解读奥秘世界/小小科学馆

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谁是宇宙的先祖？ 宇宙形成的稳态说 即使在发现宇宙正在膨胀之后，很多科学家仍然 坚持若干世纪以来的观点，认为宇宙除去一些细微部 分外，基本没有任何变化。同时，认为宇宙不需要一 个开端或结束的想法也没有被人们放弃。有科学家提 出这样一个观点：宇宙中的物质密度维持不变的原因 是物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚 好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，所以，这种 状态一直保持至今。 稳态理论非常肯定地预言了宇宙应该是什么样子 的。稳态理论所要求的创生速率很小，在1立方米的 体积内，每100亿年大约创生出1个原子。当宇宙背景 辐射被发现后，稳态理论基本上已被否定。宇宙形成 的大爆炸说 大爆炸说认为宇宙体系是不断膨胀的，并不是静 止不动的，是使物质密度从密到稀演化的过程。这一 从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的火山 爆发。 大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高 ，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体 系达到平衡。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温 度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失 去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结 合成重氢、氦等元素，化学元素就是从这一时期开始 形成的。 当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是 气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种 各样的恒星体系，才成为我们今天看到的宇宙。 宇宙也有末日吗？ 宇宙将会“压缩而死” 科学家普遍认为，宇宙中有5％是构成星体和生 命的普通物质；20％可能是由我们还没有认识到的粒 子构成的“暗物质”；剩下75％的宇宙物质，科学家 们用暗能量来加以解释。因此，对暗能量的考察研究 ，将对探寻宇宙的未来具有关键的意义。 很多学者认为，决定宇宙命运的关键是宇宙间究 竟有多少物质。他们分析：宇宙已经处在它的“中年 时期”，其膨胀速度将逐渐变慢、停止，最后将开始 收缩。宇宙内所有的能量和物质最终都将在110亿年 内，坍缩成一个无限小的奇点，在这个奇点上，时间 和空间将变得毫无意义。也就是说，宇宙将会“压缩 而死”。 宇宙将会“膨胀而亡” 虽然学术界对于暗能量的性质及作用力的解释目 前还没有统一的结论，不过不少科学家相信，宇宙间 的物质可利用它们的万有引力使宇宙膨胀速度停下来 ，并最终形成～个既不膨胀也不收缩的平衡状态。 但很多科学家却认为，如果暗能量的作用力方向与万 有引力相反，即表现为斥力，那么，宇宙将会膨胀到 无限的虚空，并最终走向灭亡。也就是说，宇宙会‘ ‘膨胀而亡”。 疯狂膨胀的宇宙 宇宙在膨胀吗 爱因斯坦在建立描述整个宇宙特性的方程组时， 不但没有向世人宣布这个惊人的推论，反而在自己的 公式中设立了一个宇宙常数，来抵消这种膨胀的趋势 。真实的原因可能是他不愿意承认宇宙——确切地说 是空间——正在不断地膨胀，也或许是因为这位伟大 的科学家不愿意让人类遭受到如此巨大的“惊吓”。 哈勃的宇宙膨胀定律 1929年，美国天文学家哈勃通过总结谱线红移的 规律得出一个结论：正如火车远离我们行驶时汽笛的 声调（即频率）比静止不动时的声调更低一样，所有 离我们很远的星系都在离地球而去，距离地球越远的 离开的速度就越快。如果一个星系与地球的距离是另 一个星系的2倍，那么这个星系就在以2倍于另一个星 系的速率离地球而去，依此类推。 这就是天文学界有名的“哈勃定律”。对于哈勃 描述的宇宙膨胀现象，我们可以用地球来做个假想实 验。假设地球半径1小时增大1倍，那么地球表面两点 间的距离也会在1小时内延伸1倍。换句话说，距离我 们所在城市100千米的城镇在这1小时中是以每小时 100千米的速度离我们而去的，而对于距离我们所在 城市200千米的城镇，它的离去速度就是每小时200千 米。我们把这个实验套用在宇宙中就会明白，看似所 有的星系都在离我们而去，而且距离越远跑得越快， 就是因为这些星系所处的空间——宇宙正在膨胀。 天体大冲撞 天体大冲撞会威胁到地球吗 能够对地球造成威胁的，是来自小行星的冲撞。 有证据表明，曾经发生过小行星撞击地球的灾难事件 ，那一次撞击让墨西哥的一个小岛留下了巨大的环形 山口。当时，还只是一颗偏离轨道的小行星，却已经 造成了很大的影响。而在宇宙中类似这样的“小型炸 弹”数不胜数，时时威胁着地球。 除了小行星，宇宙陨石也会对地球造成危害。例 如在我国吉林省发现的巨型陨石，就是其中质量较大 的一块，它留下了一个巨大的撞击坑洞。当然，大部 分较小的陨石在落人地球引力范围时，会与大气层摩 擦而被熔化掉，只有少数陨石能落到地球上来。冲撞 能造成什么样的后果 科学家推测，由于撞击之后会带来剧烈的浓烟， 浓烟厚度可以遮天蔽日，造成太阳光被遮蔽，于是地 球上的植物不能进行光合作用，从而不再生长甚至导 致灭绝。那样的话，一些以植物为生的动物和与之密 切联系的食物链中的所有物种都会相继灭绝。这一后 果对地球与人类来讲不能不说是毁灭性的。P2-5