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第5部分

舉行一次全世界天文學家的大會)於1922年熱情地設立了一個“相對論”委員會,它只開過一次會,然後就決定再繼續活動是無益的。

時至今日,論爭仍未結束。然而相對論是在發展壯大,尤其是在過去的近30年裡,其起因則是來自奇特的遙遠星球的閃爍訊號首次進入了大型射電望遠鏡。第二篇:火中鳳凰

星星是樹上的金果,可望而不可及。

——喬治·艾略特( Geofge Eliot)

引言

科學是以簡單的無形來代替複雜的有形。

——約翰·成林(Jean Perrin)

幾年前,一個天體物理學家在他的報告中這樣宣稱:“恆星是一種很簡單的東西。”一個聽講者馬上回敬:“你站到100光年之外,也會顯得很簡單!”

後者的話是正確而又深刻的。儘管我們只能觀察太陽的“面板”,仍可看到許多奇異的現象:米粒、黑子、噴發和日餌,只是由於巨大的距離,其他恆星才縮為夜空的點點閃光。地球上能收到的只是恆星的輻射,這是它們內部龐雜活動的一點隱約的微弱的反響。由這點反響中分析出來的資訊是令人驚歎的,然而最終還是需要有理論家來弄懂恆星整體的行為。“理論”總是意味著“簡化”,即去掉那些非本質的東西,以抓住問題的核心。本書也將以這樣的方式來進入豐富多彩的恆星世界。

按照這個簡單化觀點,一顆恆星可以用幾個詞來描述:一個巨大的熱氣體球。但是,這每一個詞都有深刻含義,需要仔細琢磨。

“氣體球”意味著一種平衡態。例如,我們知道太陽在過去的50億年中沒有什麼實質變化,這似乎出人意料,因為我們在地球上已經熟悉自由氣體總趨於彌散並充滿周圍空間。與此截然不同,恆星的氣體並不彌散,而是保持在一個確定的體積之內。“巨大的”這個形容詞提供瞭解開這第一個謎的關鍵:對於恆星這樣大的質量,引力完全支配著物質的結構,恆星中的每個原子都被吸引朝向中心,而原子之間的相互吸引又保證了氣體的粘結;類似地,只要恆星的自轉不是太快,引力也決定了恆星的形狀幾乎是一個完美的球形。

可能又會有人覺得奇怪:既然恆星中的所有粒子都被吸引朝向中心,為什麼恆星不因此而收縮呢?答案就在“熱”這個詞上:熱,作為一種能量,是在一個發光恆星的中心產生的。這種能量朝恆星表面傳遞,並且能夠支撐恆星的重量,到達表面的能量就作為輻射而脫離恆星。

在任何關於恆星的討論中,有一個詞會反覆出現,即引力。它在恆星誕生時就存在,又是它導致恆星的死亡。恆星的一生就是對自身重量的持久、拚死的反抗。持久,是因為恆星在演化的每個階段都能有新的能源來維持自己;拚死,是因為這個反抗註定是要失敗的,或遲或早,引力終將獲勝,恆星終將坍縮。

引力對恆星命運的這種絕對威力也在更大得多的尺度上重現,支配著宇宙中所有的大尺度結構。恆星、星團和星系都在引力收縮中誕生,也在引力收縮中死亡。

黑洞正是恆星的一種殘骸。在我看來,它又是最精美的,因為它是引力收縮的極點,極端到幾乎荒唐。所以,我把對黑洞的討論推遲,而先對恆星的命運作一概述:它們如何誕生,如何發光,又如何死亡。第四章 從黎明到黃昏

恆星的誕生

像雨一樣,恆星也是氣體雲中凝聚成的微滴。但是,如果把太空中的條件與地球上相比,就可以說恆星幾乎是從虛無中產生出來的。我們所呼吸的空氣,每立方厘米中有3000億億個原子,兩星際雲每立方厘米只有幾十個原子。數百光年範圍的星際雲物質才夠組成幾千個太陽。星際雲的化學成分也與空氣不同,每16個紅原子(常構成分子)對1個氦原子,另外還有微量的更復雜原子,如碳、氮和鐵。

星際雲不僅稀薄,而且很冷,最高為開氏100度(開氏度是相對於絕對零度來量度的溫度,絕對零度是理論上的最低可能溫度,等於攝氏一273度,開氏

100度因此就是攝氏零下173度)。這種氣體雲將無限期地保持穩定在這樣一種狀態上,即決定其平均溫度的原子運動,與企圖把原子拉到~起的引力相平衡,因此,只有在星際雲受到抗動時,恆星微滴才能凝聚出來。

有幾種機制能使星際雲濃縮並己踐恆星的誕生。在所謂旋渦星系裡,恆星集中在由星系中心孩球伸出的巨大旋臂上,旋臂繞著核球緩慢轉動。太陽座落在獵戶座旋臂上,繞銀河系中心