书城科普爱因斯坦的圣经
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第21章 旧约(2)

又过了数亿年,原星系如同厚实的烙饼。但是,在原星系的核心,有一个密实的膨胀圆球。100万个星星在此形成。在膨胀的星系里面,有100万处亮点。但是,来自这些亮点的光发生折射,并为周围的气体所吸收和再释放。因此,在膨胀处的外面,有漫射的亮光。此效果如淡白色的灯泡,里面的灯丝因为玻璃上的涂层而模糊。

又过了数亿年。原星系更扁平一些了。中央膨胀部分像明亮压平的圆球。在薄薄的烙饼样结构的最外层,某些星星开始闪光。中央和中央区域都发出光,是数亿星星的光使然。

又过了数亿年。原星系成为星系。除开膨胀的中央外,烙饼变成了一只扁平的铁饼。在圆铁饼里,形成了发光曲线长臂。螺旋状星系如此形成。它还有一个名字,就是银河。

自然造就巨大星系,

内有千亿明亮星星。

从远远的地方看去,

银河星系美丽异常。

由一种神秘、非发光物质构成的圆形黑色大光环围绕在银河系周围。因为看不见,它的性质又不为人知,所以,给这种物质一个名字,叫黑色物质。光环的直径为40万光年,重达太阳质量的万亿倍,是银河系的5倍。

银河系成了特别的星系,因数十亿年之后,在离银河系中心2.5万光年处,并在与银河系圆盘同等的平面上,一颗新星即将形成。这颗星便是太阳。太阳令一颗行星发热,这就是地球。地球得到适当的环境,因而产生了复杂和庞大的自组织分子,这就是生物。在这些生物当中,其中一种便是人类。数十亿光年之后,银河系成了太阳和地球的家园。这样,数十亿年之后,银河系成为生命及人类的家园。

创世纪之第七书,称为核起源

自然,尔乃炼金奇士。

(第一章):恒星及生物

恒星如同活生物,有其出生、童年和少年期。恒星慢慢成熟,变老,而后死亡。跟任何生物一样,它需要食物支持其活动,完成其功能。恒星的主要功能是辐射。为了辐射,它要处理营养并使营养变成运动、能量和热量。但是,跟从周围摄取生存养料的生物不一样的是,恒星靠自身获取能量,它不断地燃烧自己核心处的核子。因此,恒星中心的核子即是它的胃,也是它的食物。从某种意义上说,恒星靠消耗自身而发光。

正如有许多种生物一样,恒星也有很多种:红色超巨型星星,黄色类太阳恒星,蓝色巨人、造父星、白矮星、亚矮星和其他许多种星星。恒星发光体、温度及质量都有很大变化。白矮星为恒星中的蚂蚁。红色超巨型星是大象。

(第二章):一颗能量充足的巨星

90亿年前,在银河系的遥远地带,一个气团坍陷了,成就了一颗星星。这颗星星很重,为太阳质量的18倍。对一个生物来说,身材越大,吃得就越多。对恒星亦是如此。该星星对其营养物,也就是它自身的核心,有着无比贪婪的胃口。

恒星是靠向外发散的热量和辐射产生的压力来支撑自己重量的。因此,没有热和辐射来对抗引力,星星会无限制地坍陷。

这颗巨星吞掉自身的核燃料从而支撑巨大的质量。氢核构成其主要的营养物:在核心,质子被消耗掉,转化成He(下标4)。四个质子的聚合就产生了热量和辐射。

200万年过去了,巨星核心所有的氢都被消耗掉了,现在星核全由He(下标4)构成。这颗星星开始消耗氦中的质子。星星消耗更多的时候,氦核也增大了。这颗星星是饥饿的星星,比太阳的亮度大7万倍。

头7个丰收年饕餮天物者,

后7个荒年必受饥馑之累。

又过了1000万年。这颗巨星消耗掉了普通的星星需要100亿年方能消耗完的东西。这颗星星最里层1/4的氢转变成了氦。

巨星胃里的氢被耗尽了——质子食物没有了。突然间,能量输出停止了。辐射压力直线下降。因为没有东西能够承受这颗星星了,它就开始萎缩。在它萎缩时,中央的温度升高到两亿凯氏度,密度升高到了水密度的1000倍。

(第三章):巨星诞生

突然间,氦聚变发生了。在核心,三个He(下标4)聚合成一个C(下标12),同时喷发出巨能光子。在中央核的各处,氦核都发生了聚变,一颗新星就此诞生。

这颗新星的大小非常惊人,它成了一颗红色超巨型星星。它的半径有3亿公里,大得足以在自己体内容纳地球和火星环绕太阳的轨道,假如这两颗行星离得近的话。

氦在数十万年的时间里如此燃烧,同时在核心制造碳。星星中心的碳总量增加了。小碳球体在核心出现。

这碳只燃烧了2000年。当核中的碳消失的时候,星星开始收缩,中央的温度翻了一番,达到15亿凯氏度,中央的密度骤升至水密度的700万倍。核中的氖聚变开始了。

(第四章):核心到了临界状态

这星星的结构是这样的:星核由较轻元素的核构成。它为四个向心壳体:氧、镁和氖构成的内壳,氧和碳构成的第二层壳,第三层氦壳和最外层的氢。带负电的电子分布在各处,使整个星星的核呈中性。

星核中的氖仅在12年时间内便没有了!核的能量输出停止了。由于外向的辐射流不再能够支撑极重的星星,星核就开始收缩。

在核心,星星开始饥饿。星核燃烧一切来满足其对能量的需要。但是,铁却不会燃烧。铁是所有核子中最稳定的一种。铁熔合时,能量会被吸收而不是释放出来。因此,对一颗星星来说,铁就像没有活力的物质一样。

这颗星星仅有1300万年的生命,但是,它已经很老了,因为它的身体非常苍老,结构发生了很大的改变:有一个铁核心和五个向心壳。内层的壳由硅及硫磺构成,第二层壳包含有氧、镁及氖,第三层壳由氧和碳构成,第四层由氦构成,最外层的壳由氢构成。这样,这颗星星就如同一棵葱,葱的层层皮就是元素层。

因没有辐射可以支撑核心,核心即开始收缩。铁核挤在一处。同样,电子彼此碰撞。电子的碰撞导致压力产生。死核收缩,直到电子压力与引力相等。这样,电子压力就与重力相抵,防止星星坍陷。

蚂蚁托起大象。

(第五章):内核坍陷反弹

在接下来的一瞬间,重力超过了压力。因此,强大的引力取得了与细小电子的战争的胜利。

诚然,大象最终胜利。

核心在一阵内破裂中坍陷。彼如电影倒放爆炸场景。

内核旋转起来:坍陷使它旋转,就好像溜冰者收缩双臂。质量收缩令核球旋转。

彼如小球从墙面弹回——变形、挤压,然后扩张——内核如此反弹,并向外加速发出一阵冲击波。

(第六章):星星爆炸

有伟力令星星爆炸。

冲击波冲击氧和碳层。冲击波的温度降至引发聚变所需的极限。此时,核炼金术停止了。但是,冲击波继续像犁一样耕开氧与碳核。

10多分钟过去了。冲击波扫过星星,电子和核子被吹走。在冲击波的内部,除中央核子球以外,所有物质尽皆炸出。

在里层,有些核及中子溶合了。所有重过铁的元素有微量形成。

冲击波扫过氦层,炸开了电子和阿尔法粒子,使其四散。但是,星星的表层还丝毫未动,跟以前一样,它发出比太阳亮8万倍的光。

30多分钟过去了。冲击波到达氢壳的内层。它开始在质子与电子的田野耕耘起来。

3个小时以后,铁核坍陷。冲击波通过星星的最外层,也就是氢核的最外层冲出来。轰!星星爆炸了!那就是超新星星。

星星被压抑的能量最终爆炸。被压抑的死星内部剧烈地抛向空中。星星以前如此贪婪,现在完全死掉了。

索取者终须回报。

核与氢以1/10的光速向外爆出。像气球一样膨胀起来的超新星球释放出强烈的紫外线辐射。紫外线以光速向外扩散,爆炸的气体留在后面。

有卵石落入寂静水塘。

涟漪荡开。

又有卵石落入,

第二道涟漪亦荡开。

(第七章):中子星诞生了

在死灭的星星附近,一团巨大气体壳层胀开。气体膨胀时,温度也降下来。几个小时后,超新星球体表层的温度下降了几十倍,当时有6000凯氏度。在此低温下,紫外辐射下降了,可见光的释放发生了。因此,膨胀气体大量辐射出光芒。在眼睛看来,超新星发出明亮的光。

最后的能级为多大?以电磁辐射论,超新星产生了30个万亿万亿万亿万亿尔格,相当于万亿万亿万亿吨TNT。弹射出来的物质的能量为其10倍。但是,中微子一反中微子爆发产生的能量更大,为超新星产生能量的1000倍,相当于万万亿万亿万亿万吨TNT。释放的总能量与产生100颗太阳一样的星星所需要的能量一样,而太阳类的星星的生命周期为一亿年。

剩下什么呢?在蘑菇一样冒出的无线电和放射气体球的中心,旋转着一颗相对较小的球,此球大小为20公里,里面包含有10亿个万亿万亿万亿万亿中子。这是个巨大的中子核,即中子星。因此,所有死亡的星星留下来的东西就是它自己烧焦的胃。大自然将此星星变成了黑色和微小的球体。

中子星比太阳的质量大40%,但是,它比太阳的半径小7万倍。因此,它的大小跟一座大都市差不多,但表层引力却为地球引力的2000亿倍。

在中子星外是一些粒子。在这些粒子当中,有些带有电荷。这些带电的粒子困在中子星的磁场里。在磁场旋转时,电荷也旋转。在离中子星1000公里外的地方被困住的电荷几乎在以光速前进。它们生成长辐射波。这些无线电波的干扰以锥形向外发散,并沿磁力循环场转圆圈,如同向上指的灯塔灯束。这中子星很特别,它是脉冲型的,是大自然的广播站。自然发送声音到整个宇宙中去,宣布中子星的存在。

(第八章):超新星:点金奇士

星云包含自氧和氦,碳和铀承袭而来的一些元素。因此这颗超新星和其他超新星为宇宙的星际地区提供几乎所有的非发光元素。

在数百万年间,脉冲星会不断地发射信号。辐射造成的能量丢失会使自旋减慢。最终,它每隔几秒才旋转一次。它的广播信号最后停下来,成为一动不动的中子星。

星星死灭产生分裂和破坏,但也带来一个益处。跟死亡然后腐烂并形成其他植物生长的土壤的植物一样,超新星成为新创造力的来源。大爆炸造成的核聚合形成了第一批氢、氦和锂三元素。巨星形成了中重型元素,比如碳、氧、氮和铁。大爆炸使这些元素四散在外太空,并在外太空沉积下来,混入星际气体和尘埃。最终,混合体会坍陷,形成行星一恒星系统。一颗富含中一重元素的新星因此而诞生。

黄水仙在死者的墓碑周围开放。

(第九章):其他超新星

在宇宙初期超新星爆炸是常见的事情。超新星在宇宙的全部历史上都曾有过爆炸,而且还会继续爆炸下去。在有星星的地方,它们就会爆发——在星系活跃的核中,在星系螺旋臂上,在球状和开放的星族中,在布满星星的星云中,在星系的晕轮中等等。超新星提供建筑新星的材料和元素。

腐烂植物遗下种籽,

等待来年枯木逢春。

本《创世记》中所载超新星相对较温和。如果原始星星的质量更少一些,它的铁核就会更小。最初的冲击波也不会在铁核内失速。它也不会安定下来,也不会失去能量。反过来,冲击波有可能直接穿透铁核而出。冲击波的压力会产生更大的力量,核子和气体上的力量就有可能更为强大,材料有可能更强烈地冲出来。因此,大爆炸有可能会强烈得多,超新星的亮度就高得多了。

如果原来的星星质量更大,比如是太阳质量的25倍或者更多,那么,铁核就会稍大一些。中子星的重量会是太阳的一倍或更多。在冷却和收缩过程当中,它会缩小到相当小的规模。它的引力一定会非常强大,包括光在内的一切都无法逃逸出来。大小为数公里的黑洞就会形成。那将是一粒看不见的星渣。

少于8个太阳质量的星星会坍陷,但不会爆炸。它会燃尽其氢,也许还有一些氦和碳,但是,当其核燃料耗尽后,电子压力会阻止它完全坍陷。这样一颗星会缩小直到成为一颗极小的星。这样的星谓之白矮星。它会燃烧自己的核子,直到变冷而无法再燃烧。然后,它的光会熄灭。红火会慢慢退尽,像火中灰烬一样消失。没有了光,根据定义,一颗星星就死亡了。这样一颗死星的尸体就是褐矮星。

白矮星坍陷时并不发生爆炸,其中一些白矮星能够支撑其厚重的质量。在这些星星当中,有些为双星同伴。如果白矮星的引力拉动其同伴双星的物质到自己的氧碳核中,又假如这物质的增加推动白矮星的质量通过其临界质的极限,这样就使电子压力不再支撑其重量,那么,白矮星就会收缩并很快发热。这颗星的核化学平衡就会打破。更高的温度会激发核聚变的链式反应。巨大的能量会使星星炸开。这就是一类超新星。虽然释放出来的总能量比二类超新星小100倍,但是,它会发出更多的光来。因此,从视觉上看,一类超新星一般会发出二类超新星5倍的光。

(第十章):超新星与生命

在头三分钟里,大自然制造出氢和氦,氢和氦形成星星。在之后的数十亿年当中,星星会制造出从碳一直到钴的众多相当重的元素。接下来,大自然让一些星星坍陷,然后在超新星中爆炸。元素喷入外太空。大自然从宇宙的各个角落吸取元素,然后制造出尘粒、原子、分子和原恒星。

有朝一日,超新星会将宇宙旷野的一些氢、氮、铁、碳、氧和其他一些元素以地球一样的行星形式汇集在一起。再后来,碳、氧和氢会形成有机分子。这些有机分子会混合在一起形成肉眼可见的结构,也就是某种形式的生命。

(第十一章):特别分子云形成

摩西率民众逃出奴役之国。

他们在沙漠荒地辗转数年。

这一日他们到达应许之地,

旋即与当地部族拼死相争。

最后他们终得以安居乐业,

迦南之地酝酿成人类新约。

在50亿年前,距银河系中心3万光年之地,一颗星星发生爆炸,其为超新星。气团和残渣喷出,超新星涌布广大宇宙。

尘云稀薄且慢慢转动。尘云背衬宇宙,一片暗黑,于太空虚无中无生无息地浮动。

自远处看,气云并不可见,但可感知其存在,因中央地区阻挡住背后的星星。背衬宇宙幕景,气云一片暗黑。它在那里神秘地浮动,好似自有主张。

创世纪之第八书,称为地球诞生

其众得一地,谓之家园。

(第一章):气云成团

47亿年前,在外太空的无边荒芜中,圆盘形巨大气云和尘云缓缓转动。气云中心包含一种密实温暖的小核。物质向着这个核慢慢地移动。

在气云的外部地区,尘粒彼此碰撞。尘粒碰撞时,它们会粘在一起,跟雪片一样。粘结在一起之后,粒子会形成更大的尘粒。

在别处,另外一些粒子通过随意的运动彼此接触。通过碰触、粘结和合并,较大的粒子形成了。数百万年过去了,毫米大小的粒子生成。因此,气云的内部结成团了。慢慢地,由氢、氦、分子、尘粒构成的巨大螺旋气团围绕着核心转动起来。宇宙创世的种子包含在云团中。

颗颗尘粒相遇。它们彼此粘结。颗粒继续与云团一起移动。它遇到其他一些尘粒,再彼此粘结。于是颗粒逐渐由小变大。

它们在空中扫过,与其他的颗粒彼此相遇,结成更大的团。

(第二章):肉眼可见的物体成形