宇宙六问

宇宙六问

导读：古罗马的一位哲学家曾经这样说过：“如果地球上只有一个地方能够看见星星，那么，渴望观赏这种瑰丽奇景的人就会成群结队、络绎不绝地跑到哪里。”浩瀚的宇宙，灿烂的天空，确实是大自然赐予人类的最美的礼物。人类在宇宙中是独一无二的吗？近到太阳，远到类星体，我们了解多少？宇宙中有大量暗物质存在吗？我们怎样估算宇宙的物质总量？宇宙的命运可以预测吗？

人类是孤独的吗？

人类真是宇宙中的唯一智慧生物吗？对这个问题有两种截然相反的意见。反对“人类唯一论”的人，对银河系的智慧生物作了如下分析和估计。在绕恒星运行的行星上，能繁衍出生命的条件之一是，它的恒星的质量至少要与太阳质量相当。质量比太阳大得多的恒星，由于热核反应进行快，恒星的寿命短，生命来不及演化；反之，质量比太阳小得多的恒星，其周围的行星得到的能量太少，生命不宜繁衍。估计在银河系的1400亿颗恒星中，大约有十分之一的质量和太阳相近，由此算出适合生命繁衍的不大不小的恒星大约有140亿颗。

这140亿颗恒星分布在银河系的各处。由于银河系的中心（星系核）辐射强，生命不易产生，只有在银河系边缘的恒星才能避开这种“致命的”辐射。这种恒星只占140亿颗恒

星中的十分之一，即14亿颗。而这14亿颗恒星中有一半是双星（即距离相当近的两颗恒星，环绕着一个公共的质量中心运行），这些双星中的一小部分对生命不利。因而在14亿颗恒星中，适合生命条件的恒星（包括双星）只有10亿颗。而在这10亿颗恒星中，估计只有一亿颗恒星有行星。太阳的寿命约100亿年，至今它已活了50亿年。由此看来，生命要演化到恒星的中年时才能出现智慧生物（如人）。这样看来，上述一亿颗恒星中只有五千万颗恒星的行星上，可能有我们人类的兄弟。当然，以上所述仅是一种理论分析，迄今为止我们还没有找到第二个“地球”，也没有发现第二个“人类”。

另一些科学家对银河系中可能有这么多“人类”持不同意见。他们认为生命产生和存在的条件实在太苛刻了。拿我们人类来讲，地球比现在的再大一点或小一点，离太阳近一些或远一点，都可以使生命难以存在，故地球上的生命很可能是宇宙中“绝无仅有”的。

对太阳都了解了吗？

太阳几十亿年来不停地向周围空间释放出大量的光和热，这些能量来自何处？根据传统的解释，太阳上进行着由氢剧变成氦的热核反应。在这个过程中太阳要释放大量的能量，与此同时它也要产生大量的中微子。十年前，一组科学家在美国的一个金矿里所做的实验表明，实际测得的中微子

数目只有理论值的五分之一。其余的中微子到哪里去了？这就是著名的“太阳中微子失踪之谜”。究竟是太阳并未产生这么多中微子，还是实验没有测到所有的中微子？太阳的产能理论面临严重的挑战。

上两年有人报告说，中微子具有静止能量。这样一来，太阳中微子失踪之谜似乎也找到了谜底。因为，中微子有好几种类型，一种中微子可以变成另外一种，又会再变回去。在它们从太阳传播到地球来的过程中，其中一部分中微子可能变成用上述实验方法捕捉不到的另一类中微子了，所以我们测到的中微子很少。

也有人认为，问题出在实验方法上。上述的实验是在金矿的地下挖一个大水池，里面放液态氯。由于实验是在地下1.6千米深处做的，厚厚的地层将宇宙线中的其他基本粒子都过滤掉了，最后只剩下穿透力最强的中微子射向液态氯。不过，用这种方法只能捕捉到能量较高的中微子，而那些能量较低的中微子则成了“漏网之鱼”。他们正准备再放一个盛镓的槽，以捕捉低能的中微子。企图用这种“大网捉大鱼，细网捕小鱼”的实验方法，把来自太阳的中微子“一网打尽”。看来，要等到这种实验有了结果，才能知道我们对太阳的认识是否有错误。

黑洞果真存在吗？

黑洞是根据广义相对论推论出来的，它是大质量恒星演

化的最后归宿。以一个质量为太阳质量20倍的恒星为例，它上面进行的热核反应要比太阳上的激烈得多。最后，当它的和燃料耗尽时，这颗恒星便会做垂死挣扎，撕碎其自身的外壳并把亿万吨物质猛烈地抛射到周围空间去。同时，其内部高密度物质会剧烈收缩，最后收缩为一个密度只有几千米的天体，它的引力将增大到把一切物质全部压碎的地步。这种极强的引力会把一切落到其“势力范围”里的物质都吞噬进去，连光也逃不出来。结果，在远处看去这个区域是漆黑一团，什么发光物质也没有，所以叫“黑洞”。

像太阳那样大的天体，目前半径为70万千米。如果它收缩到半径只有3千米，那么，太阳就成了一个黑洞。至于像地球这样大的天体，它要收缩到半径只有1厘米的弹丸那么一点大，才能成为一个黑洞。

迄今为止尚没有人用光学望远镜看到过黑洞。但是，根据物质以很高速度落进黑洞时会发出X射线这一点，并根据所估计出的这个区域的质量大小，人们可以提出几个黑洞的“候选人”，为首的是天鹅座X-1.虽然大多数科学家相信这是一个黑洞，但也后持谨慎态度的。科学毕竟是科学，最后的裁判者只能是事实本身。天鹅座X-1究竟是不是黑洞，还有待最后的论证。

虽然大多数天文学家相信黑洞是存在的，但也有人对此表示怀疑。他们的怀疑不无道理，因为从观测上讲，迄今为

止没有哪一个黑洞的候选者得到最终证实。从理论上讲，黑洞是广义相对论的一个推论，但是，他们认为广义相对论的推论并不是百分之百正确的，“黑洞可能就是广义相对论外推到不适合地步的一个例子”。

类星体究竟是什么？

类星体是一种奇异的天体。在照相底片上，它像恒星那样是一个亮点；但光谱分析表明，它的光谱特征又和通常的恒星不同。按光谱的多普勒效应来判断，类星体离我们十分遥远，一般都在几十亿光年到一百多亿光年之间，最远的约二百亿光年。我们今天看到的来自类星体的光，实际上是几十亿年前发出的。因此，研究类星体对于了解几十亿年前宇宙的早期情况很有意义。

距离我们如此遥远的类型体，看上去仍然很明亮，说明它们发出的能量十分惊人。单就类星体所辐射的电磁能量而言，在可见光波段约是整个银河系光辐射的一千倍，在无线电波段约为银河系的几万倍。一个体积不大的天体，竟能发出如此巨大的能量，这是目前的理论难以想象的。

类星体的巨大能量辐射是怎样产生的？为了解释类星体的产能机制，科学家们对类星体究竟是什么东西，提出了各式各样的设想。其中之一是把类星体看作“活动星系核”。天文观测发现，许多星系的核心处十分明亮，在照相底片上也表现为一个不大的亮点。在这些星系核中，发生着非常剧