 侧 比 地 球 稍 慢, 我 们 地 球 超 在 前 面 2.5 科 学 家 认 为 寻 找 地 外 生 命 需 要 打 破 我 们 对 生 命 认 识 的 框 框 探 索 地 外 的 生 命 历 来 是 人 们 非 常 感 兴 趣 的 课 题 最 近, 随 着 火 星 上 冰 层 以 及 太 阳 系 外 类 太 阳 系 的 行 星 系 统 的 发 现, 这 一 课 题 更 加 激 起 了 科 学 家 们 的 注 意 据 科 学 家 们 估 计, 银 河 系 中 大 约 有 300 亿 个 类 似 我 们 地 球 的 行 星 澳 大 利 亚 南 威 尔 士 大 学 的 科 学 家 查 尔 斯. 来 恩 威 福 尔 博 士 (Charles Lineweaver) 和 塔 母 拉. 戴 维 斯 (Tamra Davis) 博 士 估 计, 其 中 约 1/3 应 该 有 生 命 存 在, 因 此 宇 宙 中 存 在 生 命 的 星 球 数 量 应 该 是 相 当 可 观 的, 找 到 地 外 生 命 应 该 不 是 一 件 难 事 但 是 一 些 科 学 家 认 为 要 成 功 地 找 到 地 外 生 命, 我 们 必 须 摒 弃 对 生 命 认 识 的 局 限 性 肯. 尼 尔 森 (Ken Nealson) 是 南 加 州 大 学 的 地 质 生 物 学 家, 他 在 许 多 寻 找 地 外 生 命 的 方 案 设 计 中 是 个 重 头 人 物 他 认 为, 要 成 功 地 寻 找 到 地 外 生 命, 首 先 应 该 改 变 我 们 对 生 命 的 现 有 认 识, 突 破 我 们 在 地 球 上 所 看 到 生 命 的 框 架 我 认 为 生 物 学 家 是 寻 找 生 命 的 最 糟 糕 的 人 选, 尼 尔 森 说, 因 为 他 们 对 什 么 是 生 命 最 清 楚, 所 以 如 果 有 生 命 与 他 们 原 先 所 认 识 的 生 命 碰 巧 有 所 不 同, 他 们 就 会 漏 掉 1976 年, 人 类 曾 经 从 火 星 上 采 集 土 壤, 然 后 用 仪 器 检 测 希 望 找 到 一 些 微 生 物 曾 经 存 在 的 迹 象, 结 果 什 么 也 没 找 到 尼 尔 森 认 为 实 验 没 有 找 到 微 生 物 的 原 因 是 我 们 套 用 了 地 36

38 球 上 生 命 的 判 据, 这 正 是 他 在 将 来 的 探 索 中 想 尽 力 避 免 的 : 我 想 说 的 是 : 不 要 再 这 样 做 了 现 在 我 们 对 地 球 上 生 命 的 认 识 也 在 变 化 之 中 例 如 最 近 科 学 家 们 在 爱 达 荷 州 的 地 下 热 井 中 发 现 了 一 种 数 量 庞 大 的 微 生 物 群 落, 它 们 与 太 阳 完 全 隔 绝, 靠 采 集 岩 石 上 的 氢 与 二 氧 化 碳 组 合 来 获 取 能 量, 与 我 们 原 先 知 道 的 生 命 很 不 相 同 尼 尔 森 认 为, 大 部 分 地 球 上 生 命 的 基 本 组 成 单 元, 诸 如 DNA, RNA, 蛋 白 质 等, 对 于 寻 找 地 外 生 命 都 可 能 是 失 效 的 所 有 这 些 都 不 是 一 个 公 平 的 办 法 他 对 生 物 学 家 的 忠 告 是 : 去 寻 找 生 命, 但 是 不 要 用 你 们 对 生 命 已 有 的 知 识 作 为 根 据 位 于 加 州 的 寻 找 地 外 生 命 研 究 所 的 行 星 科 学 家 克 里 斯. 契 巴 (CRIS CHYBA) 持 有 类 似 的 观 点 : 有 多 少 种 可 能 的 方 式 能 使 得 一 些 东 西 可 以 被 称 之 为 活 的? 仅 仅 是 一 种 方 式 吗? 仅 仅 是 蛋 白 质 /DNA 方 式 吗? 我 认 为 仅 仅 从 观 察 地 球 上 的 生 命 我 们 不 可 能 回 答 这 些 问 题 我 们 需 要 其 他 生 命 的 例 子 同 时 他 认 为, 从 地 球 上 生 命 在 很 早 就 已 经 产 生 这 个 事 实 来 推 断, 在 银 河 系 中 应 该 存 在 其 他 的 生 命 寻 找 地 外 生 命 研 究 所 正 在 北 加 州 建 造 巨 大 的 亚 伦 望 远 镜 阵 列, 用 于 寻 找 地 外 文 明, 它 包 含 350 个 直 径 达 18 英 尺 的 射 电 望 远 镜, 预 计 将 于 2004 年 建 成 在 修 炼 界, 人 们 都 知 道, 地 外 生 命 和 另 外 空 间 生 命 的 存 在 是 活 生 生 的 现 实 无 数 人 的 濒 死 体 验, 轮 回 转 世 例 证 和 其 它 的 超 常 体 验 都 揭 示 了 这 一 事 实 那 么 为 什 么 现 代 科 学 目 前 还 找 不 到 地 外 或 者 另 外 空 间 生 命 呢? 一 个 关 键 问 题 是 被 观 念 障 碍 住 了 修 炼 界 讲 信 在 先, 悟 在 先, 见 在 后 因 为 修 炼 人 相 信 神 佛 的 存 在, 所 以 神 佛 就 可 以 显 现 给 他 们 看 笔 者 从 小 生 活 在 一 个 偏 僻 的 山 村, 那 时 那 里 民 风 相 对 来 说 比 较 纯 朴, 村 民 们 有 的 的 确 有 机 会 经 历 许 多 超 常 的 现 象 科 学 家 们 现 在 已 意 识 到 生 命 可 能 有 其 它 的 存 在 形 式, 这 无 疑 是 破 除 旧 观 念 的 一 个 良 好 的 开 端 随 着 人 们 观 念 的 普 遍 更 新, 其 他 的 生 命 也 许 会 有 一 天 将 展 现 在 我 们 的 眼 前 参 考 文 献 1. Lineweaver, C. H. & Davis, T. M. Does the rapid appearance of life on Earth suggest that life is common in the Universe?. Preprint(2002)

39 第 三 章 发 生 在 太 阳 系 的 巨 变 本 章 简 介 太 阳 系 近 期 也 呈 现 了 少 有 的 剧 烈 变 化 2002 年 7 月, 太 阳 发 生 了 剧 烈 的 爆 炸 2003 年 2 月 发 生 了 太 阳 攻 击 掠 日 彗 星 的 事 件 太 阳 系 新 星 体 登 场, 地 点 位 于 冥 王 星 外 5 亿 公 里 的 地 方 这 是 自 72 年 前 发 现 冥 王 星 之 后 太 阳 系 的 最 大 发 现 木 星 的 卫 星 数 量 也 快 速 增 至 48 颗 木 星 的 两 颗 卫 星 则 发 现 其 上 可 能 存 在 生 命 2002 年 11 月 17 日 至 19 日, 21 世 纪 最 壮 观 的 狮 子 座 流 星 雨 出 现 五 星 联 珠 与 改 朝 换 代 鲜 有 的 天 文 现 象 预 示 着 人 间 将 发 生 巨 大 变 化?! 小 行 星 则 在 地 球 围 绕 太 阳 运 转 的 轨 道 内 已 悄 然 漫 行 土 星 周 围 又 发 现 一 颗 新 卫 星, 而 云 罩 土 星 的 卫 星 泰 坦 则 露 出 拥 有 生 命 的 迹 象 天 文 新 发 现 : 海 王 星 出 现 3 颗 新 卫 星 一 奇 异 彗 星 已 经 驰 入 太 阳 系, 是 友 好 朋 友 还 是 不 速 之 客? 科 学 家 质 疑 光 速 不 变 原 理 也 将 成 为 历 史 本 章 将 展 现 一 个 丰 富 多 彩, 令 人 目 不 暇 接 的 巨 变 中 的 太 阳 系 3.1 太 阳 发 生 剧 烈 爆 发 据 路 透 社 报 导,2002 年 7 月 1 日 美 国 东 部 时 间 上 午 9:19, 太 阳 发 生 剧 烈 爆 发, 溢 出 距 离 超 过 地 球 直 径 30 倍 一 颗 卫 星 拍 摄 到 了 这 一 壮 观 景 象 ( 图 片 来 源 :NASA/Reuters) 3.2 太 阳 攻 击 掠 日 彗 星 2003 年 2 月 处 于 太 阳 冠 状 质 量 喷 射 巨 浪 附 近 的 NEAT 彗 星 3.3 太 阳 系 新 星 体 登 场 据 BBC 新 闻 网 报 导, 科 学 家 们 称 已 发 现 一 个 类 似 星 球 一 样 的 新 星 体, 它 正 围 绕 太 阳 旋 转, 地 点 位 于 冥 王 星 外 5 亿 公 里 的 地 方 这 是 自 72 太 阳 系 新 星 体 登 场 38

40 年 前 发 现 冥 王 星 之 后 太 阳 系 的 最 大 发 现 该 星 体 直 径 约 1280 公 里, 约 为 地 球 直 径 的 十 分 之 一, 仅 为 冥 王 星 一 半 的 大 小, 每 288 年 围 绕 太 阳 转 一 圈 美 国 加 利 福 尼 亚 理 工 大 学 的 研 究 人 员 布 朗 对 BBC 新 闻 网 记 者 说, 它 的 大 小 是 所 有 小 行 星 的 总 和, 因 此, 它 确 实 非 常 之 大 布 朗 及 其 同 事 特 鲁 希 略 是 在 6 月 4 日 发 现 这 个 新 物 体 的 他 们 研 究 时 使 用 的 望 远 镜 是 加 利 福 尼 亚 帕 洛 玛 天 文 台 的, 后 来, 他 们 又 用 哈 勃 太 空 望 远 镜 对 它 进 行 了 研 究 天 文 学 家 们 已 将 这 个 星 体 暂 时 取 名 为 夸 欧 尔 对 曾 经 居 住 在 美 国 洛 杉 矶 的 汤 瓦 土 著 人 来 说, 夸 欧 尔 代 表 著 令 世 上 所 有 东 西 汇 聚 在 一 起 的 自 然 力 量 3.4 木 星 的 卫 星 数 量 快 速 增 至 48 颗 据 美 国 太 空 网 站 报 导, 继 天 文 学 家 2003 年 3 月 5 日 宣 称 发 现 7 颗 木 星 新 卫 星 后,7 日 又 宣 布 发 现 了 另 一 微 型 卫 星, 从 而 使 木 星 的 卫 星 数 量 快 速 增 至 48 颗 天 文 学 家 预 计, 今 后 还 会 有 更 多 的 发 现 木 星 一 直 是 卫 星 之 王 已 被 发 现 的 环 绕 太 阳 系 其 它 行 星 的 卫 星 数 量 是, 土 星 30 颗, 天 王 星 21 颗, 海 王 星 11 颗, 火 星 2 颗, 冥 王 星 和 地 球 都 只 有 1 颗 这 些 新 发 现 的 木 星 卫 星 以 次 取 名 为 S/2003 J1 到 S/2003 J8, 它 们 体 积 都 很 小, 直 径 仅 约 1-3 公 里 尽 管 有 几 种 推 测, 但 是 天 文 学 家 还 不 知 道 这 些 小 卫 星 到 底 是 如 何 形 成 的 参 考 资 料

41 3.5 木 星 的 两 颗 卫 星 上 可 能 存 在 生 命 据 BBC 中 文 网 2002 年 09 月 29 日 报 导 : 科 学 家 们 通 过 对 木 星 进 行 探 测 的 伽 利 略 号 太 空 探 测 器 发 回 的 数 据 显 示 认 为, 木 星 的 卫 星 欧 罗 巴 ( 木 卫 二 ) 上 可 能 具 有 类 似 地 球 的 海 洋, 推 测 可 能 存 在 着 生 命 伽 利 略 号 太 空 探 测 器 证 据 显 示 木 星 的 欧 罗 巴 卫 星 永 冻 的 表 层 下 面 存 在 着 很 深 的 咸 水 海 洋 此 外 还 有 资 料 显 示, 这 颗 卫 星 上 面 可 能 存 在 着 外 星 生 物 美 国 亚 利 桑 那 大 学 的 格 林 伯 格 教 授 和 他 的 同 事 在 观 察 了 欧 罗 巴 表 面 裂 缝 的 照 片 之 后 认 为, 欧 罗 巴 冰 冻 的 表 层 比 较 薄, 表 层 裂 缝 可 以 使 得 气 体 热 量 和 有 机 物 质 接 触 到 表 层 下 面 可 能 存 在 的 水 他 们 认 为, 欧 罗 巴 海 洋 同 地 球 上 的 冰 冻 海 洋 非 常 相 似, 很 像 是 北 冰 洋 北 冰 洋 通 过 裂 缝 而 接 触 空 气 和 热 量, 而 欧 罗 巴 海 洋 也 可 以 通 过 冰 层 裂 缝 接 触 到 外 界 不 只 是 木 卫 二 上 面 可 能 存 在 海 洋, 早 在 2000 年 科 学 家 们 就 从 伽 利 略 号 太 空 探 测 器 取 获 的 磁 读 数 推 测 到, 木 星 最 大 的 卫 星 加 里 梅 德 ( 木 卫 三 ) 的 冰 冻 表 面 之 下 也 可 能 隐 藏 着 大 面 积 的 液 体 水 伽 利 略 号 磁 性 仪 器 探 测 到 木 卫 三 上 存 在 比 冰 导 电 性 更 高 的 物 质 科 学 家 们 认 为, 木 卫 三 号 表 层 200 公 里 之 下 很 可 能 存 在 大 面 积 盐 性 的 液 体 水, 其 含 盐 度 很 可 能 与 地 球 上 的 海 水 相 似 科 学 家 们 还 曾 在 木 卫 三 号 表 面 上 发 现 盐 性 矿 物 质 伽 利 略 号 发 回 的 高 清 晰 度 的 图 象 也 支 持 木 卫 三 号 上 可 能 存 在 水 的 设 想 水 是 万 物 之 源 在 地 球 上, 通 常 是 有 水 的 地 方 就 有 生 命, 由 此 科 学 家 们 推 测 木 星 的 两 颗 卫 星 ( 欧 罗 巴 和 加 里 梅 德 ) 上 很 可 能 存 在 着 生 命 参 考 资 料 木 星 是 被 浓 密 气 体 所 包 围 的 太 阳 系 中 最 大 的 行 星, 罗 马 神 话 中 的 木 星 叫 朱 比 特 (Jupiter), 是 天 上 众 神 的 首 领 ( 即 希 腊 神 话 中 的 宙 斯 ), 天 界 的 统 治 者 木 星 直 径 约 为 14.3 万 千 米, 是 地 球 直 径 的 倍, 其 质 量 是 地 球 的 318 倍, 体 积 超 过 地 球 的 1300 倍 它 的 大 气 主 要 由 氢 氦 氨 甲 烷 组 成 在 木 星 内 部 有 一 个 直 径 为 24,000 千 米 的 固 体 核, 其 成 份 与 地 球 相 似 在 核 外 面 包 着 厚 约 50,000 千 米 的 金 属 态 氢 和 氦 再 外 面 就 是 液 态 氢 和 液 态 氦 构 成 的 海 洋, 还 有 就 是 我 们 看 到 的 表 层 大 气 40

42 木 星 的 卫 星 至 少 有 16 颗, 其 中 直 径 与 月 球 相 似 甚 至 更 大 一 些 的 有 4 颗 这 4 颗 卫 星 中, 最 靠 近 木 星 的 是 爱 奥 (IO, 木 卫 一 ), 之 后 依 次 是 : 欧 罗 巴 (Europa, 木 卫 二 ), 加 里 梅 德 (Ganymede, 木 卫 三 与 卡 利 斯 托 (Callisto, 木 卫 四 ) 它 们 是 在 1610 年 由 伽 利 略 发 现 的, 因 此 它 们 也 叫 伽 利 略 卫 星 伽 利 略 号 木 星 探 测 器 是 1989 年 发 射 升 空 的, 对 木 星 进 行 探 测 长 达 6 年 多 时 间 伽 利 略 号 环 绕 木 星 飞 行 33 次, 将 木 星 的 四 颗 卫 星 的 详 细 资 料 送 回 地 球, 其 中 包 括 伊 奥 加 里 梅 德 卡 利 斯 托 和 欧 罗 巴 3.6 本 世 纪 最 壮 观 的 流 星 雨 被 称 为 21 世 纪 最 壮 观 的 狮 子 座 流 星 雨, 在 2002 年 11 月 17 日 至 19 日 出 现 在 流 星 雨 高 峰 期, 每 小 时 有 多 达 颗 流 星 掠 过 在 中 国 18 日 晨 4 时 和 19 日 18 时 29 分 出 现 两 次 高 峰, 其 中 最 后 一 次 是 90 年 代 以 来 狮 子 座 流 星 雨 的 最 高 峰, 可 达 1 小 时 1 万 颗 流 星 21 世 纪 最 壮 观 的 狮 子 座 流 星 雨 流 星 是 地 球 外 层 空 间 小 石 块 和 尘 粒 坠 落 地 球 大 气 层 时 燃 烧 的 景 象, 那 些 小 石 块 和 尘 粒 大 部 分 会 气 化, 小 部 分 会 爆 炸 每 年 11 月 14 日 至 21 日, 尤 其 是 11 月 17 日 左 右, 都 有 一 些 流 星 从 狮 子 座 方 向 迸 发 出 来, 这 就 是 狮 子 座 流 星 雨 狮 子 座 流 星 雨 产 生 的 原 因 是 由 于 存 在 一 颗 叫 坦 普 尔 棗 - 塔 特 尔 的 彗 星 这 颗 彗 星 绕 太 阳 公 转, 同 时, 它 不 断 抛 散 自 身 的 物 质, 在 它 行 进 的 轨 道 上 散 下 许 多 小 微 粒 当 彗 星 回 归 时, 地 球 会 经 过 它 近 期 释 放 出 的 颗 粒 稠 密 区 地 球 上 的 人 们 便 会 看 到 大 规 模 的 流 星 雨 由 于 坦 普 尔 - 塔 特 尔 彗 星 每 隔 33 年 的 回 归, 每 33 年 会 出 现 持 续 几 年 的 狮 子 座 流 星 雨 高 潮 从 20 世 纪 90 年 代 末 开 始 的 新 一 轮 狮 子 座 流 星 雨 高 潮 中, 自 1998 年 以 来, 每 年 11 月 都 出 现 了 强 流 星 雨 下 边 让 我 们 迫 溯 一 下 狮 子 座 流 星 雨 的 历 史 足 迹 早 在 公 元 前 1768 年, 我 国 就 有 关 于 它 的 记 载, 其 它 国 家 的 史 料 中 也 能 找 到 它 的 踪 影,1799 年 在 南 美 州, 也 描 述 了 狮 子 座 流 星 雨 的 情 况 1833 年, 流 星 雨 的 规 模 达 到 惊 人 的 程 度 一 位 美 国 波 士 顿 的 观 测 者 这 样 描 述 到 : 1833 年 11 月 日, 一 个 惊 人 的 场 面 降 临 地 球, 整 个 天 空 被 流 星 照 亮, 成 千 上 万 颗 星 星 在 天 上 飞 舞 就 象 下 雪 时 漫 天 空 雪 花 在 飘 扬 科 学 家 们 估 计, 在 这 场 长 达 9 小 时 的 流 星 雨 事 件 中, 一 个 人 至 少 可 以 看 到 24 万 多 颗 流 星 41

43 天 文 学 家 预 言,33 年 后, 即 1866 年 11 月 还 会 看 到 壮 丽 的 流 星 雨 果 然, 欧 洲 的 人 们 看 到 了 每 小 时 达 到 5 千 颗 的 流 星 雨, 北 美 州 的 人 们 由 于 月 光 干 扰, 每 小 时 看 到 1000 颗, 规 模 不 如 1833 年 那 样 壮 观 当 人 们 满 怀 期 望 地 迎 接 1899 年 的 狮 子 座 流 星 雨 时, 却 以 失 望 告 终 1932 年, 人 们 重 燃 希 望, 结 果 又 落 空 了 人 们 在 一 分 钟 内 只 看 到 一 颗 流 星 接 连 遭 受 打 击 的 人 们 对 狮 子 座 流 星 雨 不 再 有 什 么 期 望 了 1966 年 11 月 17 日 奇 迹 出 现 了 狮 子 座 流 星 雨 又 迸 发 了, 美 国 西 部 的 亚 利 桑 那 州 到 处 都 能 看 到 一 物 辉 煌 无 比 的 流 星 雨, 每 个 时 的 流 星 数 超 过 10 万 甚 至 达 到 14 万, 持 续 时 间 为 4 小 时 狮 子 座 流 星 雨 中 的 流 星 过 后, 在 天 空 中 短 时 间 内 还 会 留 下 一 团 云 雾 状 痕 迹, 这 就 是 流 星 余 迹 作 为 天 外 来 客, 流 星 雨 给 人 们, 尤 其 是 天 文 学 家 带 来 了 惊 喜 和 幻 想 然 而, 它 们 也 能 给 人 类 带 来 痛 苦 和 灾 难 看 看 全 球 200 来 个 巨 大 陨 石 坑, 就 知 道 地 球 其 实 远 不 是 一 块 平 静 的 乐 土 在 过 去 漫 长 的 岁 月 里, 地 球 不 知 接 待 了 多 少 莽 撞 的 不 速 之 客, 只 不 过 地 质 变 迁 和 生 命 活 动 抹 掉 了 大 部 分 客 人 的 痕 迹 除 九 大 行 星 之 外, 太 阳 系 里 还 有 许 多 绕 太 阳 运 转 的 零 碎 行 星, 绝 大 部 分 位 于 火 星 和 木 星 之 间 的 小 行 星 带 其 中 一 些 小 行 星 具 有 特 殊 的 轨 道, 会 定 期 接 近 地 球, 被 称 为 近 地 小 行 星 此 外, 一 些 彗 星 也 会 不 时 光 临 地 球 附 近 这 类 小 行 星 和 彗 星 统 称 为 近 地 天 体 当 它 们 中 的 一 些 降 落 到 地 球 上 时, 则 可 能 带 来 毁 灭 性 的 灾 难 6500 万 年 前, 一 颗 直 径 在 公 里 间 的 小 行 星 撞 击 了 墨 西 哥 尤 卡 坦 半 岛 掀 起 的 尘 云 笼 罩 在 空 中 经 久 不 散, 地 面 至 少 有 6 个 月 处 于 黑 暗 状 态, 并 由 此 开 始 了 长 达 10 年 核 冬 天 一 般 的 寒 冷 年 月, 大 量 动 植 物 遭 到 灭 顶 之 灾 许 多 科 学 家 相 信, 恐 龙 时 代 就 是 这 样 结 束 的 1908 年 6 月 30 日 清 晨, 西 伯 利 亚 中 部, 一 个 巨 大 的 火 球 从 天 空 中 划 过 它 着 地 之 后 引 起 了 一 场 大 爆 炸, 扫 平 了 大 约 2000 平 方 公 里 的 森 林, 烧 毁 了 大 量 树 木, 引 起 的 大 气 冲 击 波 绕 地 球 两 圈 这 一 事 件 被 称 为 通 古 斯 爆 炸, 人 们 对 它 提 出 了 反 物 质 黑 洞 外 星 飞 船 坠 毁 等 种 种 说 法, 一 种 解 释 是 : 一 块 彗 星 碎 片 撞 击 了 地 球 这 个 由 冰 和 尘 埃 构 成 的 碎 片 长 约 100 米, 重 100 万 吨, 飞 行 速 度 每 秒 30 公 里, 撞 击 产 生 的 能 量 超 过 广 岛 原 子 弹 的 600 倍 42

44 直 径 小 于 50 米 的 近 地 天 体 基 本 可 以 不 必 关 心, 它 们 落 入 地 球 大 气 层 时, 摩 擦 产 生 的 热 足 以 把 它 们 烧 得 差 不 多 直 径 在 50 米 至 1 公 里 间 的 天 体, 就 可 能 造 成 地 区 性 的 灾 难 直 径 超 过 2 公 里, 就 足 以 引 起 全 球 气 候 剧 变, 就 像 恐 龙 所 经 历 的 那 样 科 学 家 估 计, 直 径 超 过 1 公 里 的 大 型 近 地 小 行 星 大 约 有 1000 个, 超 过 50 米 的 恐 怕 上 百 万 不 止 因 此, 天 外 来 客 肯 定 会 有, 关 键 是 什 么 时 候 约 1000 个 大 型 近 地 小 行 星 中, 科 学 家 迄 今 只 发 现 了 一 半, 所 以 还 没 法 做 什 么 预 测 在 中 国 古 代, 流 星 常 常 与 个 人 的 命 运 或 社 会 的 变 迁 联 系 起 来 天 有 不 测 风 云, 人 有 旦 夕 祸 福 即 使 是 在 科 技 高 度 发 达 的 今 天, 当 人 类 的 行 为 违 反 自 然 规 律 时, 也 会 为 此 付 出 沉 重 的 代 价 此 次 大 型 流 星 雨 的 出 现 又 代 表 着 什 么 天 象 变 化 呢? 参 考 资 料 本 世 纪 首 次 水 星 凌 日 现 象 结 束 SOHO 拍 摄 的 水 星 凌 日 图 片 复 合 像 美 国 国 家 航 空 航 天 局 (NASA)2003 年 5 月 8 日 发 表 SOHO 太 阳 探 测 器 拍 摄 的 系 列 复 合 图 像, 展 示 水 星 凌 日 整 个 过 程 这 次 水 星 凌 日 现 象 开 始 于 5 月 7 日 7 点 48 分,13 点 16 分 结 束 ( 格 林 尼 治 标 准 时 间 ), 全 过 程 大 约 持 续 了 5 个 小 时, 这 是 水 星 在 本 世 纪 中 发 生 的 第 一 次 凌 日 现 象 3.8 五 星 联 珠 与 改 朝 换 代 从 四 月 二 十 日 起 的 四 个 多 星 期 里, 人 们 在 傍 晚 日 落 后 的 西 方 天 空, 可 以 用 肉 眼 同 时 观 察 到 金 木 水 火 土 五 大 行 星, 由 西 向 东 近 乎 直 线 排 列 的 五 星 连 珠 的 天 文 奇 观 这 五 大 行 星 包 括 地 球 都 在 黄 道 面 上 围 绕 太 阳 旋 转, 但 各 自 旋 转 周 期 不 同, 加 上 地 43

45 球 自 转 的 原 因, 这 一 次 五 大 行 星 恰 巧 转 到 太 阳 的 同 一 侧, 从 地 球 上 看 就 是 五 大 行 星 相 聚 一 线 的 百 年 一 遇 的 天 文 美 景 五 月 八 日 是 观 看 五 星 联 珠 的 较 佳 时 刻, 届 时 这 五 颗 行 星 位 置 将 最 为 接 近, 其 中 水 星 金 星 火 星 及 土 星 会 聚 在 不 到 十 度 的 范 围 内, 相 隔 最 远 的 木 星 与 水 星 相 距 约 三 十 四 度 当 天 即 使 不 用 望 远 镜, 也 可 以 看 到 同 时 出 现 在 天 空 中 的 五 星 最 近 一 次 可 观 察 到 的 五 星 联 图 1: 五 星 联 珠 珠 现 象 发 生 在 1940 年 2 月 天 文 学 家 认 为, 本 次 五 星 汇 聚 是 21 世 纪 天 文 现 象 中 的 一 大 奇 观 在 未 来 100 年 中, 这 样 的 行 星 汇 聚 还 会 有 3 次, 分 别 是 2040 年 9 月 2060 年 7 月 2100 年 11 月 但 是 其 余 三 次 行 星 在 日 落 后 汇 聚 的 位 置 很 有 可 能 不 会 超 出 地 平 线, 这 就 意 味 著 人 们 必 须 借 助 天 文 望 远 镜 观 看 因 此, 本 世 纪 的 第 一 次 五 星 聚 会 就 能 用 肉 眼 直 接 观 赏 到, 将 是 十 分 壮 观 的 一 幕 有 趣 的 是, 在 五 月 十 三 日 左 右, 月 球 也 将 加 入 五 星 联 珠 的 行 列, 五 月 十 四 日 晚 月 球 正 好 位 于 五 大 行 星 中 间, 形 成 罕 见 的 行 星 合 月 现 象 此 后, 各 个 行 星 很 快 沿 着 各 自 的 轨 道 分 散 开 来, 五 星 连 珠 现 象 将 逐 渐 消 失 在 中 国 古 代, 无 论 是 帝 王 将 相, 还 是 平 民 布 衣, 都 以 天 为 至 尊 这 不 仅 仅 是 因 为 天 厚 赐 了 人 赖 以 生 存 的 环 境 和 衣 食 住 行, 更 主 要 的 是 天 时 刻 都 在 慈 悲 地 以 各 种 天 象 预 示 规 范 着 人 的 思 想 与 行 为 人 顺 天 而 行 做 了 好 事, 天 就 现 吉 象, 人 间 必 会 五 谷 丰 登 风 调 雨 顺 国 泰 民 安 ; 人 若 是 逆 天 而 为 干 了 坏 事, 天 就 降 凶 兆, 图 2: 行 星 合 月 人 间 就 会 干 旱 少 雨 洪 涝 灾 害 兵 变 民 乱 特 别 是 历 代 帝 王 对 这 种 天 人 交 感 更 是 深 信 不 疑 根 据 中 国 传 统 对 五 星 连 珠 的 看 法, 认 为 是 最 吉 祥 的 天 象, 表 示 将 有 明 主 出 现, 因 此 古 代 君 王 对 于 五 星 连 珠 都 有 极 大 的 期 待 与 期 许, 也 因 此 产 生 不 少 历 史 事 44

46 件 史 学 家 司 马 迁 (145~87 BC) 說, 五 星 连 珠 時, 国 家 会 有 大 的 改 朝 换 代 发 生, 新 的 伟 大 人 物 將 建 立 新 的 国 家 西 元 前 1953 年 2 月 26 日, 五 大 行 星 非 常 紧 密 的 在 目 視 4.33 度 之 內 会 聚, 当 時 大 禹 建 立 夏 朝, 也 是 夏 朝 君 权 神 授 的 开 始 西 元 前 1576 年 12 月 20 日, 水 火 木 土 四 星 连 珠 ( 金 星 也 在 附 近 ), 是 夏 朝 灭 亡 的 象 征, 成 汤 成 功 的 改 朝 代 为 商 今 本 竹 书 纪 年 对 殷 末 周 初, 周 将 代 殷 时 的 天 象 也 有 描 述 : 孟 春 六 月, 五 纬 聚 房 后 有 凤 凰 衔 书, 游 文 王 之 都 书 又 曰 : 殷 帝 无 道, 虐 乱 天 下, 星 命 已 移, 不 得 复 久, 灵 祗 远 离, 百 神 吹 去 五 星 聚 房 昭 理 四 海 西 元 前 1059 年 5 月 28 日, 周 文 王 改 朝 换 代 为 周, 当 时 所 有 的 行 星 会 聚 在 巨 蟹 座 內 6.45 度 的 范 围, 這 是 史 书 上 记 载 的 行 星 会 聚 第 二 紧 密 的 一 次 宋 书 天 文 志 说 : 齐 恒 公 将 霸 诸 侯, 五 星 聚 于 箕 齐 桓 公 乃 春 秋 五 霸 之 首, 在 他 统 领 诸 侯 之 际, 又 出 现 了 五 星 连 珠 的 天 象 公 元 前 206 年, 马 王 堆 帛 书 记 载 ( 汉 高 祖 ) 元 年 冬 十 月, 五 星 聚 于 东 井, 沛 公 至 霸 上, 当 时 五 大 行 星 就 在 东 井 ( 二 十 八 宿 之 一 ) 附 近, 刘 邦 率 先 进 入 关 中, 按 照 事 先 的 约 言, 刘 邦 当 王 但 当 时 刘 邦 实 力 远 不 如 项 羽, 故 未 敢 称 王 但 那 时 五 星 聚 于 东 井 这 一 特 定 天 象 的 出 现, 古 人 则 认 为 这 是 汉 代 将 兴 的 征 兆 到 宋 代 开 国 皇 帝 赵 匡 胤 时 代, 天 空 星 象 又 呈 现 五 星 连 珠 的 状 况 据 说, 星 象 在 五 星 连 珠 时, 在 地 球 上 的 人 文 世 界 中, 也 象 征 着 学 问 的 鼎 盛, 所 以 宋 代 的 文 风 极 旺 以 上 各 例 都 说 明 金 木 水 火 土 五 星 以 某 种 方 式 聚 会, 兆 示 天 下 将 有 大 人 物 出 现, 天 命 有 所 转 移 看 来 五 星 聚 在 某 处, 便 是 改 朝 换 代 的 象 征 值 得 注 意 的 是, 此 次 的 行 星 合 月 和 本 世 纪 最 壮 观 的 一 次 五 星 连 珠 在 达 到 鼎 盛 之 后, 渐 渐 退 去 的 日 期 也 恰 好 在 世 界 法 轮 大 法 日 (5 日 13 日 ) 前 后 这 能 都 是 巧 合 吗? 天 垂 此 象, 无 非 以 无 声 的 语 言 昭 示 天 下, 人 间 将 出 现 正 义 之 士, 不 畏 邪 恶, 大 义 维 护 天 理 呵 护 善 良 承 顺 天 意, 替 天 行 道 顺 天 者 昌, 逆 天 者 亡 天 时 地 利 人 和 之 理 也 必 将 在 中 国 再 次 得 到 验 证 45

47 参 考 文 献 : 天 文 新 发 现 : 小 行 星 在 地 球 围 绕 太 阳 运 转 的 轨 道 内 漫 行 据 美 国 空 间 网 ( 报 导, 除 金 星 和 水 星 之 外 的 第 一 颗 围 绕 太 阳 运 转 运 转 轨 道 又 完 全 在 地 球 围 绕 太 阳 运 转 的 轨 道 之 内 的 星 体 被 发 现 该 小 星 体 可 能 是 居 于 太 空 难 观 测 区 域 中 众 多 天 体 中 的 一 个 数 百 万 小 行 星 中 大 部 分 运 行 在 火 星 与 木 星 之 间 的 地 带 有 数 百 颗 漫 游 在 太 阳 系 内, 但 是 迄 今 为 止, 所 有 小 行 星 都 处 于 拉 长 了 的 轨 道 上, 这 种 轨 道 至 少 使 它 们 远 离 地 球 的 轨 道 小 行 星 2003 CP20 位 置 图 新 发 现 的 小 行 星 被 命 名 为 2003 CP20 通 过 观 测 它 的 量 度 估 计 它 不 会 超 过 1 公 里 宽, 专 家 认 为, 这 是 可 能 导 致 地 球 毁 灭 的 太 空 岩 石 的 最 小 尺 寸 极 限 不 过 天 文 学 家 说 这 颗 小 行 星 不 会 有 什 么 危 险 天 文 学 家 认 为, 该 小 行 星 的 离 太 阳 最 远 的 距 离 要 比 地 球 离 太 阳 最 近 距 离 要 近, 其 轨 道 非 常 倾 斜, 在 地 球 围 绕 太 阳 运 转 的 轨 道 平 面 上 下 运 行 目 前 估 计 它 经 过 地 球 时 不 会 近 于 284 万 公 里 ( 月 球 离 地 球 约 38 万 公 里 ) 由 于 它 距 离 太 远 加 上 太 暗 淡, 在 地 球 上 如 果 不 借 助 于 望 远 镜 用 肉 眼 难 以 被 观 测 到 参 考 文 献 土 星 周 围 发 现 一 颗 新 卫 星 据 美 国 太 空 网 报 导, 继 今 年 木 星 周 围 发 现 18 颗 新 卫 星 ( 总 数 达 58 颗 ) 之 后, 土 星 周 围 发 现 了 一 颗 新 卫 星, 使 土 星 的 卫 星 数 量 达 到 31 颗 这 是 近 三 年 来 土 星 周 围 发 现 的 第 一 颗 新 卫 星 46

48 这 颗 新 卫 星 取 名 为 S/2003 S1, 宽 约 8 公 里, 属 不 规 则 型, 相 对 于 土 星 的 运 转 逆 向 旋 转, 其 轨 道 奇 异 关 于 这 颗 新 卫 星 的 起 源 还 不 清 楚 参 考 资 料 云 罩 土 星 的 卫 星 泰 坦 (Titan) 最 新 的 地 面 望 远 镜 照 片 显 示, 泰 坦 上 竟 有 和 地 球 上 相 似 的 云 层, 甚 至 也 有 雷 暴 雨 泰 坦 是 土 星 数 十 颗 卫 星 中 属 最 大 的 它 大 过 水 星, 是 太 阳 系 中 唯 一 带 有 自 己 的 大 气 层 的 卫 星 和 地 球 一 样, 它 的 大 气 成 份 大 多 是 氮 气, 也 有 少 量 的 甲 烷 照 片 显 示, 当 时 泰 坦 部 份 上 空 笼 罩 着 厚 厚 的 甲 烷 云 层 ( 不 是 水 气 云 ) 科 学 家 们 推 断 这 些 云 也 会 下 雨 有 云 层 笼 罩 的 土 星 的 卫 星 泰 坦 它 们 随 时 而 变, 有 时 也 呆 上 好 几 天 泰 坦 有 缓 慢 的 季 节 变 化, 但 一 般 相 信 不 太 可 能 有 生 物 存 在, 因 为 它 距 离 太 阳 十 三 亿 公 里 远, 气 温 通 常 在 摄 氏 零 下 180 度 以 下, 实 在 太 冷 天 文 学 家 们 用 最 新 的 Keck II 望 远 镜 摄 得 泰 坦 这 一 批 照 片 Keck II 坐 落 在 夏 威 夷 岛 火 山 顶, 它 的 复 合 主 镜 直 径 十 米, 具 有 瞬 间 调 整 复 合 镜 的 功 能 它 拍 得 的 泰 坦 照 片 竟 比 七 十 年 代 飞 越 土 星 的 旅 行 者 号 太 空 船 所 拍 的 照 片 更 清 晰 这 项 新 发 现 是 美 国 加 州 理 工 学 院 的 天 文 学 家 发 表 在 天 文 物 理 学 报 上 的 NASA 的 卡 西 尼 号 太 空 船 将 在 2004 年 造 访 土 星, 探 测 究 竟 参 考 文 献 47

49 3.12 天 文 新 发 现 : 海 王 星 出 现 3 颗 新 卫 星 海 王 星 三 颗 新 卫 星 天 文 学 家 1 月 13 日 宣 布, 有 三 颗 以 前 没 有 观 测 到 的 卫 星 围 绕 海 王 星 旋 转, 至 此 该 行 星 的 已 知 卫 星 总 数 达 到 11 颗 海 王 星 是 太 阳 系 中 离 我 们 第 八 远 的 行 星, 可 是 每 隔 几 个 世 纪 它 与 第 九 远 的 冥 王 星 交 换 位 置 这 些 新 卫 星 运 行 无 规 律, 大 小 约 公 里 参 考 文 献 一 奇 异 彗 星 已 经 驰 入 太 阳 系 据 美 国 国 家 地 理 新 闻 12 月 19 日 报 导, 一 颗 未 知 奇 异 彗 星 已 经 驰 入 我 们 太 阳 系, 目 前 正 朝 东 / 东 南 方 向 穿 过 武 仙 座 星 群 该 彗 星 为 日 本 业 余 天 文 爱 好 者 12 月 14 日 清 晨 发 现, 现 以 发 现 者 名 字 命 名 为 Kudo-Fujikawa 彗 星, 正 式 名 称 为 C/2002 X5 美 国 阿 肯 色 天 文 实 验 室 (Arkansas Sky laboratory)clay Sherrod 说, 在 2003 年 1 月 28 日 该 彗 星 最 接 近 太 阳 的 时 候 ( 近 日 点 ), 地 球 上 大 部 分 地 区 能 够 观 察 到 其 逆 轨 道 ( 意 味 着 相 对 于 主 要 行 星 的 轨 道 而 言, 该 彗 星 以 相 反 的 方 向 前 进 ) 以 及 到 时 候 的 近 距 离 穿 过 太 阳 会 使 许 多 人, 包 括 我 本 人, 意 识 到 此 彗 星 可 能 潜 在 地 一 奇 异 彗 星 已 经 驰 入 太 阳 系 48

50 驱 散 太 阳 辐 射 及 太 阳 风 如 果 确 实 这 样 的 发 生 的 话, 我 们 将 会 看 到 一 个 难 以 置 信 的 彗 星, 因 为 其 内 在 挥 发 性 的 稀 有 气 体 暴 露 于 太 阳 的 辐 射 之 中 参 考 文 献 科 学 家 质 疑 光 速 不 变 原 理 据 美 国 航 空 航 天 局 (NASA)5 月 29 日 消 息, 科 学 家 们 准 备 用 置 于 国 际 空 间 站 上 的 超 精 度 时 钟 和 其 它 一 些 太 空 任 务, 检 测 爱 因 斯 坦 狭 义 相 对 论 消 息 称, 这 一 实 验 结 果 很 有 可 能 极 大 程 度 地 改 变 人 们 对 宇 宙 时 空 的 认 识 创 立 于 1905 年 的 狭 义 相 对 论 的 一 个 最 基 本 的 假 定 是, 无 论 观 察 者 以 多 大 的 速 度 在 任 何 方 向 上 运 动, 光 速 对 于 他 来 说 都 是 不 变 的 也 就 是 说 作 为 一 个 常 数 的 光 速 在 宇 宙 空 间 中 是 恒 定 的 然 而, 近 些 年 来 在 基 本 粒 子 研 究 领 域 提 出 的 一 些 新 理 论 却 认 为, 这 一 假 定 并 不 总 是 正 确 的, 在 宇 宙 的 深 处, 时 空 的 结 构 可 能 会 发 生 一 些 在 地 球 上 非 常 难 以 探 测 到 的 变 化, 而 这 些 变 化 将 会 导 致 光 速 的 改 变 为 了 证 明 这 些 新 理 论 的 正 确 性, 在 美 国 航 空 航 天 局 基 础 物 理 计 划 的 支 持 下, 科 学 家 们 展 开 了 一 系 列 重 新 审 视 狭 义 相 对 论 的 实 验 计 划 的 负 责 人 之 一, 印 第 安 纳 大 学 物 理 学 教 授, 阿 兰. 考 斯 泰 勒 基 博 士 (Alan Kostelecky) 说, 三 种 不 同 的 超 精 度 时 钟 : 主 原 子 空 间 定 位 时 钟 (Primary Atomic Reference Clock in Space ), 铷 原 子 钟 (Rubidium Atomic Clock) 和 超 导 微 波 振 荡 仪 (Superconducting Microwave Oscillator) 已 经 被 安 装 在 国 际 空 间 站 上 了, 此 外 欧 洲 空 间 局 (European Space Agency) 也 将 很 快 在 国 际 空 间 站 上 安 装 原 子 钟 系 综 (the Atomic Clock Ensemble) 除 了 国 际 空 间 站 之 外,NASA 的 一 些 其 他 飞 行 计 划 也 将 对 狭 义 相 对 论 进 行 重 新 检 验, 其 中, 一 个 名 为 时 空 (SpaceTime ) 的 飞 行 任 务 将 携 带 原 子 钟 飞 过 木 星, 并 将 它 们 以 极 高 的 速 度 抛 向 太 阳, 这 种 高 速 飞 行 将 确 保 检 验 的 高 敏 感 度 由 于 地 球 的 转 轴 的 方 向 和 旋 转 的 速 度 是 固 定 的, 而 在 太 空 中, 空 间 站 或 飞 船 转 轴 的 方 向 和 速 度 都 是 可 以 变 化 的, 所 以 如 果 时 空 的 结 构 发 生 了 细 微 的 改 变, 在 太 空 中 的 测 量 49

51 将 比 在 地 球 上 的 更 为 精 确 考 斯 泰 勒 基 博 士 最 后 说, 这 些 实 验 结 果 将 很 可 能 在 科 学 界 引 起 极 大 的 轰 动, 并 对 人 们 现 有 的 时 空 结 构 的 认 识 产 生 革 命 性 的 影 响 其 实 光 速 不 变 只 是 一 种 在 很 小 范 围 内 的 归 纳, 是 一 种 假 说 人 类 的 确 做 过 一 些 试 验, 可 那 范 围 与 宇 宙 比 起 来 是 非 常 小 的, 银 河 系 边 缘 上 的 光 速 人 们 都 没 有 测 量 过, 所 以 并 不 能 保 证 宇 宙 深 处 的 光 速 与 地 球 上 的 光 速 一 样 科 学 家 们 也 认 识 到 了 这 个 问 题, 所 以 投 巨 额 资 金, 大 规 模 地 做 实 验, 在 宇 宙 深 处 重 新 检 验 以 光 速 不 变 原 理 为 基 础 的 狭 义 相 对 论 其 实 早 在 1998 年 9 月, 法 轮 功 创 始 人 李 洪 志 先 生 就 在 瑞 士 讲 法 时 已 指 出 了 这 一 点 ( 法 轮 佛 法 ( 在 瑞 士 法 会 上 讲 法 ) ) : 不 同 的 空 间 存 在 着 不 同 的 时 间, 我 们 地 球 范 围 之 内 有 个 时 间 场, 一 切 都 局 限 在 这 个 时 间 的 范 围 之 内 那 个 人 造 卫 星 一 旦 超 出 我 们 大 气 层 的 时 候, 它 就 是 另 外 的 一 个 时 间 了, 绝 对 和 地 球 的 时 间 不 是 一 个 时 间 场 那 么 在 经 过 其 他 的 星 球 的 时 候, 又 有 它 那 星 球 的 时 间 场 天 体 越 往 大 去, 它 的 时 间 速 度 差 异 越 大 银 河 系 中 发 生 的 事 情 你 说 十 五 万 光 年 才 能 看 到, 其 实 我 告 诉 大 家, 说 不 定 三 两 年 你 就 能 看 得 到 为 什 么 呢? 因 为 光 的 速 度 也 是 受 时 间 场 所 控 制 的 穿 越 不 同 时 间 场 的 时 候, 光 的 速 度 刷, 刷, 刷 就 变 得 忽 快 忽 慢, 到 我 们 地 球 这 儿 来 的 时 候, 又 符 合 地 球 的 时 间 场, 就 变 得 非 常 的 慢 了 你 用 地 球 人 类 所 能 认 识 的 这 个 时 间 场 去 衡 量 宇 宙 的 这 个 时 间, 根 本 就 无 法 衡 量 的 那 么, 再 延 伸 下 去, 我 们 知 道, 科 学 家 们 在 近 几 年 内 观 察 到 了 许 多 重 大 的 天 文 学 变 化, 比 如 超 新 星 爆 发 的 增 多, 新 恒 星 的 大 量 诞 生, 多 个 星 体 的 碰 撞 合 并,GAMMA 射 线 的 爆 发, 新 星 体 的 大 量 涌 现, 这 些 现 象 一 般 都 距 离 地 球 几 百 万, 甚 至 几 千 万 光 年 之 遥, 所 以 很 多 人 根 据 光 速 不 变 原 理, 认 为 这 些 宇 宙 巨 变 都 是 发 生 在 几 百 万 或 几 千 万 年 以 前 的 事, 与 我 们 现 在 没 有 什 么 关 系 其 实, 如 果 光 速 在 宇 宙 中 是 变 化 的, 并 且 在 宇 宙 的 深 处 比 在 地 球 上 要 快 得 多, 那 么 我 们 看 到 的 外 层 空 间 的 宇 宙 巨 变 就 不 再 是 遥 远 的 过 去 的 事 情, 可 能 就 是 几 年 前 的 事 情, 甚 至 是 最 近 的 事 情, 这 意 味 着 什 么 呢? 宇 宙 的 巨 变 可 能 近 在 眼 前, 何 止 近 在 眼 前, 每 个 人 都 可 能 已 经 在 其 中 了 中 国 古 人 相 信 天 人 合 一, 从 天 象 的 变 化 可 以 预 知 人 类 社 会 的 变 迁, 天 象 的 变 化 也 会 导 致 人 类 社 会 的 变 迁 这 些 剧 烈 的 变 化 对 应 到 我 们 地 球 上, 或 许 预 示 人 类 也 正 面 临 着 重 大 变 革 参 考 文 献 50

52 第 四 章 剧 变 中 的 银 河 系 本 章 简 介 银 河 系 同 样 更 是 处 在 巨 变 之 中 天 文 学 家 发 现 银 河 中 心 特 大 质 量 黑 洞 爆 炸 频 繁, 在 2000 年, 银 河 系 超 巨 星 Rho Cas 发 生 巨 型 爆 发 而 红 外 线 天 文 卫 星 观 测 到 银 河 系 大 量 新 生 恒 星, 银 河 系 中 的 闪 亮 光 点 球 聚 体, 科 学 家 推 测 宇 宙 是 由 一 种 拮 抗 重 力 的 神 秘 能 量 所 主 宰 的 天 文 学 家 在 广 阔 的 天 体 范 围 内 发 现 了 许 许 多 多 出 乎 意 料 的 现 象, 不 平 静 的 银 河 系 球 形 星 团 是 其 中 的 一 个 快 速 穿 越 银 河 系 的 黑 洞 会 不 会 对 地 球 构 成 威 胁? 巨 星 环 环 绕 着 银 河 系? 如 果 存 在 一 完 整 的 环, 科 学 家 们 将 不 得 不 重 新 思 考 银 河 系 如 何 形 成 的 细 节 科 学 家 在 银 河 系 周 围 发 现 氢 气 云 团, 这 些 云 团 是 如 何 形 成 的 呢? 银 河 系 中 心 亮 丽 风 景 线, 展 示 了 银 河 系 中 心 区 域 的 惊 人 的 高 能 哈 勃 望 远 镜 观 测 到 一 个 奇 异 星 体 爆 发 产 生 的 光 回 声 又 是 一 个 以 前 没 有 观 测 到 的 天 文 现 象 银 河 系 即 将 进 入 新 纪 元 一 文 中 研 究 表 明, 我 们 银 河 系 正 在 进 入 一 个 新 的 时 代, 一 个 庞 大 密 集 的 星 际 气 体 圆 环 正 在 银 河 系 中 心 附 近 汇 集, 其 密 度 在 未 来 的 200 万 年 内 将 达 到 能 够 高 频 产 生 新 星 体 的 程 度, 届 时 新 星 诞 生 的 频 率 将 高 达 目 前 的 100 倍, 银 河 系 的 景 观 将 会 非 常 绚 丽 也 许 本 章 的 内 容 远 不 足 以 概 括 巨 变 中 的 银 河 系, 但 是 仍 然 可 以 透 射 出 巨 变 中 的 银 河 系 4.1 天 文 学 家 发 现 银 河 中 心 特 大 质 量 黑 洞 爆 炸 频 繁 对 银 河 系 中 心 特 大 质 量 黑 洞 进 行 的 最 长 久 的 观 测, 给 了 天 文 学 家 前 所 未 有 的 了 解 它 的 机 会 美 国 NASA 钱 德 勒 X 射 线 观 测 台 提 供 的 新 数 据 表 明, 我 们 银 河 系 中 心 的 黑 洞 活 动 频 繁, 经 历 着 无 数 次 爆 炸, 偶 尔 发 生 大 爆 炸 这 次 对 银 河 系 中 心 黑 洞 的 观 测 持 续 了 两 周 共 164 小 时 我 们 对 一 特 大 质 量 黑 洞 进 行 了 以 前 从 没 进 行 过 日 常 观 测 参 与 这 项 研 究 的 麻 省 理 工 学 院 专 家 巴 加 诺 夫 (Frederick K. Baganoff) 在 目 前 正 在 西 雅 图 召 开 的 美 银 河 系 黑 洞 爆 炸 国 天 文 学 会 会 议 的 新 闻 发 布 会 上 说 : 我 们 见 到 这 个 特 大 质 量 黑 洞 的 爆 发 活 动 几 乎 每 天 都 发 生 51

53 图 像 展 示 的 是 我 们 银 河 系 的 一 部 分 这 一 图 像 是 根 据 红 外 线 天 文 卫 星 的 观 测 构 造 出 来 的 图 像 的 范 围 每 边 近 似 30 度, 图 象 中 心 位 于 名 为 NGC 7822 扩 散 星 云 图 像 内 是 气 体 和 尘 埃 云 区, 大 量 的 新 恒 星 正 在 气 体 尘 埃 区 形 成 形 成 中 的 新 恒 星 非 常 明 亮, 其 亮 度 强 达 超 过 太 阳 数 千 倍 4.2 银 河 系 超 巨 星 Rho Cas 发 生 巨 型 爆 发 Rho Cas 爆 发 示 意 图 哈 佛 - 史 密 斯 索 尼 安 天 体 物 理 中 心 (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 埃 勒 斯. 罗 贝 尔 (Alex Lobel) 领 导 的 一 国 际 天 文 学 家 小 组 在 西 雅 图 召 开 的 第 201 届 美 国 天 文 学 会 议 上 宣 布, 他 们 观 测 到 了 超 巨 星 Rho Cas 发 生 的 巨 巨 型 爆 发, 其 爆 发 喷 射 物 的 质 量 是 地 球 的 1 万 倍 这 次 惊 人 的 爆 发 事 件 发 生 在 2000 年 星 体 在 爆 发 中 所 损 失 的 质 量 要 比 天 文 学 家 以 往 观 测 到 的 其 它 任 何 一 次 爆 发 要 多 Rho Cas ( Rho Cassiopeiae) 属 于 仙 后 座 星 群 在 银 河 系 的 数 十 亿 星 体 中, 只 有 少 数 星 体 的 大 小 与 Rho Cas 相 当 天 文 学 家 曾 观 测 到 其 首 次 爆 发 发 生 在 1946 年 该 研 究 小 组 认 为 Rho Cas 随 时 可 能 会 发 生 下 一 次 爆 发 持 续 观 测 显 示, 在 两 年 前 爆 发 后 的 这 段 时 间 里, 它 的 巨 大 气 氛 一 直 处 于 不 稳 定 状 态 尽 管 它 离 我 们 较 远, 但 由 于 Rho Cas 明 亮 ( 其 量 度 是 太 阳 的 50 万 倍 ), 天 文 学 家 在 北 半 球 全 年 都 能 看 得 见, 甚 至 不 用 望 远 镜 也 容 易 看 到 它 干 了 件 令 人 惊 异 的 事 情, 哈 佛 - 史 密 斯 索 尼 安 天 体 物 理 中 心 的 天 文 学 家 Andrea Dupree 说, 我 们 能 见 证 这 次 令 人 震 惊 的 爆 发 真 的 是 特 别 幸 运 Rho Cas 的 爆 发 表 明 这 些 超 巨 星 是 多 么 的 不 稳 定 参 考 文 献 : 红 外 线 天 文 卫 星 观 测 到 银 河 系 大 量 新 生 恒 星 图 像 根 据 三 个 波 段 的 红 外 线 观 测 合 成 三 个 波 段 分 别 为 12,60 和 100 微 米 黄 色 到 白 色 区 域 是 红 外 线 明 亮 区 域 这 些 明 亮 区 在 可 见 光 照 片 上 不 会 出 现 新 形 成 的 恒 星 总 是 在 气 体 和 尘 埃 云 的 纵 深 区 域 而 这 些 气 体 和 尘 埃 云 对 各 种 光 而 言 几 乎 是 不 透 光 52

54 的 新 恒 星 放 射 的 可 见 光 能 量 被 气 体 和 尘 埃 云 吸 收 掉 了 但 对 红 外 线 言, 气 体 和 尘 埃 云 由 于 吸 收 了 光 能 量 而 被 加 热 从 而 成 为 红 外 线 光 源, 从 而 新 恒 星 可 以 被 观 测 到 ( 图 象 来 源 : 加 州 理 工 学 院 银 河 系 中 的 闪 亮 光 点 球 聚 体 浩 瀚 苍 穹, 有 数 不 尽 的 星 系 随 着 科 技 的 进 步, 天 文 学 家 设 计 并 建 造 了 直 径 8-10 米 的 地 基 望 远 镜 他 们 更 加 仔 细 地 观 测 到 银 河 系 和 邻 近 星 系 中 的 几 百 个 亮 点 这 些 星 系 中 的 亮 点 被 命 名 为 球 聚 体 (Globular Clusters), 由 十 万 到 一 百 万 个 恒 星 密 集 组 成 今 年 第 一 期 的 科 学 杂 志 对 球 聚 体 的 观 察 进 行 了 一 系 列 的 报 道 综 述 和 研 究 (Science, 299 卷 5603 号,2003 年 1 月 3 日 ) 美 国 天 文 学 家 Krauss 和 Chaboyer 论 证 宇 宙 和 第 一 批 恒 星 的 年 龄 至 少 为 112 亿 年 他 们 并 推 测 宇 宙 是 由 一 种 拮 抗 重 力 的 神 秘 能 量 所 主 宰 的 左 图 为 银 河 系 的 闪 光 亮 点 这 张 图 片 描 绘 了 银 河 系 存 在 演 化 的 四 个 阶 段, 代 表 着 现 代 天 文 学 家 对 星 系 的 认 识 那 些 分 布 在 银 河 系 中 的 闪 亮 光 点 就 是 球 聚 体, 每 一 个 球 聚 体 包 含 有 几 十 万 颗 星 星 1976 年, 当 天 文 物 理 学 家 Ivan King 为 学 生 Francois Schweizer 签 注 他 的 著 作 展 现 宇 宙 时, 他 写 道 : Francois, 尽 量 使 这 ( 课 本 ) 过 时 Francois 秉 承 师 志, 已 经 成 为 研 究 球 聚 体 的 专 家 Ivan King 的 鼓 励 确 实 反 映 了 这 种 科 学 的 精 神 现 今 的 科 学 家 们 努 力 在 寻 找 突 破 和 发 现 新 的 理 论 当 科 学 进 步 时, 人 们 今 天 的 知 识 将 会 变 得 陈 旧 过 时, 支 离 破 碎, 甚 至 是 有 缺 陷 的 4.5 不 平 静 的 银 河 系 球 形 星 团 天 文 学 家 在 广 阔 的 天 体 范 围 内 发 现 了 许 许 多 多 出 乎 意 料 的 现 象, 这 些 观 察 结 果 显 示 我 们 的 宇 宙 正 在 发 生 着 剧 烈 的 变 化 科 学 杂 志 在 2003 年 伊 始 发 了 一 期 特 别 期 刊 用 以 介 绍 银 河 系 中 球 形 星 团 中 发 生 的 巨 变 53

55 球 形 星 团 据 信 是 宇 宙 中 最 古 老 的 星 团 测 定 宇 宙 年 龄 的 一 种 方 法 就 是 通 过 测 定 球 形 星 团 中 古 老 星 体 的 年 龄 来 估 测 宇 宙 年 龄 的 下 限 对 银 河 系 球 形 星 团 的 观 测 发 现 了 许 多 震 憾 人 心 的 大 变 动 天 文 学 家 指 出 如 果 我 们 能 够 在 距 离 星 团 核 心 较 近 的 区 域 观 察 这 些 球 形 星 团, 我 们 会 发 现 那 里 的 夜 空 无 比 绚 丽 多 彩 罗 伯 特. 伊 里 恩 (Robert Irion) 教 授 的 文 章 银 河 系 中 不 平 静 的 群 星 集 中 介 绍 了 在 银 河 系 球 形 星 团 中 观 察 到 的 壮 观 景 象 群 星 荟 萃 的 银 河 星 团 47 Tucanae 核 心, 来 源 :NASA( 美 国 航 空 航 天 局 ) 在 地 球 上, 在 距 离 太 阳 几 光 年 之 内 我 们 只 能 看 到 为 数 不 多 的 几 个 恒 星, 但 是 在 这 些 球 形 星 团 附 近 却 有 十 万 个 以 上 的 恒 星 这 么 多 星 体 荟 萃 在 这 么 小 的 空 间 里, 因 此 星 团 里 面 热 闹 非 凡, 众 多 的 双 星 系 统 以 几 小 时, 甚 至 以 几 分 钟 为 周 期 互 相 环 绕 着, 脉 冲 星 一 分 钟 自 转 上 1000 周, 他 们 运 动 的 轨 道 互 相 交 叉 穿 越 在 计 算 机 模 拟 图 象 中, 众 多 的 星 体 就 象 绕 着 街 灯 飞 行 的 一 大 群 飞 蛾 星 体 之 间 的 相 互 作 用 的 景 象 使 人 眼 花 缭 乱 星 团 中 星 体 的 相 互 作 用 使 许 多 星 体 被 抛 射 到 星 团 外 围 或 远 离 星 团 的 空 间 ; 许 多 星 体 甚 至 互 相 碰 撞 成 为 新 星 体 在 球 形 星 团 中 发 生 这 种 碰 撞 的 机 率 比 在 其 它 区 域 要 高 达 十 亿 倍 以 上 这 些 相 互 作 用 吸 引 了 许 多 天 文 学 家 科 学 家 从 哈 勃 望 远 镜 和 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 仪 的 观 测 结 果 和 计 算 机 模 拟 中 发 现 星 团 中 星 体 的 演 化 和 星 团 的 动 力 学 息 息 相 关, 每 一 个 星 体 的 变 化 都 对 周 围 环 境 发 生 重 要 的 影 响, 从 而 影 响 着 其 它 星 体 的 变 化 星 团 中 的 双 星 系 统 是 科 学 家 们 感 兴 趣 的 对 象 之 一 科 学 家 们 把 双 星 系 统 比 作 含 有 两 个 原 子 的 分 子 系 统, 虽 然 两 个 系 统 的 尺 寸 相 差 很 大, 双 星 系 统 由 星 体 而 非 原 子 组 成, 但 是 科 学 家 们 认 为 两 个 系 统 有 着 相 同 的 物 理 实 质 双 星 系 统 的 行 为 受 整 个 星 团 密 度 的 影 响 当 星 团 膨 胀 时, 其 中 的 星 体 距 离 不 是 太 近, 双 星 系 统 和 其 他 星 体 的 碰 撞 机 会 很 54

56 少 但 是 星 团 中 星 体 的 相 互 吸 引 不 可 避 免 地 使 星 团 体 积 缩 小 当 双 星 系 统 与 另 外 一 个 星 体 靠 近 时, 另 外 的 星 体 可 以 从 双 星 系 统 获 得 能 量 从 而 使 双 星 系 统 互 相 环 绕 的 轨 道 变 小 有 时 第 三 个 星 体 甚 至 取 代 双 星 系 统 中 的 一 个 并 且 把 它 抛 出 星 团 之 外 科 学 家 们 把 这 个 过 程 叫 做 星 团 中 星 体 的 蒸 发 这 种 交 换 使 得 星 团 密 度 变 小, 避 免 星 团 核 心 的 坍 缩, 但 是 从 长 远 来 看, 也 使 得 星 团 的 生 存 受 到 威 胁, 星 团 的 寿 命 可 达 10 亿,100 亿 甚 至 更 高, 取 决 于 它 的 最 初 质 量 和 含 有 双 星 系 统 的 数 目 计 算 表 明 星 团 中 如 果 有 5% 到 10% 的 星 体 是 双 星 就 足 以 使 星 团 通 过 以 上 描 述 的 蒸 发 过 程 从 而 避 免 星 团 的 坍 缩 理 论 预 测 当 星 团 核 心 坍 缩 时 蒸 发 过 程 应 该 很 快 使 核 心 反 弹, 从 而 避 免 星 团 的 坍 缩, 因 此 我 们 应 该 观 测 不 到 这 种 坍 缩 的 系 统 但 是 在 银 河 系 星 团 中 天 文 学 家 们 观 察 到 了 为 数 众 多 的 星 团 核 心 坍 缩 的 例 子, 观 测 发 现 大 约 有 20% 的 银 河 星 团 发 生 了 核 心 的 坍 缩 因 此 观 测 和 理 论 预 测 在 这 里 发 生 了 严 重 的 冲 突, 至 今 仍 然 没 有 一 个 物 理 理 论 对 这 种 核 心 坍 缩 给 出 令 人 信 服 的 解 释 球 形 星 团 给 天 文 学 家 研 究 星 体 在 密 集 状 态 的 行 为 提 供 了 一 个 机 会, 其 中 星 体 的 不 寻 常 活 动 对 天 文 学 家 来 说 也 充 满 了 神 秘 参 考 资 料 快 速 穿 越 银 河 系 的 黑 洞 天 文 学 家 11 月 18 日 宣 布, 他 们 利 用 哈 勃 太 空 望 远 镜 在 银 河 系 内 观 测 到 一 个 逃 逸 中 的 黑 洞, 为 黑 洞 形 成 与 超 新 星 爆 发 之 间 的 相 关 性 提 供 了 最 有 力 证 据 这 次 发 现 的 黑 洞 代 号 为 GRO J , 这 是 迄 今 发 现 的 第 一 个 在 银 河 系 内 部 快 速 飞 行 的 黑 洞 ( 超 新 星 爆 发 产 生 的 黑 洞 及 与 其 相 伴 的 黄 色 星 体 的 设 想 图 ) 超 新 星 爆 发 产 生 的 黑 洞 及 与 其 相 伴 的 黄 色 星 体 的 设 想 图 天 文 学 家 表 示, 新 发 现 的 黑 洞 就 象 出 膛 的 炮 弹 一 样 在 飞 奔, 时 速 达 到 40 万 公 里, 比 邻 近 恒 星 运 动 速 度 快 4 倍 其 跑 动 速 度 如 此 之 快, 证 明 它 很 可 能 是 在 超 新 星 爆 发 过 程 中 被 投 掷 出 来 的 目 前 其 运 动 大 致 方 向 是 朝 着 地 球 飞 来 但 近 期 不 会 对 地 球 构 成 威 胁 55

57 天 文 学 家 指 出, 在 银 行 系 的 中 央 区 域, 星 球 的 形 成 更 加 频 繁, 因 此 超 新 星 的 出 现 也 更 加 常 见 参 考 资 料 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 仪 观 测 到 银 河 系 黑 洞 附 近 的 剧 烈 碰 撞 美 国 航 空 航 天 局 网 站 12 月 10 日 报 导, 荷 兰 科 学 家 利 用 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 仪 发 现 我 们 银 河 系 有 团 状 高 温 铁 原 子 气 体 高 速 逃 离 一 个 黑 洞 气 体 团 的 高 温 和 与 黑 洞 的 距 离 显 示 它 们 在 逃 离 黑 洞 附 近 时 发 生 了 剧 烈 的 碰 撞 这 一 发 现 已 发 表 在 2002 年 9 月 6 日 的 科 学 杂 志 上 这 次 所 观 察 到 的 黑 洞 系 统 SS433, 是 一 个 含 有 黑 洞 和 大 质 量 星 体 的 双 星 系 统 所 探 测 到 两 团 气 体 温 度 高 达 5 千 万 度, 分 布 在 黑 洞 两 侧 距 离 黑 洞 系 统 0.25 光 年 科 学 家 们 用 多 普 勒 频 移 测 到 的 气 体 团 速 度 表 明, 其 中 一 团 朝 着 靠 近 地 球 的 方 向 运 动, 另 一 团 则 远 离 地 球 而 去 科 学 家 们 对 在 远 离 银 河 系 中 心 黑 洞 探 测 到 高 温 气 体 团 感 到 非 常 意 外 早 先 钱 德 勒 和 哈 勃 望 远 镜 的 观 测 表 明 气 体 在 逃 离 黑 洞 膨 胀 的 过 程 中 温 度 会 迅 速 下 降, 所 以 科 学 家 们 认 为 在 离 开 黑 洞 几 百 万 公 里 以 外 应 该 没 有 高 温 气 体 这 些 发 现 证 明 膨 胀 冷 却 模 型 不 能 成 立, 文 章 合 作 者 之 一, 阿 姆 斯 特 丹 大 学 的 罗 勃. 分 德 尔 博 士 说, 这 些 气 体 必 然 被 重 新 加 热 过, 最 可 能 的 一 个 过 程 是 来 自 后 面 的 高 速 的 气 体 团 撞 到 了 前 面 速 度 较 低 的 气 体 团 在 用 可 见 光 波 段 望 远 镜 所 作 的 观 测 中 科 学 家 们 的 确 发 现 有 黑 洞 附 近 每 隔 几 分 钟 就 有 子 弹 状 的 团 状 气 体 射 出 科 学 家 们 正 在 对 此 作 进 一 步 的 观 测 参 考 资 料 56

58 4.8 天 文 新 发 现 : 巨 星 环 环 绕 著 银 河 系 银 河 系 环 示 意 图 左 : 由 美 国 科 学 家 领 导 的 研 究 小 组 提 出 右 图 : 欧 洲 科 学 家 提 出 1 月 6 日 在 美 国 西 雅 图 召 开 的 第 201 届 美 国 天 文 学 会 议 上, 两 个 独 立 的 研 究 小 组 宣 布 发 现 银 河 系 被 一 个 以 前 没 有 见 过 的 由 古 老 的 星 体 所 组 成 的 巨 环 所 环 绕 如 果 存 在 一 完 整 的 环, 科 学 家 们 将 不 得 不 重 新 思 考 银 河 系 如 何 形 成 的 细 节 天 文 学 家 一 般 认 为, 银 河 系 大 多 数 星 体 集 中 于 相 对 较 薄 的 圆 盘 和 中 心 较 厚 的 凸 起 上 面, 在 银 河 系 中 心 星 体 数 量 更 多, 朝 银 河 系 边 缘, 星 体 会 愈 来 愈 稀 少 新 发 现 的 圆 环 上 大 约 有 1 亿 到 5 亿 颗 星 体 组 成, 在 银 河 系 边 缘 外 发 现 了 这 么 多 星 体, 对 天 文 学 家 是 个 惊 讶 由 美 国 科 学 家 领 导 的 研 究 小 组 研 究 成 员 美 国 费 米 国 家 加 速 器 实 验 室 的 布 赖 恩. 晏 尼 (Brian Yanny) 说, 圆 环 上 的 星 体 围 绕 银 河 系 中 心 运 转, 速 度 大 约 是 太 阳 的 一 半 圆 环 比 圆 盘 约 厚 10 倍 该 圆 环 不 同 寻 常, 因 为 它 似 乎 仅 仅 由 古 老 星 体 所 组 成 欧 洲 研 究 小 组 组 成 员 之 一 罗 瑞 哥. 埃 巴 塔 (Rodrigo Ibata) 说, 虽 然 在 有 些 已 知 的 星 系 里 也 有 由 年 轻 星 体 组 成 的 亮 环, 但 是 还 没 有 发 现 一 个 星 系 有 类 似 于 银 河 系 的 那 个 巨 环 尽 管 对 圆 环 的 形 成 有 多 种 解 释, 但 是 天 文 学 家 认 为, 无 论 如 何 该 圆 环 是 个 谜 参 考 文 献

59 4.9 科 学 家 在 银 河 系 周 围 发 现 氢 气 云 团 据 美 国 国 家 射 电 天 文 观 测 中 心 10 月 18 日 消 息, 科 学 家 利 用 美 国 国 家 科 学 基 金 资 助 的 GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope) 天 文 望 远 镜 在 银 河 系 和 星 系 之 间 的 过 渡 地 带 首 次 发 现 呈 孤 立 状 的 一 群 氢 气 云 团 这 一 发 现 显 示 以 超 新 星 为 动 力 的 星 河 喷 泉 正 在 持 续 不 断 向 我 们 银 河 系 附 近 喷 撒 超 热 氢 气 在 距 离 银 河 系 布 满 星 星 的 圆 盘 以 外 相 当 远 距 离 的 范 围 是 一 层 包 含 氢 气 的 大 气 环 通 过 研 究 这 个 大 气 环, 我 们 可 以 了 解 在 银 河 系 中 及 其 附 近 发 生 的 大 量 事 件, 位 于 西 弗 吉 尼 亚 绿 岸 市 的 国 家 射 电 天 文 观 测 中 心 天 文 学 家 级 杰. 罗 克 曼 (Jay Lockman) 说, 但 是, 这 个 银 河 系 上 空 的 氢 气 云 团 : 方 框 显 示 天 文 望 远 镜 观 测 到 的 孤 立 氢 气 云 氢 气 环 如 何 形 成 以 及 什 么 因 素 阻 止 引 力 早 该 将 它 坍 缩 成 一 个 薄 层 仍 然 是 个 迷 罗 克 曼 及 其 合 作 者 认 为, 大 气 环 并 不 是 一 团 薄 雾, 而 是 充 满 了 孤 立 状 的 云 团, 每 个 云 团 包 含 个 太 阳 质 量 的 氢 气, 直 径 为 100 光 年 他 们 的 研 究 结 果 将 发 表 在 天 文 物 理 期 刊 快 报 天 文 学 家 认 为,GBT 望 远 镜 发 现 最 令 人 信 服 的 事 实 是 这 些 气 体 云 团 在 动 力 学 上 和 银 河 系 盘 的 相 关 性, 即 它 们 跟 着 银 河 系 转 动 目 前, 关 于 这 些 云 团 的 起 源 还 不 清 楚 参 考 文 献 银 河 系 中 心 亮 丽 风 景 线 右 图 为 银 河 系 中 心 区 域 的 惊 人 的 高 能 全 景 图 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 的 位 于 大 气 层 外 的 钱 德 勒 X 射 线 观 測 站 (Chandra X- ray Observatory ) 最 近 绘 制 了 一 个 银 河 系 中 心 区 域 的 惊 人 的 高 能 全 景 图 这 一 发 现 对 了 解 我 们 银 河 系 最 活 跃 地 带 和 宇 宙 中 的 其 他 星 系 迈 出 了 重 要 的 一 步 看 起 来 像 一 个 蔓 延 的 大 都 市, 钱 德 勒 新 绘 制 的 图 片 上 显 示 成 百 的 白 矮 星, 中 子 星 和 黑 洞 浸 泡 在 几 百 万 度 的 像 发 光 的 雾 一 样 的 气 体 中 他 们 的 中 心 是 一 个 巨 大 的 黑 洞 58

60 Amherst 的 University of Massachusetts 的 Q. Daniel Wang 说, 银 河 系 的 中 心 是 运 动 的 中 心 从 这 些 图 片 我 们 可 以 对 银 河 系 中 的 恒 星, 气 体 和 灰 尘, 包 括 磁 场 和 吸 引 力 之 间 的 相 互 作 用 有 一 个 更 深 的 认 识 我 们 可 以 看 到 这 些 力 的 相 互 作 用 是 如 何 影 响 到 周 围 的 区 域 以 致 对 整 个 银 河 系 造 成 影 响 Wang 在 2002 年 1 月 9 日 在 华 盛 顿 的 美 国 天 体 学 会 上 报 告 了 30 张 不 同 的 钱 德 勒 绘 制 的 图 片, 而 且 也 在 2002 年 1 月 10 日 的 自 然 杂 志 上 发 表 了 文 章 这 些 图 片 于 2001 年 7 月 16 至 21 日 由 一 个 先 进 的 CCD 图 像 谱 仪 (AIS) 绘 制, 包 含 了 银 河 系 中 心 的 厚 400 光 年, 长 900 光 年 的 狭 长 区 域 这 个 小 组 最 直 接 的 一 个 结 果 使 他 们 可 以 把 单 独 的 X 光 源 和 热 气 体 产 生 的 散 射 光 区 分 开, 并 且 更 改 了 过 去 对 热 气 体 的 定 义 热 气 体 的 温 度 看 起 来 比 原 来 估 计 的 低 十 倍 散 射 的 X 光 似 乎 与 银 河 系 内 部 的 混 乱 与 密 度 有 关 那 里 恒 星 的 形 成 速 度 比 银 河 系 郊 区 要 快 得 多 绝 大 多 数 的 质 量 很 大 的 恒 星 坐 落 在 银 河 系 中 心 地 带 并 且 迅 速 地 把 星 体 的 外 层 甩 出 从 而 形 成 星 际 风 那 里 超 新 星 的 爆 发 也 更 加 常 见 而 且 把 振 动 穿 过 星 系 内 部 银 河 系 的 中 心 是 一 个 质 量 相 当 于 三 百 万 个 太 阳 的 黑 洞 虽 然 钱 德 勒 最 近 观 察 到 了 银 河 系 中 心 黑 洞 附 近 的 一 个 微 弱 闪 光, 但 黑 洞 附 近 的 输 出 功 率 保 持 相 对 较 低 然 而, 这 个 小 组 观 察 到 的 一 个 似 乎 与 离 中 心 几 百 光 年 远 的 铁 原 子 发 出 的 无 法 解 释 的 光 也 许 表 明 银 河 系 中 心 的 超 级 黑 洞 过 去 比 现 在 亮 几 百 倍 或 者, 这 发 光 是 由 过 去 银 河 系 中 心 黑 洞 引 起 的 极 高 能 量 的 宇 宙 射 线 引 起 银 河 系 中 心 充 满 极 热 气 体 产 生 的 极 高 压 力 和 极 强 的 磁 场 图 片 也 显 示 高 温 高 压 的 气 体 显 然 在 从 银 河 系 中 心 向 银 河 系 外 围 逃 逸 Wang 说, 银 河 系 是 一 个 生 态 系 统, 他 中 心 的 活 动 会 严 重 影 响 银 河 系 整 体 的 演 化 从 天 文 学 角 度 看, 银 河 系 的 中 心 就 好 比 我 们 的 后 花 园, 它 为 我 们 了 解 其 他 星 系 的 核 心 提 供 了 优 秀 的 试 验 场 地 一 粒 砂 中 有 三 千 大 千 世 界, 我 们 银 河 系 中 同 样 也 存 在 着 三 千 大 千 世 界 希 望 现 代 的 科 学 能 够 借 鉴 古 老 的 东 方 对 这 个 世 界 的 深 奥 理 解 其 实 从 某 种 意 义 上 说, 我 们 银 河 系 也 是 一 个 庞 大 的 生 命 体 银 河 系 中 心 的 更 加 常 见 的 超 新 星 爆 发 也 许 意 味 着 银 河 系 中 心 的 时 间 场 要 远 远 快 于 它 周 围 的 时 间 场, 并 且 那 里 正 在 发 生 剧 烈 的 转 变 参 考 文 献 59

61 4.11 哈 勃 望 远 镜 观 测 到 一 个 奇 异 星 体 爆 发 产 生 的 光 回 声 这 组 由 美 国 航 空 航 天 局 哈 勃 望 远 镜 拍 摄 的 照 片 显 示 一 个 非 同 寻 常 的 星 体 爆 发 产 生 的 光 象 水 波 一 样 在 星 体 附 近 回 荡 该 星 体 名 为 V838 莫 诺 色 罗 蒂 斯 (Monocerotis), 位 于 我 们 银 河 系 的 独 角 兽 ( Unicorn) 星 座, 是 一 个 罕 见 的 正 在 爆 发 的 超 级 巨 星 (supergiant) 超 级 巨 星 是 一 类 大 质 量, 高 亮 度 的 星 体, 质 量 一 般 是 太 阳 的 几 百 倍 以 上, 亮 度 也 比 太 阳 大 得 多 这 次 的 异 常 爆 炸 发 生 在 2002 年 1 月, 在 短 短 的 四 十 多 天 里, 该 星 体 的 亮 度 增 长 了 一 万 倍, 成 为 我 们 银 河 系 中 亮 度 最 大 的 星 体 照 片 中 可 以 见 到 从 这 一 奇 异 星 体 发 出 的 光 正 在 向 四 周 的 空 间 扩 散, 在 碰 到 四 周 包 围 着 该 星 体 的 尘 埃 后 又 被 反 射 回 来, 构 成 一 副 绚 丽 的 状 似 牛 眼 的 多 色 图 样 关 于 这 一 观 测 的 研 究 结 果 刊 登 在 3 月 27 日 的 自 然 杂 志 上, 科 学 杂 志 在 同 一 天 发 表 了 有 关 评 论 V838 莫 诺 色 罗 蒂 斯 星 体 强 烈 爆 发 照 片 显 示 从 2002 年 5 月 到 12 月, 星 体 景 象 由 于 星 体 四 周 不 同 部 分 依 次 被 照 亮 而 发 生 了 显 著 的 变 化 天 文 学 家 把 这 种 效 应 称 为 光 回 声 星 云 中 的 不 同 颜 色 反 映 了 星 体 颜 色 随 着 星 体 爆 发 的 改 变 在 这 段 爆 发 过 程 中, 该 星 云 的 表 观 直 径 迅 速 由 4 光 年 增 加 到 7 光 年 V838 莫 诺 色 罗 蒂 斯 星 体 强 烈 爆 发 亮 度 剧 增 目 前 科 学 家 们 对 这 次 爆 发 的 原 因 还 不 清 楚, 天 文 学 家 称 以 前 从 没 有 观 察 到 过 类 似 的 星 体 参 考 文 献

62 4.12 银 河 系 即 将 进 入 新 纪 元 今 年 年 六 月 份 在 新 墨 西 哥 州 的 ALBUQUERQUE 举 行 的 美 国 天 文 学 会 第 200 周 年 年 会 上, 克 利 斯. 马 丁 报 告 了 他 们 的 一 项 研 究 结 果 该 研 究 表 明, 我 们 银 河 系 正 在 进 入 一 个 新 的 时 代, 一 个 庞 大 密 集 的 星 际 气 体 圆 环 正 在 银 河 系 中 心 附 近 汇 集, 其 密 度 在 未 来 的 200 万 年 内 将 达 到 能 够 高 频 产 生 新 星 体 的 程 度, 届 时 新 星 诞 生 的 频 率 将 高 达 目 前 的 100 倍, 银 河 系 的 景 观 绚 丽 多 姿 的 银 河 系 将 会 非 常 绚 丽 即 将 产 生 的 新 星 体 很 多 是 一 些 大 质 量 短 寿 命 的 星 体 当 它 们 死 亡 时, 它 们 以 高 速 释 放 的 重 质 量 元 素, 成 为 星 系 中 其 它 长 寿 命 类 似 于 我 们 太 阳 一 类 星 体 的 种 子 研 究 者 之 一, 哈 佛 - 史 密 斯 森 尼 安 (Harvard-Smithsonian) 天 文 中 心 的 安 东 尼. 斯 达 克 (Antony Stark) 说, 这 些 星 体 将 很 快 用 完 它 们 的 燃 料, 然 后 以 超 新 星 的 形 式 爆 炸 现 在 我 们 银 河 系 大 约 100 年 能 看 到 一 次 超 新 星 爆 炸, 到 那 时, 我 们 将 可 以 每 年 看 到 一 次 超 新 星 爆 炸 是 质 量 在 我 们 的 太 阳 10 倍 以 上 的 恒 星 的 归 宿 这 些 大 质 量 星 体 在 一 千 五 百 万 年 内 烧 完 它 们 的 热 核 燃 料 后 在 一 秒 钟 内 迅 速 坍 缩, 接 着 反 弹 成 为 超 新 星 爆 炸 斯 达 克 和 他 的 同 事, 克 利 斯. 马 丁 (Cris Martin) 利 用 位 于 北 极 的 一 个 天 文 望 远 镜 观 测 到 的 从 气 体 环 中 的 一 氧 化 碳 发 出 的 亚 毫 米 波 段 幅 射 分 布 图, 估 计 了 气 体 环 密 度 马 丁 说, 我 们 可 以 结 合 我 们 的 分 布 图 和 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 钱 德 勒 (Chandra) X- 射 线 观 测 仪 的 银 河 系 中 心 X- 射 线 分 布 图 以 及 其 它 可 见 光 波 段 的 分 布 图, 这 些 使 我 们 能 够 建 立 关 于 银 河 系 中 心 环 境 的 一 副 完 整 的 图 像 一 个 庞 大 密 集 的 星 际 气 体 圆 环 正 在 银 河 系 中 心 附 近 汇 集 气 体 环 中 分 布 着 相 当 于 数 百 万 个 太 阳 质 量 的 物 质 这 项 新 研 究 揭 示 气 体 环 已 经 接 近 临 界 密 度, 超 过 临 界 密 度 时 它 就 会 形 成 一 到 两 个 坍 缩 于 星 系 中 心 的 气 体 云, 从 而 引 发 星 体 的 诞 生 这 种 情 形 大 约 五 亿 年 发 生 一 次 天 文 学 家 们 曾 经 在 其 它 的 星 系 中 观 察 到 类 似 的 星 体 暴 生 的 活 动, 银 河 系 中 的 新 星 暴 生 自 其 诞 生 以 来 也 已 经 发 生 过 约 20 次 在 新 星 暴 生 时, 一 些 物 质 在 被 银 河 系 中 心 黑 洞 吸 收 时, 其 能 量 会 以 两 束 电 磁 幅 射 的 形 式 沿 着 黑 洞 转 轴 发 出 巨 大 的 新 星 暴 生 可 以 将 银 河 系 从 目 前 的 状 态 变 为 类 似 于 M82 星 系 的 一 类 活 跃 的 星 系 斯 塔 克 说, 幸 运 的 是, 能 量 束 飞 行 的 方 向 是 离 开 银 河 系 平 面 的, 否 则 的 话, 地 球 上 的 生 命 就 会 周 期 性 的 完 全 灭 绝 61

63 斯 塔 克 和 马 丁 的 研 究 揭 示 了 银 河 系 超 新 星 时 代 的 来 临 斯 塔 克 甚 至 暗 示 我 们 人 类 可 能 有 机 会 目 睹 这 壮 观 的 宇 宙 焰 火 最 近 天 文 发 现 一 再 揭 示 了 宇 宙 巨 变 的 来 临 频 繁 的 GAMMA 爆, 超 新 星 爆 发, 星 河 碰 撞 与 重 组, 大 量 星 体 的 暴 生, 表 明 我 们 的 宇 宙 已 经 发 生 了 重 大 的 变 化 这 一 研 究 结 果 表 明 我 们 银 河 系 也 不 例 外 古 人 认 为 天 人 合 一, 通 过 对 天 象 的 变 化 的 观 测 可 以 预 示 人 类 社 会 的 变 迁, 这 些 巨 变 也 许 预 示 着 人 类 正 面 临 着 重 大 的 变 革 参 考 文 献 第 五 章 宇 宙 巨 变 本 章 简 介 宇 宙 已 经 发 生 了 那 些 人 类 可 以 观 测 到 的 巨 变? 人 类 对 这 些 巨 变 认 识 到 什 么 程 度? 发 生 巨 变 的 根 本 原 因 在 哪 里? 这 是 本 章 涉 及 的 问 题 首 先 让 我 们 感 谢 天 文 学 家 的 工 作 吧, 让 天 文 望 远 镜 不 但 让 人 类 睁 开 了 窥 测 宇 宙 的 眼 睛, 也 让 我 们 的 心 灵 从 迷 梦 中 醒 来, 真 正 的 伟 大 现 实 让 我 们 终 于 知 道 了 宇 宙 中 究 竟 在 发 生 着 什 么 庞 大 的 天 体 碰 撞 坍 塌, 制 造 出 威 力 巨 大 的 伽 马 爆, 放 射 出 超 过 太 阳 100 亿 亿 倍 亮 度 的 光 芒 痛 苦 的 灭 亡 碰 撞 中, 却 又 无 数 的 星 体 星 系 在 产 生, 碰 撞 产 生 无 数 的 宇 宙 尘 埃 在 弥 漫, 弥 漫 的 尘 埃 抛 射 出 无 量 的 红 外 辐 射, 漫 漫 无 际 的 红 光, 必 定 是 在 庆 祝 新 宇 宙 的 诞 生 茫 茫 的 旷 宇 中, 一 股 不 可 抗 拒 的 巨 大 力 量 与 智 慧, 开 天 辟 地, 创 生 宇 宙, 让 枯 树 生 华 让 死 亡 再 生, 让 弥 乱 归 正, 让 这 无 量 无 际 的 宇 宙 从 亘 古 未 变 的 晦 暗 里 焕 发 光 芒 这 在 古 老 的 星 系 团 簇 中 栖 身 的 超 级 黑 洞 出 人 意 料 地 活 跃 起 来, 而 年 轻 的 宇 宙 里 却 不 可 思 议 地 出 现 了 成 年 的 超 级 黑 洞 ; 什 么 是 生? 什 么 是 死? 我 们 的 思 维 已 经 被 展 现 在 眼 前 的 现 实 给 打 乱 了 巨 大 的 星 系 失 去 了 从 来 不 曾 改 变 的 规 律, 三 五 成 群 的 被 捏 搓 在 一 起, 令 人 颤 悚 的 猛 烈 爆 炸 中 它 们 融 铸 在 了 一 起 就 在 我 们 茫 然 不 知 所 措 的 时 候, 一 张 无 比 巨 大 的 热 气 体 网 突 然 出 现 在 我 们 的 观 测 中, 弥 漫 于 整 个 宇 宙 庞 大 的 星 际 间, 一 根 微 不 足 道 的 细 丝 都 跨 越 着 数 十 亿 个 光 年 原 来, 62

64 我 们 的 宇 宙 始 终 在 被 依 托, 原 来, 这 个 宇 宙 里 没 有 任 何 天 体 不 被 制 约 不 但 是 科 学 力 不 从 心, 整 个 宇 宙 都 是 在 茫 然 中 等 待 生 死 的 裁 决 一 个 垂 暮 星 系 周 围 的 晕 环 显 示 星 体 已 经 开 始 被 剥 离 成 千 上 万 的 新 星 体 正 在 庞 大 的 塔 兰 图 拉 蜘 蛛 (Tarandula) 星 云 中 涌 现, 其 中 的 新 恒 星 幅 射 的 紫 外 线 和 向 外 喷 射 出 的 高 速 物 质 粒 子 交 织 成 一 副 创 生 和 毁 灭 的 织 锦 被 扭 曲 的 气 体 和 星 体 系 统 正 处 于 发 育 阶 段, 和 附 近 那 些 形 成 于 上 十 亿 年 前 的 星 系 形 成 鲜 明 的 对 比 生 命 产 生 的 勃 勃 生 机, 竟 然 如 此 辉 煌 过 去 我 们 知 道 宇 宙 在 膨 胀 1998 年 2002 年 两 组 独 立 的 实 验 观 测 结 果 让 科 学 家 们 大 吃 一 惊, 宇 宙 膨 胀 在 加 速! 膨 胀 的 结 果 必 然 是 崩 溃, 膨 胀 所 意 味 的 必 然 是 毁 灭 这 无 穷 无 尽 的 宇 宙, 真 的 象 是 一 股 黑 暗 的 力 量, 在 和 创 生 的 力 量 对 抗 是 呀, 有 善 就 有 恶, 有 好 就 有 坏, 有 真 就 有 假 而 我 们 会 选 择 哪 一 个? 而 真 善 忍 与 假 恶 暴, 你 又 选 择 了 那 一 个? 生 与 死 之 间, 我 们 能 够 中 立 吗? 亲 爱 的 朋 友, 我 们 是 明 明 白 白 地 选 择 了, 还 是 在 懵 懂 无 知 中 被 选 择? 5.1 频 繁 的 伽 马 爆 揭 示 宇 宙 剧 烈 变 化 伽 马 爆 (GRB) 是 目 前 宇 宙 中 已 知 威 力 最 大 的 爆 炸, 但 是 关 于 它 的 起 因, 科 学 家 们 却 几 乎 是 一 无 所 知 天 文 学 家 利 用 钱 德 勒 X- 射 线 望 远 镜 对 伽 马 爆 GRB 的 余 辉 (afterglow) 的 观 测, 揭 示 在 产 生 GRB 的 环 境 中 含 有 丰 富 的 产 生 于 超 新 星 爆 发 的 元 素, 科 学 家 们 认 为 余 辉 可 能 产 生 于 高 能 离 子 和 正 在 扩 展 的 超 新 星 外 壳 的 相 互 作 用, 因 此 GRB 可 能 与 大 质 量 星 体 的 毁 灭 有 关 科 学 家 在 GRB 的 X- 射 线 谱 中 发 现 了 硅 离 子 和 硫 离 子 的 特 征 谱 线, 对 这 些 特 征 谱 的 研 究 证 实 这 些 离 子 正 在 以 十 分 之 一 光 速 逃 离 GRB 发 生 地 点, 特 征 谱 线 在 时 间 上 的 分 布 暗 示 它 们 可 能 是 超 新 星 爆 发 迸 发 出 的 物 质 外 壳 对 GRB 余 辉 的 观 测 表 明 超 新 星 爆 炸 和 GRB 的 发 生 时 间 间 隔 为 60 天 科 学 家 们 认 为 这 可 能 暗 示 GRB 发 生 在 超 新 星 爆 发 之 后 不 久 而 不 是 同 时 发 生 一 个 可 能 的 情 景 是, 当 大 质 量 星 体 的 核 心 坍 缩 时, 爆 炸 将 星 体 外 围 的 物 质 以 高 速 度 抛 射 出 去, 而 坍 缩 的 核 心 则 形 成 被 旋 转 的 物 质 圆 盘 所 包 围 的 黑 洞 过 一 段 时 间 这 个 黑 洞 圆 盘 系 统 就 会 产 生 高 能 粒 子 束, 高 能 粒 子 运 动 时 在 粒 子 束 内 产 生 的 冲 击 波 导 致 GRB 但 是 科 学 家 们 对 黑 洞 形 成 和 粒 子 束 产 生 的 在 时 间 上 的 延 迟 解 释 不 了 科 学 家 们 对 GRB 的 研 究 证 实,GRB 均 匀 分 布 在 宇 宙 中,GRB 和 超 新 星 爆 发 一 样 都 十 分 频 繁, 爆 发 每 天 发 生 多 达 几 次, 说 明 目 前 我 们 的 宇 宙 变 化 相 当 剧 烈 63

65 参 考 资 料 科 学 家 发 现 两 个 正 在 形 成 的 巨 型 星 系 据 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 网 站 5 月 21 日 报 导, 科 学 家 利 用 钱 德 勒 x- 射 线 望 远 镜 发 现 了 两 个 正 在 形 成 的 活 跃 的 遥 远 星 系 这 两 个 星 系,3C294 和 4C41.17, 距 离 地 球 分 别 为 100 和 120 亿 光 年 钱 德 勒 望 远 镜 探 测 到 了 来 自 这 两 个 星 系 附 近 高 能 粒 子 云 的 x- 射 线, 这 些 高 能 粒 子 起 源 于 星 系 中 心 的 超 级 黑 洞 的 强 烈 活 动 星 系 3C294 和 4C41.17 的 X- 射 线 影 像 星 系 3C294 和 4C41.17 都 位 于 宇 宙 中 星 系 密 度 很 大 的 区 域, 这 些 区 域 中 的 星 系 和 气 体 最 终 会 组 合 成 巨 大 的 星 系 团 星 系 3C294 和 4C41.17 也 会 通 过 吸 引 周 围 的 物 质 成 长 成 为 巨 大 的 结 构 在 星 系 3C294 和 4C41.17 中, 超 级 黑 洞 周 围 的 高 温 旋 转 气 体 发 出 的 高 能 粒 子 压 缩 了 周 围 的 尘 埃, 引 起 了 数 以 十 亿 计 的 星 体 的 诞 生 其 中 星 系 4C41.17 的 星 体 诞 生 云 团 发 出 的 红 外 线 是 迄 今 为 止 观 测 到 的 最 强 的 红 外 射 线 源 参 考 资 料 64

66 5.3 万 象 更 新 的 星 系 据 2001 年 6 月 5 日 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 新 闻 发 布 中 心 报 导, 位 于 大 气 层 外 的 钱 德 勒 X 射 线 观 测 站 (Chandra X- ray Observatory ) 最 近 在 一 些 有 新 恒 星 形 成 的 星 系 中 探 测 到 了 大 量 的 中 型 黑 洞, 在 这 些 星 系 中, 恒 星 的 形 成 和 爆 炸 的 频 率 大 得 异 乎 寻 常 报 导 说, 虽 然 在 此 之 前, 人 们 曾 经 观 测 到 了 少 量 的 中 型 黑 洞, 但 数 目 如 此 巨 大 的 发 现 尚 属 首 次, 这 将 有 助 于 人 们 理 解 中 型 黑 洞 与 恒 星 形 成 的 关 系 当 气 体 粒 子 被 吸 入 黑 洞 之 前 因 相 互 之 间 高 速 碰 撞 使 气 体 被 加 热 至 高 温 而 发 出 X 射 线 一 般 说 来, 黑 洞 的 质 量 越 大,X 射 线 的 强 度 也 就 越 大 在 加 州 帕 萨 德 纳 市 (Pasadena, Califonia ) 召 开 的 美 国 天 文 学 会 第 198 次 会 议 上, 三 个 独 立 的 科 研 小 组 分 别 报 告 了 他 们 在 正 在 形 成 恒 星 的 星 系 中 发 现 了 大 量 X 射 线 源 这 些 X 射 线 源 呈 点 状 分 布, 它 们 的 亮 度 是 其 它 在 银 河 系 和 M81 号 星 系 中 的 类 似 的 X 射 线 源 亮 度 的 10 至 1000 倍 这 表 明, 这 些 黑 洞 的 质 量 要 比 一 般 黑 洞 的 质 量 大 很 多 据 NASA 戈 达 尔 德 太 空 飞 行 中 心 (Goddard Space Flight Center ) 的 科 学 家 肯 伯 利 韦 弗 博 士 (Kimberly Weaver ) 说, 他 所 领 导 的 NGC253 号 星 系 研 究 小 组 认 为, 在 星 系 的 中 心 附 近 发 现 数 目 如 此 之 多 亮 度 如 此 之 大 的 X 射 线 源 是 极 其 不 同 寻 常 的 他 们 发 现, 四 个 亮 度 是 太 阳 十 至 一 千 倍 的 X 射 线 源 离 星 系 的 中 心 的 距 离, 只 有 三 千 光 年 韦 弗 博 士 说, 这 可 能 意 味 着, 这 些 黑 洞 正 在 向 星 系 的 中 心 运 动, 并 且 将 在 那 里 聚 合 成 一 个 超 级 黑 洞, 而 这 个 星 系 本 身 也 在 进 行 着 巨 大 的 转 型 在 宾 州 卡 耐 基 - 梅 隆 大 学 (Carnegie-Mellon University ) 的 另 一 个 研 究 小 组 在 分 析 了 37 个 星 系 的 数 据 后, 发 现 有 25% 的 星 系 中 存 在 着 亮 度 极 高 的 X 射 线 源, 这 些 X 射 线 源 都 伴 随 着 大 量 恒 星 的 形 成 这 个 小 组 正 准 备 对 其 它 星 系 发 现 高 亮 度 X 射 线 源 的 可 能 性, 做 更 进 一 步 的 研 究 这 些 天 文 观 测 给 我 们 显 示 了 一 副 生 动 的 宇 宙 万 象 更 新 图 : 在 法 轮 大 法 洪 传 世 界 的 这 十 年, 我 们 的 宇 宙 正 在 发 生 轰 轰 烈 烈 的 变 化 : 一 些 星 系 中 新 的 星 体 正 以 惊 人 的 速 度 在 形 成, 一 些 旧 的 星 体 在 爆 炸 解 体 中 国 古 人 相 信 天 人 合 一, 通 过 对 天 象 变 化 的 观 测 可 以 得 知 人 类 社 会 中 相 应 的 变 化, 那 么 这 些 天 象 变 化 是 不 是 也 对 应 着 我 们 人 类 的 什 么 变 化 呢? 65

67 参 考 资 料 塔 兰 图 拉 星 云 中 大 量 涌 现 的 新 星 体 近 期, 美 国 航 空 航 天 局 的 哈 勃 望 远 镜 拍 摄 到 了 一 副 美 丽 的 空 间 风 景 画 -- 成 千 上 万 的 新 星 体 正 在 庞 大 的 塔 兰 图 拉 蜘 蛛 (Tarandula) 星 云 中 涌 现, 其 中 的 新 恒 星 幅 射 的 紫 外 线 和 向 外 喷 射 出 的 高 速 物 质 粒 子 交 织 成 一 副 创 生 和 毁 灭 的 织 锦 哈 勃 望 远 镜 照 片 钱 德 勒 的 X- 射 线 照 片 塔 兰 图 拉 星 云 是 银 河 系 的 一 个 卫 星 星 云, 哈 勃 照 片 提 供 了 空 前 清 晰 的 整 个 星 云 内 部 宽 广 范 围 的 情 况 该 星 云 是 最 近 新 星 体 诞 生 的 标 志 在 星 体 团 簇 中 心 区 域 产 生 的 新 一 代 星 体 虽 然 距 离 我 们 很 近, 但 由 于 大 多 数 新 星 被 气 体 和 尘 埃 包 围 着, 现 在 肉 眼 还 无 法 看 得 到 但 是 大 多 数 星 体 团 簇 中 产 生 的 新 星 已 经 被 哈 勃 的 一 个 名 为 近 红 外 线 多 目 标 谱 仪 的 红 外 线 照 像 机 发 现 了 在 法 轮 大 法 洪 传 的 十 年 中, 特 别 是 近 一 段 时 间 来, 天 文 学 家 们 在 广 阔 的 宇 宙 范 围 内 都 发 现 了 大 量 新 星 体 的 诞 生 而 塔 兰 图 拉 星 云 中 大 量 新 星 体 的 诞 生 更 说 明 我 们 人 类 所 居 住 的 银 河 系 也 在 发 生 着 根 本 的 变 化 中 国 古 人 相 信 天 人 合 一, 从 天 象 的 变 化 可 以 预 知 人 类 社 会 的 变 迁, 天 象 的 变 化 也 会 导 致 人 类 社 会 的 变 迁 这 些 天 象 的 变 化 到 底 预 示 我 们 人 类 的 什 么 变 化 呢? 塔 兰 图 拉 星 云 的 剧 烈 更 新, 又 会 给 我 们 人 类 带 来 什 么 影 响 呢? 参 考 资 料

68 哈 勃 望 远 镜 在 我 们 附 近 发 现 正 在 诞 生 的 微 型 星 系 据 每 日 科 学 网 站 报 导, 科 学 家 用 哈 勃 望 远 镜 观 察 到 一 个 在 形 成 阶 段 晚 期 的 一 个 微 型 星 系, 在 照 片 上 可 以 看 到 这 个 小 型 的, 被 扭 曲 的 气 体 和 星 体 系 统 正 处 于 发 育 阶 段, 和 附 近 那 些 形 成 于 上 十 亿 年 前 的 星 系 形 成 鲜 明 的 对 比 星 系 的 年 轻 由 星 系 中 暴 生 的 新 星 和 其 被 扭 曲 的 形 状 可 以 看 出, 证 据 表 明 这 个 被 称 作 POX 186 的 星 系 形 成 于 不 到 一 亿 年 前 的 两 团 气 体 和 星 体 物 质 的 相 互 碰 撞 引 发 的 星 体 暴 生 其 它 的 星 系, 如 我 们 的 银 河 系, 据 信 诞 生 时 间 都 在 十 亿 年 以 上 这 一 发 现 将 发 表 于 12 月 20 日 的 天 文 物 理 期 刊 上 这 是 一 个 惊 人 的 发 现, 位 于 马 里 兰 州 巴 尔 蒂 摩 市 的 空 间 望 远 镜 科 学 研 究 院 天 文 学 家 迈 克 尔 科 尔 宾 说, 我 们 完 全 没 有 料 到 在 我 们 附 近 会 看 到 星 系 的 诞 生 星 系 POX 186 距 离 我 们 仅 6 千 8 百 万 光 年, 这 在 空 间 和 时 间 上 相 对 来 说 都 与 我 们 距 离 较 近 POX 186 是 一 类 被 称 为 蓝 色 密 集 矮 星 系 统, 因 为 它 相 对 较 小 的 尺 寸 和 其 中 的 高 温 蓝 色 恒 星 哈 勃 望 远 镜 的 图 像 显 示 它 尺 寸 只 有 900 光 年, 包 含 一 千 万 个 恒 星 相 比 之 哈 勃 望 远 镜 拍 摄 的 星 系 POX 186 照 片 星 系 中 心 是 新 生 的 蓝 白 色 恒 星 下, 我 们 的 银 河 系 尺 寸 是 10 万 光 年, 有 超 过 一 千 亿 颗 恒 星 虽 然 哈 勃 望 远 镜 的 观 测 没 有 直 接 提 供 POX 186 星 系 中 星 体 的 年 龄, 但 科 尔 宾 认 为 其 中 的 恒 星 都 相 当 年 轻 POX 186 星 系 的 观 测 结 果 使 科 学 家 们 怀 疑 有 更 多 的 星 系 正 在 经 历 类 似 的 形 成 过 程, 他 们 建 议 利 用 哈 勃 望 远 镜 研 究 类 似 的 其 它 9 个 星 系 以 寻 找 更 多 的 证 据 来 支 持 这 一 结 论 参 考 资 料 哈 勃 望 远 镜 观 察 到 一 个 致 密 六 星 系 组 正 在 发 生 重 组 美 国 航 空 航 天 局 网 站 12 月 11 日 报 导, 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 的 哈 勃 (Hubble) 望 远 镜 观 察 到 了 一 个 含 有 六 个 星 系 的 致 密 星 系 组 正 在 发 生 重 组 该 星 系 组 中 的 星 系 距 离 非 常 67

69 近, 星 系 间 巨 大 的 相 互 作 用 使 得 星 系 中 的 星 体 被 从 中 剥 离 掉, 星 系 形 状 也 因 此 被 扭 曲 变 形 科 学 家 认 为 这 些 星 系 最 终 将 融 合 在 一 起 变 成 一 个 巨 大 的 星 系 该 星 系 组 的 名 字 叫 赛 福 特 六 星 系 组 (Seyfert Sextet), 距 离 天 羯 星 座 一 亿 九 千 万 光 年 星 系 组 中 每 个 星 系 宽 度 约 为 三 万 五 千 光 年, 整 个 星 系 组 仅 横 跨 十 万 光 年 的 距 离, 比 银 河 系 的 体 积 还 小 星 系 周 围 的 晕 环 显 示 星 体 已 经 开 始 被 剥 离 赛 福 特 六 星 系 发 生 重 组 这 个 星 系 组 中 没 有 发 现 新 星 体 形 成 的 蓝 色 区 域 一 般 说 来, 这 一 类 星 体 的 相 互 作 用 都 会 伴 随 着 大 量 新 星 体 的 迅 猛 诞 生, 比 如 斯 蒂 文 五 星 系 组 的 重 组 这 表 明 这 一 重 组 与 所 发 现 的 其 它 的 重 组 过 程 有 所 不 同 天 文 学 家 认 为 没 有 看 到 新 星 体 形 成 的 原 因 也 许 非 常 简 单 : 就 是 这 个 星 系 组 正 处 于 相 互 作 用 的 早 期 阶 段, 以 后 这 些 星 体 迅 猛 产 生 的 场 景 会 陆 续 出 现 直 到 几 十 亿 年 后 融 合 成 一 个 巨 大 的 星 系 天 文 学 家 们 相 信 大 部 分 的 椭 球 星 系 就 是 这 样 形 成 的 近 几 年 来, 天 文 学 家 在 广 阔 的 宇 宙 范 围 都 发 现 了 轰 轰 烈 烈 的 天 象 变 化 : 宇 宙 加 速 膨 胀, 星 系 碰 撞 重 组, 频 繁 的 超 新 星 爆 发, 大 量 星 体 在 广 阔 的 宇 宙 空 间 范 围 中 诞 生, 太 阳 系 以 外 众 多 行 星 的 诞 生 按 照 中 国 古 人 天 人 合 一 的 观 点, 人 类 本 身 也 必 然 在 发 生 或 即 将 发 生 相 应 的 巨 变 参 考 资 料 68

70 5.7 GAMMA 爆 发 -- 宇 宙 巨 变 的 证 据 GAMMA 射 线 爆 发 图 示 GAMMA 射 线 爆 发 (GAMMA-Ray Burst, 简 称 GAMMA 爆 ) 是 宇 宙 中 已 知 威 力 最 大 的 爆 炸, 也 是 现 代 天 文 学 中 最 神 秘 的 现 象 之 一 GAMMA 射 线 就 是 高 能 量 光 子 天 文 学 家 发 现 几 乎 每 天 都 发 生 几 次 GAMMA 爆 引 起 的 强 烈 的 GAMMA 射 线 束 穿 越 我 们 的 天 空, 其 持 续 时 间 一 般 只 有 几 十 毫 秒 到 一 分 钟, 但 强 度 高 得 惊 人, 一 次 GAMMA 爆 释 放 的 总 能 量 超 过 太 阳 100 亿 年 所 释 放 出 的 全 部 能 量 几 十 年 来 有 关 GAMMA 爆 的 观 测 结 果 表 明,GAMMA 爆 随 机 地 均 匀 地 发 生 在 我 们 的 宇 宙 中 天 文 学 家 原 来 认 为 GAMMA 爆 只 发 生 在 离 我 们 非 常 遥 远 的 地 方, 但 是 最 近 一 位 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 戈 达 尔 德 (GODDARD) 航 天 飞 行 中 心 的 科 学 家 杰 诺 里 斯 (Jay Norris) 却 发 现 了 100 个 比 较 近 的 GAMMA 爆 -- 距 离 我 们 地 球 不 到 三 亿 两 千 五 百 万 光 年 杰 诺 里 斯 是 在 分 析 了 1,400 组 GAMMA 爆 数 据 后 得 到 这 一 结 果 的, 这 些 GAMMA 爆 距 离 我 们 地 球 之 近 和 数 目 之 可 观, 大 大 出 乎 科 学 家 们 的 预 料 最 近 一 个 由 皮 罗 (Luigi Piro) 博 士 领 导 的 研 究 小 组 指 出, 一 些 GAMMA 爆 似 乎 来 自 于 新 星 体 产 生 的 区 域 他 们 在 分 析 来 自 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 的 钱 德 勒 (Chandra)X- 射 线 观 测 台 和 欧 洲 的 一 个 观 测 台 的 数 据 后 得 出 这 一 结 论 我 们 知 道 当 发 生 GAMMA 爆 时, 会 有 以 很 接 近 光 速 迅 速 膨 胀 的 火 球 皮 罗 博 士 说, 我 们 的 小 组 发 现 了 GAMMA 爆 产 生 于 这 个 火 球 碰 到 密 度 很 大 的 气 体 墙 时 膨 胀 速 度 骤 减 的 证 据, 我 们 相 信 这 些 气 体 墙 所 在 的 区 域 正 是 新 星 形 成 的 地 方 69

71 在 法 轮 大 法 洪 传 的 十 年 ( ) 中, 我 们 所 能 观 测 到 的 宇 宙 空 间 正 在 发 生 前 所 未 有 的 巨 变 天 文 上 的 新 发 现 层 出 不 穷 而 且 这 种 变 化 越 来 越 接 近 地 球 包 括 近 期 才 发 现 的 银 河 系 中 心 的 黑 洞 目 前, 科 学 家 们 对 GAMMA 爆 的 成 因 还 知 之 甚 少 GAMMA 爆 发 出 的 能 量 是 如 此 巨 大, 不 管 它 的 产 生 原 因 如 何, 一 个 结 论 是 肯 定 的, 那 就 是 GAMMA 爆 伴 随 的 必 然 是 宇 宙 中 某 个 地 方 发 生 的 巨 变 然 而 如 此 频 繁 的 巨 变 发 生 在 离 地 球 这 样 近 的 区 域, 却 让 我 们 深 思 参 考 资 料 1.NASA News Release, 2. NASA News Release, 宇 宙 间 最 强 磁 星 被 发 现 美 国 的 天 文 科 学 家 们 利 用 NASA 的 Rossi X 光 望 远 镜 卫 星, 探 测 到 了 宇 宙 里 目 前 所 知 具 有 最 强 磁 场 的 星 体 这 颗 星 距 我 们 约 四 万 光 年 以 外, 是 一 颗 25 年 前 就 被 确 认 了 的 中 子 星 它 具 有 的 磁 场 极 强, 约 有 一 千 亿 特 斯 拉 单 位 我 们 的 太 阳 磁 场 只 有 不 到 千 分 之 一 特 斯 拉, 地 球 的 磁 场 则 更 小 这 么 强 的 磁 场, 以 地 球 上 的 比 喻 来 说, 若 远 在 月 亮 上 有 辆 急 驶 的 铁 车, 这 样 强 磁 场 的 一 块 磁 铁 能 够 从 地 球 上 把 它 吸 停 下 来 这 种 现 命 名 为 磁 星 的 星 种, 是 一 种 特 殊 的 中 子 星 中 宇 宙 间 最 强 磁 星 子 星 是 一 些 比 较 大 的 恒 星 大 爆 炸 后 留 下 的 残 骸 科 学 家 们 观 测 这 一 磁 星 附 近 带 电 粒 子 的 运 动, 以 及 磁 星 本 身 自 转 减 速 等, 推 算 出 它 的 磁 场 强 度 虽 然 目 前 只 确 认 出 第 一 个 来, 但 他 们 相 信 这 样 的 星 体 很 多 这 项 新 发 现 是 美 国 加 拿 大 几 所 大 学 和 NASA 科 学 家 们 的 共 同 成 果, 刊 登 在 天 文 物 理 学 报 上 科 学 家 们 正 在 研 究 这 类 磁 星 的 形 成 理 论 参 考 资 料 70

72 5.9 天 文 学 家 发 现 迄 今 宇 宙 中 最 大 的 X 射 线 盘 据 美 国 每 日 新 闻 网 12 月 19 日 报 导, 俄 亥 俄 大 学 天 文 学 家 发 现 了 迄 今 宇 宙 中 观 测 到 的 最 大 放 射 X- 射 线 热 气 盘, 该 盘 直 径 9 万 光 年, 为 宇 宙 中 任 何 可 比 较 对 象 的 10 万 倍 研 究 人 员 认 为, 这 个 在 遥 远 星 系 中 旋 转 的 圆 盘 不 仅 仅 是 个 星 际 怪 物, 它 还 会 给 有 关 星 系 形 成 和 演 化 提 供 新 的 信 息 研 究 人 员 认 为, 宇 宙 所 有 星 系 中, 大 约 20% 属 于 椭 圆 星 系, 这 类 星 系 是 宇 宙 三 大 类 星 系 中 最 大 的 一 类 椭 圆 型 星 系 不 同 于 螺 旋 星 系 ( 如 我 们 银 河 系 ), 它 缺 乏 新 星 体 和 螺 旋 臂 科 学 家 曾 经 认 为 椭 圆 星 系 是 古 老 而 又 简 单 的 系 统, 仅 仅 包 含 古 老 星 体, 是 在 宇 宙 早 期 形 成 的 新 的 研 究 表 明 椭 圆 星 系 更 负 杂 和 更 处 于 动 态 之 中 这 项 意 外 发 现 是 天 文 学 家 是 通 过 对 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 仪 采 集 到 的 NGC 1700 数 据 进 行 分 析 后 得 到 的 该 圆 盘 不 仅 尺 寸 巨 大 惊 人, 其 热 气 与 引 力 之 间 不 平 衡, 还 旋 转 穿 过 星 系, 这 一 点 也 令 人 吃 惊 此 外, 旋 转 的 X- 射 线 盘 还 会 对 天 文 学 家 建 立 的 观 测 星 系 质 量 的 方 式 产 生 冲 击, 推 翻 以 前 的 计 算 我 们 想 弄 清 楚 气 体 的 旋 转 是 否 普 遍, 并 且 有 多 重 要 的 意 义, 俄 亥 俄 大 学 物 理 及 天 文 学 副 教 授 Thomas Statler 说, 这 会 告 诉 我 们 如 何 去 纠 正 以 前 的 错 误 该 结 果 发 表 在 12 月 20 日 出 版 的 天 体 物 理 学 杂 志 上 参 考 文 献 宇 宙 风 景 线 : 热 气 体 网 美 国 国 家 航 空 航 天 局 的 钱 德 勒 (Chandra)X- 射 线 观 测 站 发 现 了 弥 漫 于 宇 宙 星 际 间 的 热 气 体 网, 这 个 气 体 网 可 用 来 追 踪 暗 物 质 的 存 在, 也 许 还 能 帮 助 天 文 学 家 最 终 确 定 暗 物 质 在 宇 宙 中 的 分 布, 甚 至 弄 清 楚 暗 物 质 的 起 源 四 个 独 立 的 科 学 家 小 组 观 测 到 了 这 种 温 度 介 于 30 万 至 500 万 摄 氏 度 之 间 的 热 气 体, 他 们 的 结 果 分 别 发 表 在 天 体 物 理 学 学 报 上 麻 省 理 工 学 院 的 天 文 学 家 克 劳 德. 坎 尼 扎 尔 (Claude Canizares) 说 : 从 大 爆 炸 理 论 和 对 早 期 宇 宙 的 观 测 中, 我 们 就 很 怀 疑 这 种 气 体 的 存 在, 但 是 它 一 直 逃 过 了 我 们 的 探 测 71

73 根 据 大 爆 炸 理 论, 在 宇 宙 最 初 的 几 十 亿 年 里, 大 约 20% 的 物 质 在 引 力 的 作 用 下 聚 集 起 来 形 成 了 星 系 和 星 系 团, 其 余 的 常 规 物 质 和 暗 物 质 则 形 成 了 巨 大 的 细 丝 网, 连 接 着 星 系 和 星 系 团 理 论 预 测 细 丝 网 太 热, 不 能 被 光 学 红 外 和 无 线 电 望 远 镜 观 察 到 紫 外 望 远 镜 查 出 了 热 气 体 系 统 温 度 较 低 的 部 分, 但 大 部 分 由 于 高 温 只 能 被 极 端 敏 感 的 X- 射 线 望 远 镜 观 测 到 天 文 学 家 利 用 热 气 体 对 来 自 遥 远 星 系 的 X- 射 线 的 吸 收 作 用 来 估 计 热 气 体 的 温 度 密 度 和 质 量 科 学 家 们 的 观 测 揭 示 了 热 气 体 系 统 的 不 同 部 分, 其 中 之 一 看 起 来 象 一 根 镶 嵌 在 银 河 系 和 仙 女 星 座 上 的 细 丝, 然 而, 其 它 被 观 测 到 的 部 分 相 距 地 球 几 十 亿 光 年 热 气 体 由 暗 物 质 的 引 力 形 成, 热 气 体 和 暗 物 质 组 成 的 巨 大 系 统 构 成 了 宇 宙 的 风 景 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 中 心 的 华 莱 士. 塔 克 (Wallace Tucker) 说, 如 果 理 论 正 确, 所 有 气 体 云 中 的 物 质 要 比 宇 宙 中 所 有 星 系 包 含 的 物 质 多 大 多 数 物 质 不 在 星 系 之 中, 塔 克 说, 它 们 在 星 系 之 外, 而 且 还 在 演 化 之 中 在 数 亿 年 期 间, 这 些 气 体 将 会 被 逐 渐 拉 入 星 系 和 星 系 团 中 多 数 人 以 为 现 代 科 学 很 发 达, 但 对 于 浩 瀚 的 宇 宙, 科 学 显 得 力 不 从 心, 还 不 能 直 接 观 测 占 宇 宙 总 物 质 80% 以 上 的 暗 物 质, 因 为 科 学 是 建 立 在 实 验 和 观 测 基 础 之 上 的, 科 学 对 宇 宙 的 现 有 认 识 应 该 还 是 十 分 有 限 的 而 古 老 的 东 方 文 明 和 修 炼 界 对 宇 宙 有 更 为 完 善 的 理 解, 他 们 所 认 识 的 宇 宙 也 比 现 代 科 学 所 能 观 测 到 的 更 为 广 袤 博 大 其 实 对 宇 宙 和 生 命 的 认 识 和 探 测 存 在 着 不 同 的 方 式 和 途 径, 如 果 人 们 能 破 除 成 见, 重 视 修 炼 界 的 看 法 和 现 象, 人 类 能 发 展 出 新 的 途 径 和 手 段 来 重 新 认 识 宇 宙 和 生 命 参 考 资 料 新 宇 宙 正 在 形 成 : 哈 伯 拍 摄 到 多 个 星 系 碰 撞 合 并 在 沉 寂 了 三 年 多 以 后, 哈 勃 望 远 镜 的 近 红 外 多 目 标 谱 仪 (NICMOS) 最 近 重 新 开 始 工 作 美 国 航 空 航 天 局 在 今 年 六 月 初 公 布 了 一 些 激 动 人 心 的 照 片, 其 中 一 张 照 片 显 示 了 一 个 名 为 IRAS 的 四 个 星 系 系 统 的 碰 撞 碰 撞 引 发 了 大 量 星 体 的 产 生, 同 时 新 星 体 产 生 的 大 量 尘 埃 幅 射 出 高 强 度 的 红 外 线 幅 射 72

74 这 一 类 高 强 度 红 外 线 幅 射 的 星 系 被 称 为 红 外 超 亮 度 星 系 (ULIRG), 是 一 类 形 状 奇 异 的 星 系, 其 发 出 的 红 外 线 幅 射 是 我 们 银 河 系 中 类 似 星 系 的 100 倍 以 上 天 文 学 家 认 为 这 些 超 强 的 红 外 线 幅 射 与 星 系 碰 撞 激 发 的 大 量 星 体 产 生 有 关 这 些 新 星 体 发 出 的 幅 射 被 星 体 周 围 的 尘 埃 吸 收 从 而 发 出 高 强 度 的 红 外 线 幅 射 IRAS 的 四 个 星 系 系 统 的 碰 撞 红 外 超 亮 度 星 系 (ULIRG) 内 发 生 碰 撞 IRAS 目 前 每 年 正 产 生 200 个 类 似 太 阳 的 新 恒 星, 是 我 们 银 河 系 产 生 的 新 恒 星 数 的 100 倍 碰 撞 星 系 之 间 的 距 离 很 近, 最 终 他 们 将 合 为 一 体 形 成 一 个 大 质 量 星 系 最 初, 天 文 学 家 认 为 红 外 超 亮 度 星 系 只 是 星 系 见 两 两 相 互 作 用 然 而, 哈 伯 照 片 展 现 了 惊 人 的 复 杂 结 构 NASA 戈 达 德 空 间 飞 行 中 心 天 文 学 家 寇 克. 伯 恩 (Kirk Borne) 和 他 的 合 作 者 解 释 了 这 些 复 杂 性 结 构, 认 为 这 些 星 系 奇 异 的 形 状 是 由 于 多 个 星 系 之 间 发 生 了 相 互 碰 撞 由 复 杂 计 算 机 模 拟 产 生 的 多 个 星 系 相 互 碰 撞 的 图 象 同 BORNE 通 过 哈 伯 所 看 到 的 相 类 似 星 系 巢 内 的 20 多 个 这 类 星 系 显 然 发 生 了 相 互 碰 撞, 其 中 有 三 个 四 个 甚 至 五 个 星 系 由 于 碰 撞 极 其 猛 烈 而 融 合 在 一 起 伯 恩 对 离 地 球 3 亿 光 年 范 围 内 的 123 个 红 外 超 亮 度 星 系 进 行 了 长 达 三 年 的 观 察 他 发 现 它 们 中 的 30% 可 以 明 显 的 看 出 来 发 生 了 多 个 之 间 相 互 碰 撞 而 合 并 在 一 起 我 们 正 在 看 到 宇 宙 一 连 串 演 变 过 程 的 最 后 一 步, 小 块 物 体 结 合 起 来 而 建 立 更 大 物 体, 伯 恩 说, 我 们 看 到 了 物 质 从 星 系 被 碰 撞 打 出 去 而 形 成 恒 星 带, 物 质 收 缩 而 形 成 多 个 核 心 聚 集 在 一 起 还 有 一 部 分, 一 个 星 系 巢 内 的 所 有 星 系 合 并 起 来 这 些 结 果 提 供 了 早 期 宇 宙 景 象 的 写 照, 在 这 一 阶 段 星 系 相 互 碰 撞 很 普 遍 法 轮 大 法 在 人 间 洪 传, 天 地 人 间 相 应 发 生 改 变 特 别 是 近 一 段 时 间, 我 们 所 能 观 测 到 的 宇 宙 空 间 73

75 正 在 发 生 着 前 所 未 有 的 巨 变, 有 关 新 星 系 诞 生 的 发 现 层 出 不 穷 这 些 现 象 揭 示 了 宇 宙 正 在 大 幅 度 更 新 古 人 讲 天 人 合 一, 这 或 许 在 暗 示 我 们 的 宇 宙 正 在 回 归 到 宇 宙 诞 生 的 状 态 参 考 文 献 宇 宙 中 惊 人 的 爆 炸 : 星 体 的 消 亡 和 黑 洞 的 诞 生 据 每 日 科 学 新 闻 报 导, 科 学 家 们 观 察 到 一 个 伽 马 爆 (Gamma Ray Burst, GRB) 刚 刚 发 生 后 的 情 景, 见 证 了 一 个 巨 大 星 体 的 毁 灭 和 一 个 据 信 是 旋 转 黑 洞 的 诞 生 这 次 观 测 是 到 目 前 为 止 对 伽 马 爆 的 最 详 细 的 记 录, 观 测 结 果 已 发 表 在 3 月 20 日 的 自 然 杂 志 上 伽 马 爆 是 目 前 宇 宙 中 已 知 威 力 最 大 的 爆 炸, 一 次 伽 马 爆 所 释 放 的 能 量 是 超 新 星 爆 发 的 数 百 倍, 亮 度 最 高 时 达 到 太 阳 亮 度 的 一 百 亿 亿 倍 科 学 家 们 对 伽 马 爆 的 观 测 表 明 伽 马 爆 发 生 非 常 频 繁, 均 匀 且 随 机 地 分 布 在 宇 宙 中, 所 以 科 学 家 认 为 伽 马 爆 发 生 在 离 我 们 相 当 遥 远 的 天 体 伽 马 爆 ( 计 算 机 模 拟 图 ): 图 中 蓝 色 为 星 体 爆 炸 抛 出 的 物 质, 白 色 为 以 相 反 方 向 射 出 的 两 束 伽 马 射 线 科 学 家 们 对 伽 马 爆 感 兴 趣 的 一 个 主 要 原 因 是 想 知 道 这 些 威 力 巨 大 的 爆 炸 的 起 源, 现 在 认 为 伽 马 爆 可 能 由 两 个 黑 洞 或 中 子 星 相 互 碰 撞, 或 者 是 大 质 量 星 体 在 死 亡 时 坍 缩 成 黑 洞 所 引 起 伽 马 爆 虽 然 非 常 频 繁, 可 是 要 即 时 观 测 到 一 个 伽 马 爆 却 非 常 不 易, 因 为 它 发 生 的 地 点 和 方 位 都 无 法 预 测, 而 且 持 续 的 时 间 很 短, 一 般 伽 马 爆 大 规 模 喷 发 伽 马 射 线 历 时 只 有 几 秒 甚 至 短 达 几 毫 秒 这 次 的 成 功 观 测 得 益 于 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 的 瞬 时 高 能 射 线 探 索 者 (High-Energy Transient Explorer,HETE), 设 在 地 面 的 机 械 手 望 远 镜 (ground-based robotic telescopes) 和 全 球 的 反 应 迅 捷 的 研 究 人 员 这 次 被 命 名 为 GRB 的 伽 马 爆, 发 生 于 2002 年 10 月 4 日 美 国 东 部 标 准 时 间 早 上 8 点 6 分,HETE 立 刻 就 观 测 到 了 这 一 事 件 并 在 几 秒 钟 后 伽 马 爆 还 在 持 续 时 就 将 事 件 的 74

76 地 点 和 方 位 通 知 了 世 界 各 地 的 观 测 者 几 分 钟 后, 各 地 的 观 测 人 员 相 继 观 测 到 了 这 次 伽 马 爆 的 余 晖 (afterglow) 在 观 测 中, 科 学 家 们 发 现, 这 次 伽 马 爆 的 余 晖 持 续 了 半 个 多 小 时 这 使 科 学 家 们 对 伽 马 爆 的 威 力 有 了 新 的 认 识 伽 马 爆 一 定 比 我 们 原 来 设 想 的 威 力 还 要 大 上 许 多 倍, 麻 省 理 工 学 院 的 乔 治. 里 克 尔 (George Ricker) 博 士 说, 伽 马 射 线 也 许 只 是 伽 马 爆 能 量 中 的 冰 山 一 角 科 学 家 们 认 为 这 次 观 测 到 伽 马 爆 是 由 质 量 比 太 阳 大 15 倍 的 星 体 核 心 坍 缩 成 黑 洞 时 产 生 的 参 考 资 料 哈 勃 发 现 一 向 外 喷 射 高 速 射 流 的 神 秘 星 云 据 美 国 太 空 网 5 月 22 日 报 导, 哈 勃 太 空 望 远 镜 发 现 了 一 颗 不 断 向 外 喷 射 高 速 射 流 的 神 秘 星 云, 射 流 速 度 为 每 小 时 4 百 万 公 里, 超 过 了 其 它 任 何 已 知 的 类 似 射 流 的 速 度 目 前 天 文 学 家 还 无 法 解 释 这 种 现 象 这 颗 名 为 Henize 的 行 星 状 星 云 位 于 人 马 座 星 座 中, 其 中 心 星 体 的 亮 度 比 太 阳 要 高 1 万 2 Henize 星 云 千 倍, 重 量 是 太 阳 的 3 到 5 倍 天 文 学 家 推 测 星 云 中 心 朝 两 个 相 反 的 方 向 外 喷 射 高 速 射 流, 从 而 导 致 整 个 星 云 呈 现 S 状 参 考 文 献 75

77 5.14 暗 物 质 黑 洞 与 宇 宙 膨 胀 神 秘 的 暗 物 质 早 在 二 十 世 纪 三 十 年 代, 天 文 学 家 就 发 现, 为 了 使 宇 宙 中 的 星 系 团 能 够 高 速 运 动, 并 且 不 发 生 崩 溃, 它 们 所 拥 有 的 质 量 必 须 比 科 学 家 们 实 际 所 观 测 到 的 质 量 大 得 多 为 了 解 释 这 一 现 象, 天 文 学 家 提 出 了 暗 物 质 的 理 论 右 图 为 推 断 暗 物 质 存 在 的 星 系 团 运 动 图 暗 物 质 是 由 一 些 微 小 的, 并 且 不 可 见 的 基 本 粒 子 构 成 的 这 些 粒 子 与 其 它 物 质 之 间 有 非 常 弱 的 相 互 作 用, 它 们 自 身 有 一 定 的 质 量, 所 以 又 被 称 作 弱 相 互 作 用 有 质 量 粒 子 ( WIMPS, weakly interacting massive particle ) 天 文 学 家 们 普 遍 相 信 星 系 团 的 主 体 是 由 这 些 探 测 不 到, 但 又 具 有 质 量 的 暗 物 质 构 成 的, 这 也 就 是 为 什 么 所 探 测 到 的 质 量, 比 星 系 团 真 正 应 该 拥 有 的 质 量 小 得 多 的 原 因 暗 物 质 不 仅 仅 存 在 于 遥 远 的 星 系 团 中, 而 且 弥 漫 在 我 们 整 个 的 生 存 空 间 在 二 十 世 纪, 科 学 家 们 估 计 暗 物 质 的 质 量 占 整 个 宇 宙 的 80%-95% 之 间, 但 精 确 的 数 字 一 直 在 争 论 之 中 2001 年 9 月 6 日, 一 个 在 英 国 剑 桥 大 学 的 科 研 小 组 在 美 国 华 盛 顿 特 区 的 新 闻 发 布 会 上 公 布 了 他 们 的 最 新 研 究 结 果 剑 桥 大 学 的 天 文 学 家 们, 利 用 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 设 于 大 气 层 外 宇 宙 空 间 的 钱 德 勒 X- 射 线 观 测 站 ( Chandra X-ray Observatory ) 测 量 了 五 个 分 别 在 十 五 亿 和 四 十 亿 光 年 以 外 的 星 系 团 的 质 量, 并 且 将 探 测 其 结 果 与 星 系 团 应 该 具 有 的 质 量 进 行 了 比 较 据 小 组 负 责 人, 斯 蒂 文 艾 伦 博 士 ( Steven Allen ) 说, 他 们 发 现, 星 系 团 中 所 有 恒 星 的 质 量, 和 此 次 所 测 量 到 的 高 温 气 体 的 质 量 的 总 和, 只 占 星 系 团 真 正 质 量 的 百 分 之 十 三 艾 伦 博 士 说 : 剩 下 的, 必 然 是 以 暗 物 质 的 形 式 存 在 的 因 为 星 系 团 是 构 成 宇 宙 的 主 要 部 份, 所 以 天 文 学 家 们 认 为, 暗 物 质 占 整 个 宇 宙 的 百 分 之 八 十 七 左 右 正 如 美 国 密 西 根 大 学 的 研 究 人 员, 乔 伯 格 曼 博 士 (Joel Bergman ) 所 说, 这 项 最 新 发 现 给 人 们 提 供 了 87% 这 个 精 确 的 数 字, 从 而 真 正 解 决 了 长 期 以 来 争 论 不 休 的 问 题 暗 物 质 的 存 在 给 现 代 科 学 带 来 了 挑 战 和 契 机 目 前, 现 代 科 学 主 要 建 立 在 实 证 的 基 础 上 实 证 科 学 要 求 在 相 同 的 条 件 下 所 做 的 实 验 应 该 得 到 相 同 的 结 果, 否 则 得 到 的 实 验 结 果 实 证 科 学 往 往 不 予 承 认 但 是 要 实 现 实 证 所 要 求 的 相 同 条 件, 76

78 就 要 求 实 验 者 对 影 响 实 验 的 各 种 因 素 事 先 有 充 分 的 了 解, 这 对 于 一 些 复 杂 的 系 统 几 乎 是 不 可 能 的 宇 宙 中 有 大 约 87% 的 物 质 我 们 根 本 无 法 探 测, 试 想 如 果 有 些 实 验 的 结 果 受 这 些 暗 物 质 的 制 约, 而 我 们 对 这 些 制 约 一 无 所 知, 那 么 我 们 怎 么 去 实 现 这 个 相 同 条 件? 我 们 怎 么 能 苛 求 每 次 的 实 验 都 能 得 到 相 同 的 结 果? 这 也 许 就 是 科 学 界 长 期 以 来 对 一 些 超 自 然 现 象, 如 特 异 功 能, 修 炼 中 的 一 些 神 奇 现 象 显 得 一 筹 莫 展 的 原 因 如 果 科 学 家 们 能 够 放 下 固 有 的 观 念 和 偏 见, 对 这 些 现 象 不 是 一 概 否 认, 而 是 认 真 探 索 造 成 这 种 不 能 100% 重 复 背 后 的 原 因, 也 许 现 代 科 学 就 能 前 进 一 大 步 参 考 文 献 Astronomers Take the Measure of Dark Matter in the Universe, September 6, 2001 NASA Chandra X-Ray Observatory Press Room 暗 物 质 和 常 规 物 质 共 同 构 建 我 们 的 宇 宙 一 些 最 新 的 研 究 表 明, 暗 物 质 就 象 我 们 能 观 测 到 的 常 规 物 质 一 样, 弥 漫 我 们 整 个 宇 宙, 它 们 共 同 建 立 遍 布 我 们 整 个 宇 宙 空 间 的 精 细 的 纤 维 网, 而 我 们 在 大 尺 度 上 观 测 到 的 星 系 则 是 这 张 网 的 高 密 度 结 点 整 个 结 构 看 起 来 就 象 蜘 蛛 网 或 海 绵 一 样 这 些 研 究 将 有 助 于 人 们 对 星 系 诞 生 和 宇 宙 演 化 的 了 解 科 学 家 们 根 据 多 年 来 对 星 系 及 星 系 团 的 观 测 得 出 结 论, 暗 物 质 是 肯 定 存 在 的, 而 且 绝 大 部 份 的 暗 物 质 是 由 我 们 从 没 有 探 测 到 的 看 不 见 的 粒 子 所 组 成 在 其 中 一 个 研 究 中, 研 究 人 员 比 较 了 暗 物 质 的 理 论 预 期 分 布 和 迄 今 为 止 观 测 到 的 200,000 星 系 的 分 布 后 得 出 结 论, 在 宇 宙 大 尺 度 上, 暗 物 质 和 常 规 物 质 有 着 同 样 的 分 布 规 律 : 它 们 被 嵌 入 几 乎 是 一 模 一 样 的 纤 维 网 中, 而 组 成 纤 维 网 的 纤 维 丝 之 间, 则 是 几 乎 一 无 所 有 的 巨 大 虚 空 也 就 是 说, 它 们 的 分 布 图 案 就 象 巨 大 的 立 体 蜘 蛛 网 一 样, 质 量 分 布 密 度 大 的 地 方 是 网 丝, 蜘 蛛 网 的 交 结 点 是 我 们 观 测 到 的 星 系 精 细 的 纤 维 结 构 只 能 用 高 度 坍 缩 的 暗 物 质 纤 维 来 解 释, 这 些 暗 物 质 纤 维 可 以 用 星 系 所 构 成 的 点 阵 把 它 们 描 绘 出 来, 其 中 一 个 牵 头 的 研 究 人 员, 埃 丁 伯 (Edinburgh) 大 学 的 阿 兰 海 文 斯 (Alan Heavens) 在 电 邮 中 说, 否 则 不 可 能 产 生 77

79 如 此 精 美 的 图 案 这 一 研 究 结 果 被 另 外 的 一 个 研 究 所 支 持, 这 个 研 究 表 明 宇 宙 中 发 光 星 系 的 质 量 分 布 和 宇 宙 总 质 量 分 布 在 大 尺 度 上 是 一 致 的 这 些 研 究 和 观 测 不 仅 证 实 了 我 们 宇 宙 中 的 暗 物 质 不 是 虚 无 飘 渺 的, 而 且 揭 示 了 暗 物 质 也 不 是 遥 不 可 及 的 东 西, 而 是 象 空 气 和 水 一 样 遍 布 我 们 生 活 的 环 境 现 代 科 学 囿 于 自 身 的 局 限, 目 前 尚 无 法 探 测 到 它 们 我 们 知 道, 修 炼 中 出 现 的 一 些 现 象, 如 特 异 功 能 等, 目 前 现 代 科 学 尚 无 法 解 释 修 炼 中 观 察 到 的 一 些 物 质 和 景 象 如 气, 功, 另 外 空 间 等 等, 现 代 科 学 也 无 法 观 测 到 一 个 饶 有 兴 趣 的 问 题 是, 现 代 科 学 不 能 观 测 到 的 暗 物 质, 与 修 炼 中 的 气, 功 等 是 不 是 有 什 么 联 系? 现 代 科 学 不 能 探 测 到 的 暗 物 质, 我 们 是 不 是 能 通 过 其 它 的 手 段, 如 修 炼 观 察 到 呢? 参 考 资 料 钱 德 勒 X- 射 线 望 远 镜 发 现 暗 物 质 存 在 的 最 新 证 据 据 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 网 站 10 月 22 日 消 息, 美 国 航 空 航 天 局 的 钱 德 勒 X- 射 线 望 远 镜 发 现 暗 物 质 存 在 的 最 新 证 据 新 发 现 的 证 据 否 定 了 修 正 的 引 力 理 论, 同 时 还 排 除 了 关 于 暗 物 质 的 存 在 形 式 的 某 些 猜 测 长 期 以 来, 科 学 家 们 在 对 星 系 的 运 动 观 测 中 发 现, 如 果 星 系 仅 由 我 们 可 以 观 测 到 的 常 规 物 质 组 成, 其 运 动 不 能 用 牛 顿 引 力 理 论 来 解 释 于 是 科 学 家 们 提 出 星 系 由 我 们 可 以 观 测 到 的 常 规 物 质 和 我 们 观 测 不 到 的 暗 物 质 组 成, 星 系 的 大 部 份 质 量 来 自 暗 物 质 也 有 的 科 学 家 提 出 修 正 的 牛 顿 引 力 理 论, 该 理 论 对 牛 顿 的 引 力 理 论 加 以 修 改, 以 便 可 以 不 借 助 暗 物 质 而 解 释 星 系 的 运 动 钱 德 勒 X- 射 线 望 远 镜 对 星 系 NGC 720 的 观 测 表 明 该 星 系 被 包 裹 在 一 个 椭 球 形 的 热 气 云 团 中, 该 云 团 的 伸 展 方 向 与 用 可 见 光 观 测 到 的 有 所 不 同 该 椭 球 的 扁 平 程 度 太 大, 难 以 用 修 正 的 牛 顿 引 力 理 论 加 以 解 释 NGC 720 星 系 距 离 地 球 约 八 千 万 光 年 热 气 云 团 的 形 状 和 伸 展 方 向 要 求 它 被 约 束 在 一 个 鸡 蛋 形 的 暗 物 质 环, 加 州 大 学 爱 尔 文 分 校 教 授, 发 表 在 2002 年 9 月 第 20 号 天 文 物 理 期 刊 报 告 的 第 一 作 者 大 卫 波 特 说, 这 意 味 着 暗 物 质 不 只 是 由 于 引 力 理 论 的 缺 陷 而 出 现 的 错 觉, 它 是 真 实 的 78

80 根 据 现 在 公 认 的 标 准 引 力 理 论, 热 X- 射 线 云 团 应 该 需 要 额 外 的 引 力, 一 个 暗 物 质 环 的 吸 引 才 不 会 逃 逸 掉 所 需 的 暗 物 质 质 量 为 星 系 中 星 体 质 量 的 五 到 十 倍 而 且 如 果 暗 物 质 是 在 星 系 内, 那 么 观 测 到 的 X- 射 线 云 团 应 该 更 圆 些 扁 平 的 热 气 团 需 要 扁 平 的 暗 物 质 环 加 以 约 束 修 正 牛 顿 引 力 理 论 (Modified Newtonian Dynamics) 由 莫 德 采 米 尔 格 若 母 (Mordecai Milgrom) 在 1983 提 出 该 理 论 试 图 修 改 牛 顿 引 力 理 论 从 而 达 到 可 以 不 借 助 暗 物 质 也 能 解 释 星 系 的 运 动 但 是 这 一 理 论 不 能 解 释 NGC 720 的 观 测 结 果 这 是 第 一 个 成 功 区 分 修 正 牛 顿 引 力 理 论 和 暗 物 质 作 用 的 证 据 研 究 者 还 发 现 新 的 观 测 结 果 和 冷 暗 物 质 理 论 的 结 果 相 吻 合 该 理 论 认 为 暗 物 质 由 缓 慢 运 动, 与 常 规 物 质 仅 以 引 力 相 互 作 用 的 物 质 所 组 成 其 它 形 式 的 暗 物 质, 比 如 自 相 互 作 用 暗 物 质, 冷 分 子 暗 物 质 都 与 观 测 结 果 不 相 符 越 来 越 多 的 事 实 证 明, 宇 宙 中 存 在 着 大 量 现 在 科 学 手 段 还 探 测 不 到 的 物 质 看 不 见 的 就 不 承 认 实 际 上 是 缺 乏 科 学 根 据 的 因 为 科 学 手 段 对 事 物 认 识 的 局 限 性, 所 以 对 一 些 所 谓 的 超 常 现 象 也 就 不 能 很 好 地 解 释 现 在 人 们 耳 闻 目 睹 的 超 常 现 象 也 越 来 越 多, 如 修 炼 中 出 现 的 天 目, 修 行 有 素 的 和 尚 火 化 时 出 现 的 舍 利 子, 甚 至 死 后 肉 身 不 坏 等 等, 都 是 真 实 存 在 的, 也 不 神 秘, 用 修 炼 的 道 理 都 可 以 圆 满 地 给 予 解 释 参 考 资 料 科 学 家 在 古 老 的 星 系 团 簇 中 发 现 出 人 意 料 的 活 跃 超 级 黑 洞 NASA 图 片 : 图 片 中 央 的 蓝 色 光 亮 区 域 是 热 气 体 释 放 的 X 射 线 的 影 像 ; 周 边 的 零 星 亮 点 则 是 宇 宙 尘 埃 和 气 体 向 大 质 量 的 黑 洞 聚 集 而 造 成 的 X 射 线 影 像 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 网 站 9 月 12 日 消 息, 位 于 加 州 帕 塞 德 那 (Pasadena) 卡 内 基 (Carnegie) 观 测 站 的 一 个 研 究 组 利 用 NASA 的 钱 德 勒 (Chandra)-X 射 线 观 测 站 在 一 个 星 系 团 簇 中 发 现 了 多 达 6 倍 于 预 期 数 目 的 活 跃 超 级 黑 洞 (Supermassive Blackhole) 这 一 发 现 对 于 古 老 星 系 中 心 黑 洞 如 何 成 长 的 理 论 具 有 深 远 的 影 响 这 一 发 现 使 天 文 学 家 们 深 感 意 外, 因 为 它 意 味 着 活 跃 的 中 心 黑 洞 在 红 色 的 古 老 星 系 中 79

81 和 在 蓝 色 的 年 轻 星 系 中 或 许 同 样 普 遍 研 究 组 还 用 一 个 位 于 智 利 的 6.5 米 天 文 望 远 镜 作 了 光 学 跟 踪 观 测 这 一 发 现 改 变 了 我 们 原 先 以 为 星 系 团 簇 是 古 老 的 安 静 的 黑 洞 栖 息 场 所 的 观 点, 发 表 于 9 月 10 日 号 天 文 物 理 快 报 描 述 该 发 现 的 文 章 第 一 作 者 保. 马 尔 蒂 尼 (Paul Martini) 博 士 说, 现 在 的 问 题 是, 这 些 黑 洞 是 如 何 产 生 那 些 类 似 于 在 年 轻 星 系 中 的 强 烈 的 X- 射 线 源 的? X- 射 线 可 以 穿 透 那 些 星 系 尘 埃 和 气 体, 如 同 它 们 轻 而 易 举 穿 透 人 体 观 察 到 断 裂 的 骨 头 一 样 文 章 的 一 个 合 作 者 丹 克 尔 森 (Dan Kelson) 说, 所 以, 利 用 钱 德 勒 X- 射 线 望 远 镜, 我 们 可 以 看 透 星 际 尘 埃, 发 现 了 即 使 是 那 些 含 有 年 龄 达 100 亿 年 星 体 的 古 老 星 系 也 可 以 存 在 至 今 仍 然 活 跃 地 吸 引 着 大 量 星 系 气 体 的 中 心 黑 洞 这 些 活 动 一 直 躲 过 了 我 们 的 观 察 这 意 味 着 这 些 星 系 绝 非 日 薄 西 山, 我 们 的 理 论 需 要 更 改 科 学 家 们 说 超 级 黑 洞 -- 质 量 高 达 100 万 到 10 亿 个 太 阳 挤 在 我 们 太 阳 系 那 么 大 的 空 间, 是 位 于 活 跃 明 亮 星 系 中 心 的 动 力 之 源, 通 常 被 称 为 活 跃 的 星 河 之 核 (Active Galactic Nuclei, 简 称 AGN) 许 多 天 文 学 家 认 为 所 有 的 星 系 中 都 存 在 着 中 心 超 级 黑 洞, 但 是 只 有 很 少 部 份 是 活 跃 的 星 系 团 簇 含 有 成 百 上 千 的 星 系, 它 们 是 宇 宙 中 已 知 的 最 庞 大 的 结 构 星 系 团 中 的 星 系 通 常 都 是 古 老 的 红 色 椭 圆 星 系, 显 著 区 别 于 蓝 色 螺 旋 状 星 系, 比 如 我 们 的 银 河 系 受 到 挑 战 的 理 论 认 为 随 着 星 系 以 高 速 进 入 团 簇 中, 它 们 的 星 系 气 体 被 剥 离, 类 似 于 强 风 吹 走 树 上 的 叶 子 一 样 星 系 还 会 相 互 碰 撞, 由 此 引 发 的 星 体 暴 生 会 消 耗 掉 所 有 的 星 际 气 体 这 些 过 程 即 使 没 有 消 耗 掉 全 部 也 消 耗 掉 大 部 份 的 星 际 气 体 因 为 它 们 没 有 原 料 用 以 产 生 新 的 星 体, 星 体 的 总 体 年 龄 会 越 来 越 大 而 变 红 没 有 气 体 剩 下 来 给 活 跃 的 星 河 之 核 作 燃 料 以 前 对 星 系 团 簇 的 光 学 望 远 镜 观 测 已 经 发 现 只 有 大 约 百 分 之 一 的 星 系 团 簇 有 活 跃 的 星 河 之 核, 钱 德 勒 的 这 一 最 近 观 测 结 果 如 果 是 典 型 的, 那 么 这 一 百 分 比 将 上 升 到 百 分 之 五 研 究 组 在 用 钱 德 勒 望 远 镜 对 一 个 叫 阿 贝 尔 2104 的 星 系 团 簇 进 行 的 14 小 时 的 观 测 中 发 现 了 6 个 X- 射 线 高 度 活 跃 的 红 色 星 系, 而 根 据 以 前 的 光 学 观 测 的 预 期 数 目 仅 为 一 个 80

82 如 果 我 们 仅 依 赖 光 学 数 据, 我 们 将 会 漏 掉 这 些 庞 然 大 物 文 章 的 另 一 合 作 者 约 翰 穆 尔 凯 依 (John Mulchaey) 博 士 说 六 个 AGN 中 只 有 一 个 在 光 学 波 段 显 出 典 型 的 AGN 活 动 近 来 越 来 越 多 的 天 文 观 测 使 目 前 的 宇 宙 理 论 受 到 越 来 越 强 的 全 面 挑 战 修 修 补 补 现 有 的 某 些 理 论 固 然 可 以 应 付 某 一 特 定 的 观 测 结 果, 但 只 能 偏 安 一 时 也 许 从 根 本 上 改 变 关 于 时 空, 生 命, 宇 宙 的 观 点 才 能 真 正 从 本 质 上 解 决 这 些 困 难 和 矛 盾 参 考 文 献 : 天 文 新 发 现 : 两 超 大 黑 洞 存 在 于 同 一 星 系 天 文 学 家 第 一 次 发 现, 两 个 超 大 黑 洞 可 以 在 同 一 个 星 系 内 共 存 ; 黑 洞 也 可 以 象 星 系 一 样 发 生 合 并 该 发 现 将 刊 登 在 最 近 一 期 出 版 的 Astrophysical Journal Letters 上 钱 德 拉 (Chandra)X- 射 线 图 像 显 示, 在 超 亮 星 系 NGC 6240 内 有 两 个 巨 大 的 活 跃 黑 洞 德 国 马 普 宇 宙 物 理 研 究 所 (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Gaarching, Germany) 的 Stefanie Komossa 说, 该 发 现 令 人 吃 惊 以 前 的 X- 射 线 观 测 曾 经 观 测 到 过 该 星 系 中 心 区 域 产 生 X- 射 线, 尽 管 无 线 电 远 红 外 线 和 光 学 观 测 探 测 到 有 两 个 明 亮 的 核 心, 但 是 中 心 区 域 却 一 直 是 个 谜 图 :NGC 6240 中 心 钱 德 拉 X- 射 线 图 像 图 :NGC 6240 中 心 钱 德 拉 X- 射 线 图 像 ( 右 ) 与 哈 伯 光 学 图 像 ( 左 ) 对 比 81

83 参 考 文 献 : 神 工 的 绝 妙 : 黑 洞 与 星 系 演 化 和 谐 相 联 据 美 国 太 空 网 报 道, 由 美 国 科 学 家 领 导 的 一 个 国 际 科 学 研 究 小 组 通 过 对 一 宇 宙 早 期 星 系 中 心 异 常 巨 大 黑 洞 的 观 察, 发 现 许 多 新 生 星 体, 而 且 更 多 的 星 体 在 形 成 当 中 该 发 现 给 新 出 现 的 星 系 形 成 协 同 演 化 理 论 提 供 了 重 要 的 直 接 证 据, 即 黑 洞 与 星 系 同 时 演 化, 两 者 谁 也 不 会 单 独 主 导 早 期 宇 宙 中 星 体 的 快 速 诞 生 这 次 对 非 常 遥 远 年 轻 星 系 的 独 特 观 察 使 我 们 对 星 系 形 成 中 产 生 巨 大 数 量 星 体 和 超 巨 型 黑 洞 的 过 程 有 了 从 未 有 过 的 了 解, 研 究 小 组 负 责 人 美 国 新 墨 西 哥 NRAO 国 家 天 文 台 (National Radio Astronomy Observatory) 的 Chris Carilli 说, 这 项 工 作 是 对 星 体 和 黑 洞 同 时 形 成 观 点 的 强 有 力 支 持 宇 宙 早 期 星 系 中 心 异 常 的 黑 洞 曾 有 一 段 时 间, 许 多 观 点 认 为 黑 洞 先 形 成, 然 后 星 系 围 绕 黑 洞 形 成, 或 者 是 星 系 和 星 体 先 形 成, 然 后 是 中 心 超 巨 型 黑 洞 的 演 化 产 生 过 去 的 三 年 中, 科 学 家 认 识 到 这 两 个 过 程 是 互 为 共 生 : 当 气 体 朝 刚 刚 形 成 的 星 系 中 心 移 动 时, 成 为 黑 洞 食 物 的 气 体 云 同 时 也 供 给 新 星 体 形 成 所 需 的 燃 料 该 项 新 研 究 对 一 名 叫 PSS J 的 类 星 体 进 行 了 观 测, 结 果 表 明, 当 气 体 类 星 体 中 心 黑 洞 时, 星 体 也 在 该 黑 洞 周 围 形 成, 速 度 是 每 年 数 百 颗 此 结 果 发 表 在 4 月 3 日 科 学 杂 志 网 络 版 上 该 观 察 有 力 地 支 持 了 这 种 观 点 : 当 大 量 星 体 在 年 轻 星 系 中 形 成 的 同 时, 它 们 中 间 的 黑 洞 也 吸 进 额 外 的 物 质 法 国 巴 黎 大 学 太 空 天 体 物 理 研 究 所 的 Pierre Cox 说 参 考 文 献 : 天 文 学 家 发 现 形 成 于 宇 宙 早 期 的 超 级 黑 洞 据 科 学 杂 志 网 络 版 3 月 24 日 消 息, 天 文 学 家 们 利 用 最 新 技 术 测 量 了 一 个 距 离 我 们 最 远 的 超 级 黑 洞 的 质 量 这 个 黑 洞 距 离 我 们 130 亿 光 年, 位 于 一 个 发 光 星 系 或 者 一 个 称 为 属 于 类 星 体 (quasar) 的 星 系 的 中 心 它 的 质 量 是 太 阳 的 30 多 亿 倍 目 前 天 文 学 家 认 为 我 们 宇 宙 寿 命 大 约 为 137 亿 年 按 照 大 爆 炸 理 论, 这 一 发 现 意 味 着 这 个 黑 洞 形 成 于 宇 宙 大 爆 炸 后 仅 7 亿 年 左 右 这 一 发 现 使 现 在 的 星 系 演 化 理 论 再 次 陷 入 困 境, 因 为 它 很 难 解 释 为 什 么 这 个 超 级 黑 洞 在 大 爆 炸 后 这 么 短 的 时 间 内 能 够 形 成 在 类 星 体 中, 82

84 超 级 黑 洞 被 旋 转 的 热 气 体 圆 盘 所 包 围, 这 些 热 气 体 在 以 螺 旋 运 动 逐 渐 被 黑 洞 吸 收 时 会 发 出 大 量 的 电 磁 辐 射 黑 洞 附 近 发 光 的 氢 原 子 谱 线 宽 度 与 旋 转 速 度 有 关 旋 转 速 度 越 快, 氢 原 子 发 出 的 谱 线 越 宽, 说 明 黑 洞 的 质 量 越 大 传 统 测 量 黑 洞 质 量 的 方 法 就 利 用 了 这 个 原 理 但 是 对 于 距 离 我 们 很 远 的 星 系 黑 洞, 这 个 方 法 就 失 效 了, 因 为 宇 宙 的 快 速 膨 胀, 使 氢 原 子 谱 线 发 生 红 移, 原 来 蓝 色 的 谱 线 变 成 了 难 以 观 测 的 红 外 线 去 年, 英 国 的 两 位 天 文 学 家, 爱 丁 堡 (Edinburgh) 大 学 新 发 现 含 有 超 级 黑 洞 的 类 星 体 的 罗 斯. 马 克 路 尔 (Ross McLure) 和 牛 津 大 学 的 麦 特. 维 斯 (Matt Jarvis) 指 出, 对 于 遥 远 的 星 系, 可 以 用 镁 离 子 发 出 的 此 外 谱 线 来 代 替 氢 原 子 谱 线 测 量 黑 洞 质 量 他 们 与 加 拿 大 天 文 学 家 克 利 斯. 维 罗 特 (Chris Willott) 和 夏 威 夷 联 合 天 文 中 心 的 道 克 拉 斯. 皮 尔 斯 (Douglas Pierce) 合 作, 利 用 这 一 新 技 术 测 量 了 位 于 类 星 体 SDSS J 中, 迄 今 已 知 的 最 遥 远 的 黑 洞, 测 量 表 明 这 一 黑 洞 质 量 约 为 太 阳 质 量 的 30 亿 倍 这 一 结 果 出 乎 天 文 学 家 的 意 料 天 文 学 家 们 原 来 认 为 超 级 黑 洞 是 在 宇 宙 演 化 的 漫 长 岁 月 中 通 过 吸 收 周 围 物 质 而 逐 渐 变 大, 他 们 对 发 现 超 级 黑 洞 出 现 在 这 么 年 轻 的 宇 宙 感 到 不 可 思 议 参 考 文 献 天 文 学 家 认 为 宇 宙 在 加 速 扩 张 天 文 学 家 认 为 宇 宙 诞 生 于 大 爆 炸 中, 自 那 以 后 不 断 在 扩 张 直 到 最 近, 科 学 家 们 还 认 为 宇 宙 的 终 结 会 有 两 种 可 能 : 当 宇 宙 质 量 超 过 一 定 限 度 时, 重 心 吸 引 力 会 使 所 有 的 银 河 系 越 聚 越 紧, 最 后 形 成 一 个 非 常 紧 密 的 物 质 团 ; 当 宇 宙 质 量 不 够 大 时, 宇 宙 的 扩 张 会 永 远 持 续 下 去, 但 扩 张 的 速 度 会 越 来 越 慢 但 是, 在 一 九 九 八 年, 两 个 不 同 的 研 究 小 组 独 立 地 发 现 : 宇 宙 的 扩 张 在 不 断 地 加 快 科 什 那 (Kirshner) 教 授 向 我 们 展 示 的 扩 张 宇 宙 模 型 是 现 代 数 学 不 能 完 美 解 释 的 根 据 这 个 模 型 推 算, 宇 宙 由 70% 暗 能 量,25% 暗 物 质,5% 普 通 物 质 ( 如 恒 星 和 行 星 ) 构 成 而 且, 宇 宙 扩 张 加 速 开 始 于 仅 仅 数 十 亿 年 前, 并 不 是 宇 宙 诞 生 之 初 83

85 现 在 的 科 学 家 也 发 现 宇 宙 的 巨 变 情 况 他 们 发 现 现 在 能 看 到 的 这 个 宇 宙 范 围 在 加 速 膨 胀, 而 且 膨 胀 的 速 度 越 来 越 快 大 家 知 道 那 膨 胀 意 味 着 什 么 呢? 一 个 东 西 在 爆 炸 之 前 才 是 膨 胀 的, 膨 胀 膨 胀 到 一 定 时 候, 一 下 崩 开 了 所 以 一 切 也 都 是 在 最 后 之 中 ( 在 2002 年 波 士 顿 法 会 上 的 讲 法 ) 以 下 三 本 书 可 以 让 您 更 多 地 了 解 这 一 新 发 现 : 1. The extravagant universe: exploding stars, dark energy, and the accelerating cosmos. By Robert P. Kirshner. Princeton University Press. 2. The runaway universe: the race to find the future of the cosmos. By Donald Goldsmith. Perseus Publishing. 3. The accelerating universe: infinite expansion, the cosmological constant, and the beauty of the cosmos. By Mario Livio and Allan Sandage. John Wiley & Sons 天 文 学 家 发 现 未 知 力 量 导 致 宇 宙 加 速 膨 胀 美 国 航 空 航 天 局 (NASA)2 月 11 日 公 布 了 迄 今 为 止 所 获 图 像 中 最 佳 的 一 张 宇 宙 婴 儿 期 图 像, 它 包 含 着 令 人 叹 为 观 止 的 细 节, 有 可 能 是 近 年 来 最 重 大 科 学 成 就 之 一 天 文 学 家 认 为, 这 张 宇 宙 新 照 捕 捉 到 的 是 宇 宙 大 爆 炸 后 的 余 辉 宇 宙 背 景 微 波 辐 射, 它 是 通 过 NASA 威 金 生 微 波 各 向 异 性 探 测 器 (WMAP, Wilkinson 宇 宙 大 爆 炸 后 的 余 辉 宇 宙 背 景 微 波 辐 射 Microwave Anisotropy Probe) 对 整 个 天 空 进 行 12 个 月 的 探 测 所 获 得 天 文 学 家 发 现, 宇 宙 大 爆 炸 之 后 所 形 成 的 第 一 代 星 体 是 在 大 爆 炸 之 后 2 亿 年 形 成, 这 要 比 许 多 科 学 家 以 前 预 计 的 要 早 得 多 此 外, 该 新 图 像 把 宇 宙 的 年 龄 定 位 在 137 亿 年 该 研 究 发 现, 早 期 宇 宙 由 4% 的 原 子 形 态 的 真 实 物 质 大 约 23% 的 看 不 见 的 暗 物 质 和 约 73% 的 暗 能 组 成 ; 一 种 未 知 的 外 来 力 量 导 致 宇 宙 以 不 断 加 快 的 速 度 膨 胀 84

86 很 重 要 的 是, 该 发 现 与 从 邻 近 宇 宙 中 获 得 的 数 据 中 所 作 出 的 预 测 是 一 致 的 从 事 该 研 究 的 天 文 学 家 认 为, 这 些 新 结 果 是 现 代 宇 宙 学 理 论 的 一 个 里 程 碑 斯 坦 福 大 学 的 安 德 雷. 林 德 曾 经 提 出 过 一 些 宇 宙 膨 胀 模 型, 并 且 这 些 模 型 至 今 还 被 引 用 他 一 直 在 期 待 着 这 种 结 果 在 接 受 记 者 电 话 采 访 中, 他 称 此 结 果 特 别 让 人 印 象 深 刻 他 说, 在 大 约 20 年 前 当 宇 宙 膨 胀 的 观 点 首 次 提 出 之 时, 有 点 象 科 幻 小 说 我 们 当 初 并 没 有 期 望 在 我 们 的 有 生 之 年 它 得 到 证 实, 林 德 说 道, 现 在, 我 们 得 到 了 处 于 膨 胀 中 的 宇 宙 其 基 本 特 征 与 观 测 数 据 相 吻 合 的 消 息 参 考 资 料 神 秘 的 宇 宙 加 速 膨 胀 引 起 科 学 家 极 大 兴 趣 据 芝 加 哥 论 坛 (Chigaco Tribune)8 月 30 日 消 息, 来 自 芝 加 哥 大 学 和 其 它 四 个 研 究 所 的 天 文 学 家 小 组 正 准 备 在 南 极 建 造 一 个 望 远 镜 以 研 究 宇 宙 膨 胀 的 奥 秘 该 小 组 已 经 获 得 国 家 自 然 科 学 基 金 一 千 六 百 六 十 万 美 元 的 资 助, 预 计 该 望 远 镜 在 四 年 以 后 正 式 工 作 这 个 望 远 镜 计 划 用 于 研 究 使 宇 宙 加 速 膨 胀 的 暗 能 量 (Dark Energy) 宇 宙 学 家 们 认 为 我 们 宇 宙 起 源 于 一 次 大 爆 炸, 大 爆 炸 使 宇 宙 膨 胀 这 种 膨 胀 速 度 应 该 是 匀 速 的, 或 者 因 为 星 系 之 间 的 引 力 作 用 而 逐 渐 减 慢 然 而, 宇 宙 好 象 故 意 跟 宇 宙 学 家 们 开 了 一 个 天 大 的 玩 笑 :1998 年 2002 年 两 组 独 立 的 实 验 观 测 结 果 让 科 学 家 们 大 吃 一 惊, 宇 宙 膨 胀 在 加 速! 加 速 膨 胀 的 宇 宙 意 味 着 在 足 够 遥 远 的 将 来 比 如 几 十 亿 年 以 后 所 有 的 星 星, 星 系 和 其 它 的 物 质 将 远 离 我 们 而 去, 宇 宙 将 变 成 巨 大 的 虚 空 当 然 也 有 很 多 科 学 家 并 不 相 信 这 样 的 结 论 究 其 原 因, 可 能 是 我 们 对 引 力 所 知 甚 少 引 力 是 科 学 家 们 研 究 得 最 早 的 一 种 相 互 作 用, 以 前 一 切 似 乎 也 很 清 楚, 就 是 地 球 上 使 得 苹 果 落 地 的 那 种 作 用 力 但 是 宇 宙 学 家 们 现 在 怀 疑 在 宇 宙 尺 度 上, 引 力 被 某 种 称 为 暗 能 量 的 东 西 所 产 生 的 排 斥 所 抵 消, 表 现 出 正 好 相 反 的 特 性 85

87 我 们 的 确 有 了 反 引 力, 只 是 在 非 常 大 的 尺 度 上 负 责 设 计 和 建 造 暗 能 量 望 远 镜 的 加 州 大 学 宇 宙 学 中 心 主 任 布 鲁 斯 文 斯 坦 (Bruce Winstein) 说 最 奇 怪 是 当 宇 宙 膨 胀 时, 它 似 乎 能 不 断 产 生 更 多 的 暗 能 量 来 推 动 以 加 速 它 的 膨 胀 如 果 暗 能 量 真 的 占 宇 宙 总 质 量 的 70%, 且 如 现 在 的 理 论 所 估 计 的 那 样, 那 么 现 用 于 观 测 暗 能 量 的 望 远 镜 在 它 真 的 已 经 开 始 主 宰 宇 宙 中 的 一 切 了, 哈 佛 -- 斯 密 苏 年 天 文 物 理 中 心 的 托 尼 斯 塔 克 说, 它 将 禁 止 所 有 新 星 系 的 产 生, 从 现 在 起 星 系 形 成 的 数 量 将 大 为 减 少 然 而, 实 际 的 观 测 似 乎 并 非 如 此, 这 么 多 年 过 去 了, 新 星 系 的 形 成 仍 然 非 常 活 跃 科 学 家 们 在 南 极 建 造 暗 能 量 天 文 望 远 镜, 将 观 测 距 离 我 们 50 到 70 亿 光 年 的 星 系 团 簇 按 照 现 时 的 宇 宙 论, 那 时 宇 宙 的 大 小 只 有 现 在 的 三 分 之 一 左 右, 那 时 的 星 系 将 迅 速 形 成 团 簇 当 微 波 辐 射 穿 越 这 些 团 簇 时, 团 簇 中 的 尘 埃 会 使 辐 射 波 长 发 生 微 小 的 变 化, 这 些 变 化 就 告 诉 了 科 学 家 们 早 期 宇 宙 中 星 系 团 簇 的 数 目 暗 能 量 与 宇 宙 学 中 的 另 一 不 解 之 迷 暗 物 质 不 同, 暗 物 质 指 的 是 将 旋 转 星 系 中 的 星 体 维 系 在 一 起 不 分 崩 离 析 的 那 些 观 测 不 到 的 物 质 科 学 家 们 通 过 对 星 系 运 动 的 观 测 发 现, 要 想 让 旋 转 星 系 中 的 星 体 保 持 在 星 系 中 而 不 离 心 而 去, 单 靠 这 些 星 体 之 间 的 引 力 是 远 远 不 够 的, 因 此 科 学 家 们 设 想 还 有 一 种 总 质 量 比 那 些 我 们 能 观 察 到 的 星 体 大 的 多 的 神 秘 的 看 不 见 的 物 质 -- 暗 物 质 施 加 了 引 力 科 学 家 们 认 为 这 类 暗 物 质 占 宇 宙 质 量 的 20% 左 右, 而 暗 能 量 则 占 了 约 70% 而 我 们 能 够 看 得 见 的 星 体 的 质 量 只 占 10% 左 右 宇 宙 中 星 系 的 旋 转 运 动, 是 长 期 困 惑 科 学 家 们 的 难 题 之 一, 而 最 近 发 现 的 宇 宙 加 速 膨 胀 使 问 题 更 加 复 杂 : 要 维 持 一 个 旋 转 星 系 的 稳 定, 必 须 有 神 秘 的 暗 物 质 施 加 额 外 的 引 力 ; 而 要 使 宇 宙 加 速 膨 胀, 则 需 要 暗 能 量 施 加 超 过 星 系 之 间 引 力 作 用 的 斥 力 造 成 这 种 尴 尬 的 原 因 很 可 能 是 科 学 家 们 对 引 力 和 天 体 运 动 规 律 认 识 的 局 限 造 成 的 引 力 是 英 国 科 学 家 牛 顿 在 前 人 研 究 太 阳 系 内 行 星 的 运 动 的 基 础 上 提 出 的 后 来 物 理 学 家 爱 因 斯 坦 在 广 义 相 对 论 的 框 架 上 予 以 重 新 描 述 引 力 虽 然 成 功 地 描 述 了 太 阳 系 内 行 星 的 运 动, 但 是 在 宇 宙 大 尺 度 上 却 没 有 真 正 得 到 过 实 验 的 证 实 而 且 美 国 航 空 航 天 局 的 科 学 家 在 多 年 前 就 发 现, 他 们 发 射 到 太 阳 系 以 外 的 航 天 器 的 运 动 速 度 比 以 万 有 引 力 计 算 出 的 较 慢, 偏 离 按 照 万 有 引 力 定 律 所 计 算 的 轨 迹 引 力 也 是 长 期 以 来 使 科 学 家 们 最 头 疼 的 一 种 相 互 作 用, 它 的 很 多 性 质 与 其 它 相 互 作 用 力 格 格 不 入 太 阳 系 的 尺 86

88 度 与 宇 宙 的 相 比 实 在 太 小, 把 太 阳 系 的 观 测 结 果 无 限 外 推 到 宇 宙 尺 度 是 否 可 行, 令 人 怀 疑 或 许 这 就 是 背 后 的 原 因 设 想 牛 顿 先 知 道 现 在 观 测 到 的 星 系 的 运 动, 而 不 是 太 阳 系 中 的 行 星 运 动, 他 也 许 根 本 不 会 提 出 他 的 万 有 引 力 理 论, 就 是 提 出 也 不 太 可 能 是 今 天 我 们 知 道 的 这 个 理 论 来 自 暗 能 量 望 远 镜 的 观 测 结 果 或 许 能 为 科 学 家 们 提 供 这 方 面 的 线 索 参 考 文 献 aug30.story?coll=chi%2Dnewsnationworld%2Dhed The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 330, No. 2, 21 February NASA News Release: 现 代 科 学 关 于 宇 宙 和 地 球 年 龄 的 研 究 目 前 估 计 宇 宙 年 龄 主 要 有 两 种 方 法 第 一 种 方 法 是 测 定 球 状 星 系 中 最 暗 的 白 矮 星 的 年 龄, 其 基 础 是 目 前 的 星 系 演 化 理 论 现 在 科 学 家 认 为 球 状 星 系 是 宇 宙 中 最 古 老 的 星 系, 白 矮 星 是 星 系 中 最 古 老 的 星 体, 而 且 越 暗 淡 的 白 矮 星 越 古 老 白 矮 星 是 质 量 与 太 阳 相 当 但 体 积 仅 与 地 球 相 当 的 一 种 星 体, 所 以 其 密 度 是 水 的 一 百 万 倍 以 上 白 矮 星 由 于 热 辐 射 发 光 而 逐 渐 冷 却, 通 过 估 算 白 矮 星 冷 却 的 时 间, 科 学 家 们 可 以 推 断 出 白 矮 星 的 年 龄 从 而 估 算 出 宇 宙 的 年 龄 从 最 新 哈 勃 望 远 镜 观 测 到 的 白 矮 星 数 据, 科 学 家 们 推 断 宇 宙 年 龄 在 亿 年 之 间 另 外 一 种 方 法 是 哈 勃 常 数 (H0) 法, 其 基 础 是 目 前 流 行 的 宇 宙 大 爆 炸 理 论 现 代 天 文 观 测 显 示 我 们 的 宇 宙 正 在 膨 胀, 所 以 星 系 之 间 的 距 离 在 逐 渐 增 加 哈 勃 定 律 指 出 星 系 之 间 的 退 行 速 度 (v) 和 它 们 之 间 的 距 离 (d) 有 一 个 简 单 的 正 比 关 系,v=H0 d, 假 定 哈 勃 常 数 (H0) 不 随 宇 宙 年 龄 而 变 化, 测 出 了 两 个 星 系 间 的 退 行 速 度 和 距 离,1/H0=d/v 就 给 出 了 自 从 大 爆 炸 两 个 星 系 分 开 经 历 的 时 间, 也 就 是 宇 宙 自 大 爆 炸 以 来 的 所 经 历 的 时 间 目 前 用 这 种 方 法 得 到 的 宇 宙 年 龄 约 为 130 亿 年 但 是 最 近 的 观 测 表 明 宇 宙 受 一 种 神 秘 的 力 量 所 推 动, 正 在 加 速 膨 胀, 所 以 哈 勃 常 数 并 不 是 恒 定 不 变 的 而 且 最 近 的 一 些 天 文 发 现 ( 如 古 老 星 系 中 众 多 新 星 体 的 产 生, 星 河 的 重 组 与 更 新, 大 量 新 星 体 的 暴 生, 神 秘 的 暗 物 质, 频 繁 的 GAMMA 爆 等 等 ) 表 明, 现 代 科 学 对 宇 宙 的 认 识 还 很 不 全 面, 因 此 对 宇 宙 的 年 龄 的 推 断 很 可 能 是 有 局 限 的 87

89 目 前 层 出 不 穷 的 天 文 新 发 现 已 经 对 现 有 的 宇 宙 学 理 论 提 出 了 强 有 力 的 挑 战, 科 学 家 们 对 宇 宙 的 看 法 也 在 逐 渐 改 变 普 林 斯 顿 大 学 教 授 保 尔. 斯 坦 哈 特 (Paul Steinhardt) 和 英 国 剑 桥 大 学 教 授 内 耳. 图 罗 克 (Neil Turok) 最 近 提 出 了 宇 宙 循 环 爆 炸 重 组 的 模 型 该 理 论 认 为, 宇 宙 无 始 无 终, 不 断 处 于 从 生 长 到 消 亡 的 循 环 过 程 中 据 BBC 报 导, 提 出 这 个 理 论 的 宇 宙 学 家 们 说, 宇 宙 必 然 是 这 样, 这 才 可 以 解 释 宇 宙 间 一 个 重 大 的 疑 团 : 为 什 么 星 体 和 各 星 系 都 在 背 道 而 驰 ( 宇 宙 膨 胀 ), 越 离 越 远 宇 宙 原 本 已 经 奇 幻 莫 测, 有 黑 洞 夸 克 星, 还 有 不 断 从 无 到 有 又 从 有 到 无 的 粒 子 斯 坦 哈 特 说, 这 些 公 式 预 测 宇 宙 无 始 无 终, 一 次 次 宇 宙 大 爆 炸 将 会 永 不 止 息, 不 断 发 生 他 说 : 我 们 这 幅 图 画 所 提 出 的 大 爆 炸 并 非 时 间 的 开 端, 而 只 是 一 连 串 爆 炸 循 环 当 中 的 最 新 一 次 而 已 在 这 些 循 环 当 中, 宇 宙 经 历 加 热 膨 胀 冷 却 停 滞 空 虚, 然 后 再 度 膨 胀 根 据 这 个 理 论, 宇 宙 将 会 继 续 膨 胀, 然 后 在 宇 宙 某 个 角 落 发 生 另 一 次 大 爆 炸, 一 切 重 新 开 始 他 们 指 出, 如 今 的 宇 宙 是 在 上 个 宇 宙 的 尘 埃 中 诞 生 的 目 前 科 学 家 正 在 地 球 上 和 太 空 中 建 造 新 一 代 的 仪 器 来 证 实 或 者 否 定 宇 宙 无 始 无 终 的 说 法 现 在 科 学 界 所 公 认 的 测 定 地 球 年 龄 的 方 法 是 放 射 性 同 位 素 半 衰 期 法 其 方 法 是 测 定 古 老 岩 石 中 放 射 性 衰 变 的 母 元 素 和 一 些 子 元 素 的 含 量 关 系 ( 所 谓 的 等 时 线 ) 来 推 断 地 球 的 年 龄 这 个 方 法 的 假 设 主 要 有 三 条 : 一 是 地 球 最 初 是 由 星 际 气 体 汇 聚 而 成, 慢 慢 冷 却 后 形 成 现 在 发 现 的 古 岩 石 ; 二 是 这 些 古 岩 石 中 的 矿 物 质 或 结 晶 基 本 是 与 外 界 隔 绝 的, 也 就 是 自 其 形 成 以 来 没 有 与 外 界 发 生 物 质 交 换 ; 三 是 用 于 测 定 年 龄 的 岩 石 中 的 放 射 性 同 位 素 半 衰 期 在 漫 长 的 时 间 里 是 基 本 恒 定 不 变 的 用 这 种 方 法 测 定 地 球 上 最 古 老 的 岩 石 得 到 的 地 球 的 年 龄 约 是 亿 年, 月 球 上 的 岩 石 更 古 老 一 些, 约 是 45 亿 年 现 在 科 学 界 所 认 为 的 地 球 年 龄 45.4 亿 年 实 际 上 是 从 太 阳 系 中 的 最 古 老 的 陨 石 年 龄 推 断 的, 因 为 科 学 家 认 为 它 们 应 当 有 相 同 年 龄 但 是 用 这 种 方 法 得 到 的 地 球 年 龄 严 格 来 说 只 是 构 成 地 球 的 岩 石 年 龄 如 果 地 球 并 不 是 现 在 科 学 家 们 认 为 的 是 从 星 际 气 体 汇 聚 而 成, 而 是 由 太 空 中 的 大 块 岩 石 通 过 某 种 机 制 聚 合 而 成, 那 么 岩 石 的 年 龄 就 可 能 与 地 球 年 龄 大 相 径 庭 就 好 比 我 们 用 测 定 房 子 的 基 石 年 龄 来 推 断 一 座 房 子 的 年 龄 一 样, 得 到 结 果 肯 定 比 房 子 的 实 际 年 龄 要 大 得 多 更 好 方 法 也 许 是 通 过 观 测 房 子 横 梁 上 集 灰 的 厚 度 或 者 房 子 被 侵 蚀 的 程 度 来 推 断 房 子 的 年 龄 对 于 地 球 年 龄 也 一 样 实 际 上 历 史 上 的 确 有 不 少 人 从 地 球 上 沉 积 物 的 厚 度 来 推 断 地 球 的 年 龄 而 且 得 到 的 年 龄 比 放 射 性 同 位 素 法 得 到 的 结 果 普 遍 要 小 得 多 比 较 有 影 响 的 如 A. 凯 基 (A.Keikie) 在 1868 年, 1899 年 和 T.H. 胡 胥 利 (T. H. Huxley) 在 1869 年 得 到 的 结 果 一 亿 年 ;J. 约 力 (J. Joly, 1908) 和 W.J. 苏 勒 士 (W.J.Sullas, 1909) 的 八 千 万 年 ;T.M. 李 德 (T.Mellard Reade,1893) 的 九 千 五 百 万 年 ; 以 及 查 尔 斯 D. 沃 尔 科 特 (Charles D. Walcott, 1893) 的 三 千 五 百 万 到 八 千 万 年 在 现 代 同 位 素 半 衰 期 法 测 88

90 定 地 球 年 龄 占 主 导 以 后 这 些 方 法 就 逐 渐 被 人 们 遗 忘 了 主 要 原 因 是 这 些 结 果 比 同 位 素 半 衰 期 法 得 到 的 结 果 小 很 多, 科 学 家 们 认 为 地 球 的 年 龄 应 该 和 地 球 上 的 岩 石 年 龄 一 样 ; 还 有 这 些 方 法 涉 及 一 些 复 杂 的 地 球 地 质 演 化 过 程, 有 些 数 据 难 于 精 确 估 算 等 等 目 前 的 天 文 研 究 表 明 我 们 的 地 球 在 历 史 上 可 能 曾 经 发 生 过 很 大 的 变 动 例 如 : 位 于 麻 省 的 哈 佛 -- 史 密 苏 年 小 型 行 星 研 究 中 心 (the Minor Planets Center of the Harvard-Smithsonian Center) 的 天 文 学 家 迪 姆. 斯 帕 尔 ( Tim Spahr ) 博 士 认 为, 从 统 计 上 来 讲, 每 隔 一 亿 年 就 会 有 一 颗 直 径 为 六 英 里 的 小 行 星 与 地 球 相 撞, 使 地 球 发 生 剧 烈 的 变 化 科 学 家 们 原 来 认 为 元 素 的 半 衰 变 期 是 不 随 时 间 变 化 的 但 是 最 近 一 期 8 月 8 日 的 自 然 杂 志 ( 第 418 卷,602 页 ) 发 表 了 一 篇 文 章, 澳 洲 南 威 尔 士 大 学 的 一 组 天 文 学 家 通 过 研 究 古 老 星 系 中 的 原 子 光 谱 发 现 精 细 结 构 常 数 是 随 时 间 变 化 的 他 们 由 此 推 断 光 速 不 是 随 时 间 不 变 的 常 数 因 为 元 素 的 半 衰 变 期 和 光 速 有 关, 因 而 也 可 能 是 随 时 间 变 化 的 如 果 真 是 这 样, 用 元 素 半 衰 变 期 测 到 的 岩 石 的 年 龄 可 能 都 是 有 疑 问 的 参 考 文 献 Webb, J. K. et al. Phys. Rev. Lett. 87, (2001). 4.Murphy, M. T. et al. Mon. Not. R. Astron. Soc. 327, (2001) Dalrymple, G. Brent, 1991, The Age of the Earth: Stanford, Calif., Stanford University Press 宇 宙 年 龄 再 次 被 修 改 在 最 新 的 一 期 科 学 杂 志 上, 一 组 研 究 人 员 发 表 文 章 声 称 宇 宙 的 年 龄 在 112 到 200 亿 年 之 间 这 项 新 估 算 的 置 信 度 为 95%, 这 意 味 着 还 有 更 改 的 余 地 89

91 近 些 年 来, 对 宇 宙 年 龄 的 预 测 多 数 是 在 100 亿 到 150 亿 年 之 间 去 年, 哈 勃 太 空 望 远 镜 提 供 的 数 据 导 致 科 学 家 把 宇 宙 年 龄 推 算 到 130 亿 到 140 亿 年 新 计 算 涉 及 我 们 银 河 系 中 老 星 系 的 新 信 息 以 及 对 星 体 如 何 形 成 的 进 一 步 认 识 计 算 是 建 立 在 下 面 的 一 点 : 当 星 体 被 认 为 要 结 束 它 们 生 命 的 主 体 时,( 也 就 是 ) 它 们 用 完 热 核 反 应 熔 合 所 需 要 的 氢 燃 料 并 开 始 暗 淡 的 那 一 点 ( 刻 ) 科 学 家 认 为, 暗 能 一 般 情 况 下 被 描 述 为 对 宇 宙 施 加 负 压 引 力 使 不 同 的 星 系 凝 聚 在 一 起, 但 是 暗 能 却 使 星 系 以 越 来 越 快 的 速 度 相 互 拉 开 新 的 估 测 结 果 与 宇 宙 95% 为 所 称 的 暗 能 (Dark Energy) 所 控 制 这 一 证 据 越 来 越 多 的 论 点 相 一 致 科 学 家 不 知 道 这 种 神 秘 力 量 是 什 么, 但 是 他 们 从 宇 宙 正 在 以 一 种 加 快 的 速 度 膨 胀 这 一 事 实 上 找 到 了 证 据 参 考 文 献 科 学 家 发 现 宇 宙 的 产 生 和 演 化 需 要 外 部 力 量 的 干 预 最 近 许 多 奇 妙 的 天 文 发 现 使 许 多 物 理 学 家 开 始 重 新 考 虑 我 们 宇 宙 的 起 源 8 月 14 日 自 然 杂 志 刊 登 了 著 名 理 论 物 理 学 家, 斯 坦 福 大 学 李 奥 纳 特. 苏 士 侃 (Leonard Susskind) 教 授 和 他 所 领 导 的 理 论 物 理 研 究 小 组 的 观 点, 他 们 认 为 现 今 流 行 的 关 于 宇 宙 学 的 理 论 在 逻 辑 上 存 在 严 重 的 缺 陷, 按 照 现 在 流 行 的 观 点, 我 们 的 宇 宙 产 生 的 可 能 性 微 乎 其 微, 如 果 以 我 们 认 为 的 方 式 来 安 排 这 个 宇 宙, 需 要 一 个 奇 迹, 我 们 肯 定 漏 掉 了 什 么 李 奥 纳 特. 苏 士 侃 教 授 是 至 今 仍 然 活 跃 在 理 论 物 理 学 前 沿 的 著 名 理 论 物 理 学 家, 在 超 过 三 十 年 的 物 理 学 研 究 生 涯 中 成 就 卓 著 最 近 的 天 文 观 测 表 明 宇 宙 在 加 速 膨 胀, 宇 宙 似 乎 要 再 次 发 生 大 爆 炸 一 个 加 速 膨 胀 的 宇 宙 似 乎 注 定 要 重 复 自 己, 但 是, 苏 士 侃 教 授 和 他 的 同 事 认 为, 这 种 重 复 能 够 能 产 生 我 们 这 个 世 界 的 可 能 性 不 说 为 零 也 是 非 常 的 渺 小 所 以 这 是 一 个 象 宇 宙 那 么 大 的 问 题 : 现 今 流 行 的 关 于 宇 宙 的 理 论 观 点 在 逻 辑 上 有 缺 陷 吗? 因 为 为 使 象 现 在 我 们 知 道 的 宇 宙 的 存 在, 外 部 的 帮 助 是 必 不 可 少 的 换 句 话 说, 我 们 的 宇 宙 必 须 要 依 靠 一 个 奇 迹 才 能 创 造 出 来, 或 者 需 要 上 帝 从 外 部 进 行 干 预 才 有 可 能 是 这 个 样 子 上 右 图 为 观 测 到 的 宇 宙 在 加 速 膨 胀 苏 士 侃 教 授 和 他 的 同 事 认 为 以 下 两 者 必 居 其 一 : 或 者 宇 宙 并 不 是 我 们 认 为 的 在 加 速 膨 90

92 胀, 或 者 还 未 发 现 的 物 理 原 理 在 起 著 作 用 而 且 这 个 原 理 必 须 能 挑 选 出 那 些 为 数 不 多 的 能 够 导 致 象 我 们 这 个 宇 宙 创 生 的 初 始 状 态, 然 后 引 导 宇 宙 演 化 使 其 不 出 偏 差 苏 士 侃 教 授 的 研 究 小 组, 结 合 他 们 合 作 的 科 学 研 究 和 理 论 思 维, 认 为 似 乎 还 有 别 的 什 么 事 物 在 宇 宙 创 生 之 时 施 加 了 影 响 一 个 不 为 我 们 所 知 的 力 量 ( Agent ), 因 为 不 为 我 们 所 知 的 原 因 干 预 了 我 们 宇 宙 的 创 生, 我 们 可 能 在 根 本 上 忽 略 了 什 么 ( 左 图 为 宇 宙 的 演 化 ) 宇 宙 的 庞 大 与 奥 妙 远 远 超 出 了 现 有 科 学 理 论 的 描 述 和 理 解 能 力 随 着 越 来 越 多 的 天 文 现 象 的 发 现, 现 有 的 理 论 越 来 越 难 以 自 圆 其 说, 科 学 家 们 重 新 思 考 现 时 宇 宙 论 的 观 点 已 经 迫 在 眉 睫 科 学 的 发 展 需 要 人 们 有 足 够 的 勇 气 否 定 旧 的 观 念, 现 在 可 能 也 到 了 人 们 重 新 审 视 自 己 关 于 时 空 生 命 和 宇 宙 原 有 观 念 的 时 候 了 参 考 文 献 超 新 星 爆 发 增 多 与 法 轮 大 法 洪 传 结 束 语 在 一 九 九 九 年 三 月 二 十 七 二 十 八 日, 李 洪 志 老 师 说 了 这 样 一 段 话 : 将 来 的 人 类 社 会 会 有 很 大 的 变 动, 宇 宙 会 有 许 多 特 殊 的 现 象 显 现 出 来 现 在 的 科 学 已 经 发 现 了, 不 断 有 新 的 星 体 的 组 成 和 旧 的 星 体 的 爆 炸 现 在 报 纸 上 也 在 不 断 地 登 嘛, 原 来 这 个 地 方 没 发 现 什 么 却 多 了 一 个 星 系, 许 多 古 老 的 星 体 在 解 体, 许 多 新 的 星 体 在 出 现 这 是 在 遥 远 天 体 中 出 现 的 事 情, 慢 慢 地 它 会 越 来 越 接 近 我 们 人 类 肉 眼 所 能 看 到 的 这 个 空 间 范 围, 这 些 景 象 都 会 出 现 由 此, 笔 者 初 步 统 计 了 近 年 来 对 超 新 星 爆 发 现 象 的 观 测 超 新 星 爆 发 (Supernova) 是 指 恒 星 爆 炸 时, 短 时 间 内 释 放 出 大 量 能 量 的 现 象 1987A 是 一 个 典 型 的 例 子 它 在 几 个 小 时 内 亮 度 增 加 到 肉 眼 可 见, 历 经 几 个 月 才 暗 下 去 91

93 1. 数 据 来 源 全 部 数 据 来 源 于 该 网 址 列 出 了 自 1006 年 以 来, 所 有 观 测 到 的 超 新 星 爆 发 现 象 2. 是 仪 器 变 了, 还 是 天 象 变 了? 该 网 址 标 出 了 各 次 爆 发 的 强 度 数 字 越 小 越 强 第 一 个 问 题 是 : 随 着 更 灵 敏 的 仪 器 的 出 现, 观 测 到 的 事 例 会 越 来 越 多 我 们 选 择 了 20 的 强 度 为 标 准 技 术 上,1950 年 就 有 这 样 弱 的 现 象 被 发 现 同 时, 我 们 用 以 下 办 法 来 判 断 : 更 灵 敏 仪 器 的 出 现, 必 然 会 使 观 测 到 的 强 爆 发 比 例 下 降 比 如 说, 开 始 只 能 看 到 强 度 18 或 更 强 的 现 象, 那 么 100% 的 观 测 都 是 强 于 18 的 有 了 可 以 观 测 到 20 的 仪 器 后, 就 会 开 始 看 到 比 18 弱 的 现 象, 比 18 强 的 现 象 比 例 就 会 减 小 图 一 我 们 画 出 了 近 年 来 所 有 比 20 强 的 爆 发 中, 强 于 18 的 百 分 比 ( 红 色 ) 图 二 为 历 年 强 于 20 的 爆 发 次 数 可 以 看 到,1989 年 后, 强 爆 发 的 比 例 有 增 有 降, 不 可 能 是 使 用 更 灵 敏 的 仪 器 的 结 果 图 一 图 二 3. 从 图 二 中 可 以 看 出,1992 年 和 1999 年 总 爆 发 次 数 达 到 高 峰 而 法 轮 大 法 自 1992 年 传 出, 在 1999 年 开 始 在 中 国 被 镇 压 宇 宙 在 剧 烈 地 淘 汰 更 新, 善 与 恶 在 激 烈 地 交 锋, 难 道 这 仅 仅 是 个 巧 合 么? 中 国 自 古 有 天 人 合 一 的 说 法 天 上 的 事 情 和 地 上 的 事 是 有 联 系 的 这 些 超 新 星 虽 然 相 距 地 球 遥 远, 但 是 光 速 在 太 阳 系 之 外 要 快 得 多, 发 生 的 变 化 地 球 上 很 快 就 会 看 到 当 宇 宙 发 生 大 范 围 的 变 迁 时, 天 上 人 间 都 会 有 相 应 的 变 化 这 种 巧 合 也 不 奇 怪 ( 全 书 完 ) 92