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第3章 奇幻的宇宙时空(2)

理论工作者赋予宇宙弦的性质是异乎寻常的。如果在房间里有一节这样的弦,是很难被发现的。它有点儿像蜘蛛丝,但远比原子还细。你可以穿过它走路而绝不会发现它。但是,1厘米的宇宙弦比整座喜马拉雅山的质量还要大,直径细到1(TM厘米,但质量却高达每厘米1022克。其次,质量是可变的,完全决定于其张力:拉得越长,绷得越紧,质量越大,它的强度也极大。

宇宙弦的活动与其邻近的天体、宇宙膨胀密切相关。起初,宇宙弦以接近于光的传播速度跟随宇宙一起膨胀,并具有各种复杂的形状和运动。但是,普遍膨胀使宇宙弦的弯曲部分被拉直并使振动慢下来。当宇宙弦振动时,产生互相交和自相交现象,其结果形成了许多闭合的弦圈。大弦圈随宇宙继续膨胀而增大其“个头”,同时其形状更加平滑。较小的弦圈不停地振动,成为引力辐射的源泉。这就是理论家赋予宇宙弦的另一种奇特性质:要么伸展到无穷远处,要么形成闭合的无终点的环圈。

按照爱因斯坦广义相对论,在大质量宇宙弦附近将发生空间畸变,这对于光线的传播将产生一定的影响。来自运动着的宇宙弦后面的光线掠过弦旁时将被折射,产生光源的双重像,即所谓引力透镜效应;此外,从空间畸变处发出的电磁辐射其波长将发生蓝移现象,这一效应对宇宙背景辐射将会有察觉得出来的影响,但迄今未观测到辐射温度在“宇宙弦”的一边升高和在另一边降低的现象。

宇宙弦论的两位创始人泽尔多维奇和维伦金曾建议这些假设的、高度绷紧的细弦可能是从早期宇宙的气体中生长出星系的“种子”。但近来对这一问题有两种截然相反的建议:一种学说认为宇宙弦的强大的引力使在它们周围的物质聚集起来,从而开始了星系的形成。但更新的一种推测恰恰相反,认为从这些弦发出的电磁辐射在早期宇宙的物质中吹出了许多“泡泡”,并把这些原始物质压缩在泡与泡之间形成“薄饼”,而星系则是在这些泡壁间形成的。

近来,维伦金、韦顿等人又进一步提出关于超导宇宙弦的设想,他们猜测,在我们银河系中心可能存在着一个这样的小宇宙弦圈,并认为银河系中心的射电天图上所显示出来的细线可能就是明证,但尚需通过光学图像来定案。更有趣的是他们关于把超导宇宙弦作为类星体中心发电机的建议,这可与流行已久的大质量黑洞模型相比较。

从表面上看,宇宙弦论可以解释宇宙大尺度结构的一些观测事实:如星系沿空洞周围形成弦线式的环状分布,许多星系团呈扁长形,发现了几亿光年长的超星系团和星系链等等,但尚需精度更高的观测数据来加以验证。很多理论问题也需要继续探讨,如有关超导宇宙弦的电流耗散、与等离子体的作用、磁发电机效应等等。可见,宇宙弦的本性尚是一个不解之谜,还要作深入的探讨和观测。’

宇宙中的“黑色骑士”之谜

在太阳系中存在着来自地球之外的人造天体,这已不是什么奇闻了。

1961年,在巴黎天文观测台工作的法国学者雅克瓦莱发现了一颗运行方向与其他卫星相反的地球卫星,这颗来历不明的卫星被命名为“黑色骑士”。随后,世界上有许多天文学家按瓦莱提供的精确数据,也发现了这颗环绕地球逆向旋转的独特卫星。1981年苏联的一家天文台也证实了“黑色骑士”的存在,具体特征如下:它在地球高空的轨道上,循着极大的楠圆轨道运行,体积甚小,十分耀眼,像是个金属球体。

法国学者亚历山大.洛吉尔认为,“黑色骑士”可以用与众不同的方式绕地球运行,表明它能够改变重力的影响,而这只有作为外星来客的UFO(不明飞行物体)才能做到,因此这颗被称作“黑色骑士”的奇特卫星可能与UFO具有联系。

1983年1~11月间,美国发射的一颗红外天文卫星在北部天空扫描时,在猎户座方向两次发现一个神秘天体。两次观测这个天体时隔6个月,这表明它在空中有稳定的轨道。

1988年12月,苏联科学家通过地面卫星站发现有一颗神秘的巨大卫星出现在地球轨道上,他们当时以为这是美国“星球大战”中的卫星。稍后苏联方面才知道,美国的科学家也在同一时间发狮P颗神秘的卫星,而美国人则以为它是属于苏联的。

经过美苏两国高层官员通过外交途径接触和讨论,双方明白那颗卫星是出自第三者。以后的一系列调查表明,法国、西德、日本或地球上任何有能力发射卫星的国家都没有发射它。

随着人类飞天梦的实现和航天事业的发展,人们对宇宙的认识越来越深刻,太空中那些神秘的星球也一天天露出它们真实的面目。然而,浩瀚的宇宙实在是太神秘了,它仍然藏着无数人类科学目前还无法破解的奥秘和神奇。在这些宇宙的未解之谜中,首先,人类要面对的就是有关宇宙是怎么来的,后来又是如何演化的问题。

人们对此有种种说法。

比利时的天文学家勒梅特在20世纪20年代曾经提出了一个十分有趣的理论,他认为宇宙的物质和能量最初是被包裹在“宇宙蛋”内的,后来这个“宇宙蛋”爆炸破碎并急剧膨胀,便形成了今天这样的结果。

在20世纪40年代,美籍俄罗斯人、天体物理学家伽莫夫对勒梅特的理论非常赞赏,他十分同意这个理论,并把它称作“宇宙大爆炸”理论。

伽莫夫对这一理论进行了深人的研究,给我们描绘了混沌之初的情景,也就是大爆炸后的景象。他说大爆炸发生后,宇宙间混沌迷蒙一片,无数的物质在飘动着,有大有小,大的物质块把数不清的小块物质吸附到自己身上,慢慢地成为一体,这便成了后来的星球……伽莫夫还预言了对大爆炸遗迹观测应该对应着一个温度为一268T的宇宙背景辐射。由于当时伽莫夫的说法并没得到科学的论证,所以很少有人相信他的理论。

1964年,美国研究者鲍勃迪克试图用科学方法验证宇宙大爆炸的存在。他认为,宇宙大爆炸即将发生前,宇宙中所有的物质和能量被压缩在一个很小的空间,所以温度很高,高达几万亿摄氏度。

随着宇宙的爆炸膨胀,温度不断降低。尽管宇宙不断冷却,大爆炸的强大闪光所发出的光波却连绵不断,永久存在。

今天,它们是以很长的射电波的形式而存在着的。迪克和他的研究组设计了一种喇机形的天线,以此来测试宇宙大爆炸后残留在天空的辐射。后来,美界国贝尔实验室的两名科学家也与了这一行动。

经过艰苦的测试和细致的数据分析,1%5年,科学家们宣称他们接收到了来自天空的宇宙大爆炸的残留辐射。十几年后,这个发现获得了诺贝尔奖,被科学界认定为“人类在宇宙学研究上的巨大突破”。

在这次行动中,科学家们还意外地发现了宇宙背景辐射的温度,这个温度接近于伽莫夫预言的温度,这为“宇宙大爆炸”理论又找到了一个证据。

1989年,科学家用宇宙背景探测器再次探测到宇宙中的射电波,它更加证明了“宇宙大爆炸”理论的可靠性。

尽管“宇宙大爆炸”理论被证明具有很大的合理性,但是,能不能在实验室内演示一下宇宙大爆炸的演变过程,这可是一个大胆的、有趣的设想。

20世纪80年代末,欧洲的一些科学家在巨大的正负电子对撞机上进行了尝试。实验的初步结果表明,200亿年前发生的大爆炸过程中,许多自然界不存在的且寿命极短的粒子曾经诞生,并在极短时间内形成恒星和星云物质。

尽管目前科学界普遍认可“宇宙大爆炸”理论,但还有许多问题用这个理论无法解释清楚,例如,宇宙之初的大爆炸到底是由什么引起的,而后,宇宙又用怎样神奇的方式形成了今天的宇宙,作为宇宙大爆炸产生的后果,我们现在这个宇宙最后的归宿在哪里……这一切仍然在探索之中。

美国国家科学院天文学调研委员会对“宇宙大爆炸”理论曾这样评价“现在所掌握的资料尚不精确;对它们的解释或许还有许多问题,这个理论还有待于人们对它的进一步验证。”

宇宙中的智慧生物探索

20世纪的地球居民,并不是宇宙中唯一的智慧生物——这个说法能令人信服吗?

天文学家们估计,在望远镜所及的范围内,大约有102°颗恒星,假设1000颗恒星当中有1颗恒星有行星,而1000颗行星当中有1颗行星具备生命所必需的条件,这样计算的结果,还剩下1014颗。假设在这些星球中,有1%颗星球具有生命存在需要的大气层,那么还有102°。颗星球具备着生命存在的前提条件,这个数字仍是大得惊人。即使人们又假定其中只有1%C已经产生生命,那么也有1亿颗行星存在着生命。如果我们进一步假设,在100颗这样的行星中只有1颗真正能够容许生命存在,仍将有100万颗有生命的行星……毫无疑问,和地球类似的行星是存在的,有类似的混合大气,有类似的引<力,有类似的植物,甚至可能有类似的动物。然而,其他的行星非要有类似地球的条件才能维持生命吗?

实际上,生命只能在类似地球的行星上存在和发展的假设是站不住脚的。欠以往,人们认为被放射物污染的水中是不会有任何微生物的,但是实际上有几采种细菌可以在核反应堆周围的足以让多种微生物致死的水中存活。

有两位科学家把一种蠓在100T的高温下烤了几个小时后,马上放进液氦中(液氦的温度低得和太空中一样)。经过强辐照后,他们把这些试验品再放回到正常的生活环境中。这些昆虫又恢复了活力,并且繁殖出了完全“健康”的后代。

这无非举出了极端的例子。也许我们的后代将会在宇宙中发现连做梦也没有想到过的各种生命,发现我们在宇宙中不是唯一的,也不是历史最悠久的智慧生物。

地球外的茫茫宇宙中,究竟有没有生命?究竟有没有类似地球人甚至更文明的高级外星人?随着空间科学技术的不断发展,这个富有神话色彩的猜测,越来越激励着人们去探索。对这个亘古未解之谜,目前众说纷纭,莫衷一是。

最近,日本着名的宇航学教授佐贯亦男与地外生命学专家大岛太郎,发表了有关地外生命的对话,论点新颖,妙趣横生。

科学家能够提出地球外有生命,甚至推测存在着比我们更聪明的外星人,是很了不起的。因为有些人会用地球上生命形成与存在的传统理论来衡量外星球,忘却了他们之间在地理条件和自然环境上的不同。

科学家希柯勒教授在实验室里创造了一种与地球环境截然不同的木星环境,在这样的环境条件下成功地培养了细菌与蠘类,从而证明生命并不是地球的“专利品”。我们地球上的所有生物也不是按照同一个模式生活的。氧是生物进行新陈代谢的重要条件,但是有一种厌氧细菌,就不需要氧,有了一定的氧反而会中毒死亡。高温可以消毒,会使生命死亡,但海底有一种栖息在14(TC条件下的细菌,温度不高反而会死亡。据估计,地球上不遵守生命理论而存在的生物有好几千种,只是我们没有全部发现而已。

有些人妄断地球的环境是完美无缺的,什么只有一个大气压,温度、湿度九正常……其实,这些目标是地球人自定的。事实上,地球上的各种生命不一定都生活在“自由王国”之中,它们必须受到各种限制。我们不应该以地球上生命存在的条件去硬套外星球,各个星球有自己的具体条件。如果表面温度为15——150T的火星上存在着火星人,他们也许会认为在地球这种温度条件下根本无法存在地球人。

于是,在生理理论的研究领域中,行星生物学应运而生了。它主要研究地外各种行星的自然条件是否存在适宜于这些环境条件的生物,地球生物是否可以移居到地外星上去,以及发现行星生物的新方法。因为生物往往具有一种隐蔽的本能,即使存在也不一定能轻易被发现。例如,地球空间中存在着许多微生物,但又有谁能用眼睛去发现它们呢?目前,对火星、金星、木星等的探查工作刚刚开始,断言这些星球上不存在任何生命,似乎为时过早。

随着人类对自然认识的深化及当代科学技术的飞速发展,人们提出在地球以外的星体上存在生命甚至高级文明社会的问题不足为怪。科学家们为好奇心所驱使,极力想探索出个究竟来,于是在二十多年前就产生了寻找“地外文明”的科学探讨方向。

在地球以外广大的宇宙中是否有智慧生命的问题上,科学家们分成了两大派。一派说,既然我们人类居住的地球是个最普通的行星,那么有智慧的生命就应当广泛地存在和传播于宇宙中。另一派却说,尽管生命可能在宇宙中广为存在和传播,但能使单细胞有机体转变成人的进化过程所需的特定环境出现的可能性是极小的,因此在地球外存在的智慧生命就不大可能了。就科学的发展来看,这样的争论是正常的、有益的,而且会推动对“地外文明”的探索。

外星人的传闻日益增多,不管男女老幼,对此都很感兴趣。除了我们地球的人类之外,其他天体上到底有无类似人的生命?这个问题已成为当代科学的第一大谜。

为解开此谜,1987年10月,世界上有69位着名科学家联合发出呼吁:要求对外星智慧生物进行世界性的探索。

宇宙是什么?应该怎样解释宇宙。《汉语词典》上对宇宙的解释是这样的“四方上下为宇,古往今来为宙简单来说,宇宙就是空间和时间的总称。

宇宙是怎样演化的呢?

中国古代有盘古开天辟地的传西方对宇宙来源的解释是依据《圣经》上的记载:“一代消逝了,另外一代降临了,但地球是永恒的……过去是什么将来还是什么;过去被做成什么样,将来还是什么样,世界上没有任何新的东西。”这种思想在西方比较普遍。连伟大的物理学家爱因斯坦都深受此思想的影响。爱因斯坦在发表广义相对论之后,与他同一时期的荷兰物理学家德西特把它应用到了宇宙上。研究结果表明,根据相对论理论,宇宙是动荡不止的,要么膨胀,要么收缩。为此,爱因斯坦修改了自己的理论,使“宇宙重新静止下来”。这是科学史上的一个失误,后来爱因斯坦曾遗憾地说:“这是我一生中犯下的不可饶恕的错误。”

这之后,俄国的科学家对爱因斯坦的理论作了某些修正,他们的计算结果表明,宇宙可能周期性地处于收缩和膨胀之中,它也可能无限制地膨胀下去。

接着,美国天文学家哈勃利用大倍率的天文望远镜发现宇宙确实是膨胀着的。

美国天文学家斯莱弗(1875一1969)通过仪器也探测到我们太空中多数星系中显示着明显的“红移”现象。这意味着它们是背向地球运动的。由于每一颗恒宇宙收缩抑或膨胀之谜

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