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第十章 瞬时又颖宇宙新演化

    诸位,暂且不说石广敖对他儿子的到来又都是怎样的一种心情,也先暂不说小石生的聪明就怎样引得他们一人振奋以及又引得周围和远近不少人的好奇,却说林兆娟自生过孩子以后,生生念念,一直她都在想着她研究的课题。所以,在她的孩子稍微能丢开一些手后,她就一边照顾,一边抽时间又忙就开始搞起她那所谓伟大的研究来后,想来想去,终于让她弄明白过来的就是如果想要真阐明太阳系的起源的话,那不仅首先就要对如像太阳、行星、卫星、小行星,以及也还有就比如像土星、木星的光环与彗星的等它们又都是怎样形成的有一个必要的说法,而且,更重要的是也还必须要说明它(太阳系)在结构和运动规律方面又为什么会有以下一些主要的特点才行,也即:

    一、为什么它的角动量分布得就像那样奇特[1]?

    二、为什么它的行星在体积、质量、卫星的多寡、光环的有无等方面成枋棰形分布——也即按照行星在太阳系中的位置,则排在中间部分的如木星、土星等,而它们的密度都小,体积和质量都大,卫星也多。并且也还又都有光环的等。而从它们向里或向外,则依次排列的火星、地球、金星、水星;天王星、海王星、冥王星[2]则除了密度都大以外,又它们的体积和质量则逐渐减小,并且也还卫星也依次减少,直至没有为止,当然就更谈不上还有光环了。

    三、依次排列起来,又为什么行星与太阳间的距离具有一定的规律性[3]?

    四、为什么小行星环不是分布在其它行星,而却恰恰是分布在了火星与木星之间呢?

    五、太阳系形成除了行星之外,那么,它们的卫星又是怎样形成的呢?

    六、彗星是怎样形成的?为什么它们数量很多却又轨道分布得很不规则呢?

    七、还有一点很重要,那就是太阳,行星以及卫星的等它们又为什么会转动起来呢?等等。

    ……

    “嗯!太阳系的角动量又为什么是那样分布的呢?”自挤时间她又再开始认真研究以来,在这一段时间里,还林兆娟一直都在思考这个问题的因而一天晚上,吃过晚饭,洗完碗筷,又搬了拾放好桌凳后,眼看天就快黑时,又一看,只见因为忙,所以这几天以来就一直没有收拾家里,因而也就到处都显得很零乱的时,所以她就忙去打开电灯来后,又决心就想要来今晚好好拾掇拾掇家里的但干着干着,哪知却那些问题[4]不想它们又悄悄就爬上了她的脑子来后,所以边干她就忙边又开始思忖起它们来时,“嗯!……太阳系的角动量又为什么就会分布得像这样奇特呢?”她觉得想了能悟出这一点[5]来很重要,所以就忙丢开手里的活儿赶快坐去她在床头一旁的书桌前又忙打开桌子上的台灯来就想要马上把它们写下来时,“嗯!……”一惊,不料却一个全新的念头突然又从她的脑子里就冒了出来后,“啊!”一想,不由一下觉得这个问题也实在太大,太重要了,因而忙放下笔她就想要叫过石广敖来的说:“广敖!你快过来!”但一转身,却一眼看见他就坐在自己背后的床沿上乐哈哈地正逗着孩子在床上玩耍时,“又在什么时候看见他就曾逗孩子玩得有像这样开心呢?”不想干扰他,所以正犹豫不决时,但哪知却见他听了就忙抬起头来答应的问:“什么事?”

    “啊!”一听,先一停,然后她才又忙说:“是这样的。”又停一停,接着她就忙又说道:“广敖!我想问问你,例如就像在我们地球上吧,不是就有什么比如像石头、泥土、沙子、灰尘,以及也还又有什么就比如像树木、花草、细菌、动物、雾露、水和空气呀的等何止千百万种东西,但到底又哪一种才是最基本、最原始,其他物体都是就由它来组成的呢?“哼!”一听除了故意装作一副不屑的样子外,又他坐着就心想:“不是把问题都早已经想得很深很透切的了么?怎么连像这样简单的问题也还要拿来问人?……”所以打从心底里就有点儿幸灾乐祸的他就马上摇摇手的说:“其实你说的这些都不是。”然后又再看一看她后,像自己就是一个得胜的将军一样所以他忙又说:“……而要依我看呀,难道不在这个世界上最基本,最原始的东西莫过于就只有我们还在中学上化学课时就曾早学过的元素了么?……”“好!”听了虽然林兆娟在心里感到很高兴,但还是马上她又说:“那么你再说说看,而元素又是怎样形成的呢?”“这不明明是在套我么?……”不过,虽然他觉得像是就中了圈套似的,但单凭他的好学与记忆,比如还早在大学里很多人都还只顾把自己就圈在书本上时,而他却利用课余时间已是早就钻遍了学校图书馆的几乎每一个藏书的地方,所以一听后,还是他就很轻松的回答说:“照你刚才的说法,那我认为最大的可能目前恐怕有三种:即一是根据‘热大爆炸宇宙论[6],说一些轻元素因而就是由于那一次的热大爆炸而所形成的;二则是根据恒星演化的理论,说较重的元素又就是在它们的内部由一些较轻的轻元素经热聚变一步一步地逐步聚合后而又再形成的[7]罢了;第三还有就是根据稳恒态宇宙论[8],说氢原子就是从宇宙的虚无中一个一个地无中生有而慢慢地所产生出来的等等。”

    “是呀。”一听不由林兆娟马上打断他问:“正因为如此,所以我才想说。”她像在思想上早有准备的又道:“如果宇宙中数以万万亿亿计的恒星[9]在它们的内部一步一步地就把较轻的轻元素[10]比如像氢和氦的等都聚变成了较重的重元素如氧、氖、镁……氩、钙,以至铁及一些其它更重的重元素[11]出来的话,以此类推,最后,而如果全宇宙中的轻元素都消耗殆尽,那不今后我们的宇宙全都得就要由一些越来越重的元素来组成了吗?如若此,那到时难道我们的宇宙还会和现在是一个样子的吗?”

    “但是,你也知道,恒星到晚期不是会爆发而把它里面还剩下的那些轻元素又都通通会再抛回到宇宙太空中来吗?”

    “可是,即使如此,但一代一代下去,那不轻元素最后也还是就都会总变得越来越少的吗?……”“啊!……”只见他一叹终于哑口无言时,所以林兆娟马上又说:“当然,而如果想要保持宇宙中轻元素的丰度[12]的话,那途径或许也还是有的。”她毫不隐晦自己的想法又说:“那就是黑洞在吸满了物质再也撑不下去了时,很有可能它就会发生大爆炸[13]?而在那一瞬,或许它还因此而也就会又再生出一些较轻的亦如氢、氦一样的轻元素出来也未可料?……”但停一停接着补充她又说:“可是,和万万亿亿计的恒星相比,黑洞不仅少之又少,而且,也还又要它发生爆炸,那不就更少之又少了么?……况且,也迄今还又有谁真正就看到过黑洞呢?……所以,就即使存在这种情况,那在我看来又怎么就能补上业已经早被消耗去的那些轻元素来呢?你说是吗?……”

    因为压根儿在心里就从来也没有去仔细想过这些问题,所以听了林兆娟的这一番话后,愣坐在那儿虽然也想了很久,但还是却什么也想不出来的因而叹一声他就只好说:“唉!而要是真的就能像稳恒态宇宙论[14]所说的那样的话那就太好了。……”

    ——至此,且不说在如像上面这样一道难题的面前石广敖又怎样就不知该如何回答是好,却说因为想到有爱因斯坦的质能相当理论,所以虽然林兆娟倒是很愿意相信就像稳恒态宇宙论那样的说法,她想:“……而在宇宙无比遥远深广的浩瀚空间里,又有谁能担保宇宙中的那些无数微粒末尘不会在像那样的地方偶尔就会碰撞产生出几个就像是氢原子一样的轻元素来呢?……”可是,当转而又就回想起“热大爆炸宇宙论”来时,因而她就又想:“虽说如此,但它[15]关于元素早期形成的说法难道真的就能站得住脚吗?——如果能,那它们到底又都是怎样形成的,并且其中的过程又是怎样的呢?……”不说林兆娟就怎样因为热大爆炸宇宙论的问题而伤透脑筋,却说坐了他俩一直说到现在而石广敖见一方面天也已经很晚了,而另一方面又觉得像这样老说下去也说不出个什么结果来,所以就忙一指还坐在他面前的床铺上一直玩耍得很高兴的小石生就说:“算了吧,就不说了,时间也不早了,我看还是我们这就赶快休息吧,不然等会儿要是他想睡起觉来那就来不及替他收拾了……!”

    “别急!——急也再等一下!”听了一看林兆娟见时间确实已经不早了,但还是一摆手的一下撇开刚才的问题她就忙又再说:“就算不说这个问题吧,那我再问问你,而又为什么排在元素周期表前面的轻元素稳定,而排在它后面的那些重元素就不稳定了呢?”

    “哎!”一听猝不及防,因此他就忙把小石生先往自己的身边搂了一按的就让他先睡下后,再又给他就搭上一床薄被的又一想,然后他本想就要用比结合能[16]来对她解释的,但一下却又想起就像铋、铀这样的重元素而它们的比结合能甚至比像锂、铍这样的轻元素还要高,可前者不,而后者却稳定的情况来时,因而一下没了主意的而他一时还真的不知道就该如何回答才好。“好吧。”而林兆娟一看见他听了好像是就显得很尴尬的样子时,所以也不想再为难他的接着就说:“广敖!那你再看它们又是不是就与整个宇宙的总场势有关呢?”

    “宇宙总场势?什么是‘宇宙总场势’?”石广敖听了在心里暗暗一震的忙问。

    “啊!”林兆娟见他一听显得很吃惊的样子,所以就急忙解释说:“我想,综合力的、电的、磁的,热及能量状态的,更特别是质量以及质量的分布等诸因素,那么,宇宙对存在于其中的所有东西,又应不应该就有一个总的约束?”停一停,“而这个约束,是否我们也就可以称它为‘宇宙总场势’呢?并且,我还又感到宇宙的这个总场势也并非就是一成不变的。所以,我想一切存在于宇宙中的物质,包括大到如银河系一般的星系乃至由它们所组成的星系集团等,小到分子,原子,甚至就是基本粒子的等,那它们的大小,以及结构的等也是否都应该与那一时期的宇宙总场势相适应,相匹配才行?否则,又是否它们也就因此而会变得不稳定[17]的起来呢?而情况若真是这样的话,那只是不知道在元素周期表中,其各种元素的稳定性又是不是也都与这有关呢?”再停一停,然后进一步她又解释说:“……也就是说,现在排在其元素周期表前面的轻元素因为它们核的大小正好与现在的宇宙总场势相适应,相匹配,所以它们就稳定。而排在其后面的那些重元素,则因为它们的核太大,太重了些,所以现在的宇宙总场势因为小了也就难以‘约束’住它们,因而也才就显出了它们的不稳定性来的,你说是吗?”

    “……是不是她搞错了?”一听石广敖感到很诧异,所以就像是要马上纠正她的忙说:“要知道,原子核并不是靠引力来把它们结合在一起的[18]啊!……”

    “是的。”怕被误解,所以林兆娟就马上接过话来又说:“我明白你说的意思。但相信我还是不会就连引力和核力[19]都分不清楚的吧?”接着马上她又说:“但我说的,既不是引力,也不是核力,而是指宇宙综合对存在于其中的所有物质或物体所给予的一种约束作用也。……”然后打比方她又说:“如果就把水坝对水的拦蓄作用比作是宇宙总场势,又把它里面的水就比作是存在于宇宙中的元素,并把水分子就当成是水库中各种元素的核子[20],且也还又能就把水分子‘拉扯’在一起的范德华力[21]比作‘核力’,那我想并不因为在各个水分子之间就存在着有一种像那样的‘核力(范德华力)’因而也就不再需要水坝了吧?相反,倒是水坝越牢固,而被关在里面的水就越安定,反之而就不一定很稳定的若要是坍塌了的话,那尽管各个水分子之间再怎样存在有一种拉扯的力,可还不是水也照样就都要流失殆尽的么(即表示宇宙总场势小了,因而就不能约束住存在于其中的元素,也即表示这些元素因而也就不稳定了起来的意思)?反之则相反。由此,这难道还不足以说明元素的稳定性确实是与宇宙的总场势相关的吗?”因为石广敖本来就反对现在来研究像这样的一些问题,所以他根本就不想深究其底,因而尽管林兆娟再怎样把比方打得很生动、通俗、简单明了,可云里雾里的还是他始终半信半疑的就说:“兆娟!绕来绕去的说了半天,但到底你都想要说明个什么呢?”……不知后来情况如何,且请看下章叙说。

    [1]它的角动量分布得那样奇特——指在太阳系中,太阳虽然占已知天体总质量的99.86%,但角动量却还不足整个太阳系的1%,而99%以上则都由其余行星所占有[参见《十万个为什么(20)》(上海人民出版社出版,新华书店上海发行所发行,1977年6月第一版)第156页]的意思。

    [2]冥王星——2006年8月24日,在布拉格举行的第26届国际天文联合会的第五号决议中,该星已从太阳系的九大行星中除名而被划为矮星。

    [3]一定的规律性——指行星间排列的距离而离太阳是有一定的规律性的,若按“提丢斯——波得定则”[参见《十万个为什么(20)》(上海人民出版社出版,新华书店上海发行所发行,1977年6月第一版)第78页],则它们是可以按“4,4+3,4+6,4+12,4+48,4+96,……”的序列来排列的意思。

    [4]那些问题——指比如像前述与太阳系形成有关的那些问题的意思。

    [5]这一点——指太阳系的角动量分布得像那样奇特原因可能是太阳星云在收缩时通过热辐射(也即能量的外化)而向外抛射大量的物质微粒流到各大行星云环上因而也就带走了它的大量角动量去的缘故这一点的意思。

    [6]热大爆炸宇宙论——物理学名词,也称宇宙膨胀论,是宇宙形成的一种假说。它提倡说元素是在早期宇宙大爆炸时所产生出来的等。

    [7]经热聚变一步一步地逐步聚合后又再形成的——即按照现代恒星演化的理论,指在其内部,它首先把氢聚变成氦后,再在红巨星阶段又把氦聚变成碳(C12)。然后碳再俘获氦原子核,进而就有C12→O16→Ne20→Mg24的反应。而在发生超新星爆炸时,俘获氦核的反应继续,继而发生Mg24→Si28→S32→Ar36→Ca40的反应,直至Fe56。同时,通过俘获中子和质子,它也还又可以就再合成出更重的元素和其它一些较轻的元素来的等等。参见南京大学天文系编《天文知识》(上海人民出版社1976年9月第一版)第394页。

    [8]稳恒态宇宙论——一种宇宙学说。1948年由英国的邦迪、霍伊尔和哥尔德等人提出。其中它虽然认为宇宙在膨胀,但同时它又认为从虚无中会不断再生出一些物质来补充因宇宙的膨胀而不断变稀的物质的密度。他们经计算得出宇宙中新物质的创生率是每五千亿年在一公升的宇宙体积内平均就可以产生出一个氢原子来的意思。

    [9]万万亿亿计的恒星——指在我们现在能观察到的宇宙中有约十亿个如像银河系一样的恒星系;而在每一个又都至少有一千多亿至两千亿颗恒星。此即是说在宇宙中存在的恒星其实是很多很多的意思。

    [10]较轻的轻元素——在天文学里谈到轻元素时常指的是氢和氦,而这里则泛指就是排在元素周期表比较靠前面的那些较轻的元素的意思。

    [11]以至铁及其它一些更重的重元素——参见上注7。即指在恒星的内部,它首先把氢聚变成氦后,再在红巨星阶段又把氦聚变成碳(C12)。然后碳再俘获氦原子核,进而就有C12→O16→Ne20→Mg24的反应。而在发生超新星爆炸时,俘获氦核的反应继续,继而发生Mg24→Si28→S32→Ar36→Ca40的反应,直至生成出Fe56和一些其他更重或较轻的元素来等。

    [12]丰度——指丰富程度的意思。

    [13]大爆炸——这是一种假设。指黑洞除了通过隧道效应而不断向外“蒸发”物质粒子外,并同时在吸满物质因而再也撑不下去了时也许它还有可能就会发生猛烈爆炸的意思。

    [14]稳恒态宇宙论——指一种宇宙发展变化的理论。它认为宇宙会不断再生出一些物质来补充它因膨胀而不断变稀的物质的密度。

    [15]它——指热大爆炸宇宙论。

    [16]比结合能——指在原子核中,质子和中子结合成原子核的平均结合能。比结合能赿大,表示原子核结合得就赿稳定。反之则相反的意思。

    [17]不稳定——指存在于宇宙中的那些物质的质量要是不与当时的宇宙总场势相适应、相匹配的话,那它们的结构就会变得不稳定起来的意思。

    [18]原子核并不是靠引力来把它们结合在一起的——它们,指原子核的核子,即质子和中子。又指而把原子核结合在一起的并不是引力而却是存在于其核内的一种叫做核力的力。因为它的作用范围很小,故而又称其为短程力的意思。

    [19]核力——参见上注18。指一种能把原子核的核子结合在一起的力的意思。

    [20]核子——指就是用以组成原子核的质子和中子的意思。

    [21]范德华力——简单说,此即指存在于水分子间的一种吸引力的意思。