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自中微子問世的半個多世紀以來,中微子到底有沒有質量一直是物理學界的一樁懸案。標準模型認為,中微子的質量應該嚴格等于零,但某些實驗證據表明中微子的質量很可能又不是零。20世紀90年代,小柴昌俊小組終于給出了中微子有靜止質量和振蕩的確鑿證據。這一成果在當時的國際物理界引起了很大轟動。
中微子的質量找到了,現在我們就可以展開對宇宙膨脹機制的研討工作。前面說過,中微子的質量非常微小,小到只及電子的百萬分之一。但其總量又異常巨大,據說甚至要比全部顯物質量的總和還要大。與其他粒子相比,中微子的數量比它們要多出數十億倍。這是因為宇宙能產生中微子的地方極多,比如超新星爆發、x射線雙星、高速質子流、塞弗特星系和類星體等特殊天體,都是產生中微子的超級大本營。除此之外,像遍布宇宙的太陽之類的普通恒星,也同樣是中微子的發源地。雖然普通恒星的產量遠不及特殊天體大,但由于此類恒星在宇宙中無可匹敵的數量優勢,就必然要成為本文脫穎而出的一群“黑馬”。我想如果通過大家對中微子的研究與探索,能從根本上改變人們對宇宙存在的總體認識,那么這種工作的意義無論怎樣估價都不為過。
現在就從太陽開始:當太陽內部的核聚變不停地向外輻射光和熱時,它的2個氫核碰撞會釋放出1個電子和1個中微子,4個質子聚變為1個氦核時,會釋放出2個中微子。在整個太陽內部的聚變過程中,每秒所產生的中微子的數量竟然高達2×1038個之巨,然而這個數字所反映的只不過是太陽在短短的一秒內所產生的中微子量。如果改以日、月、年來計算,中微子的數量又該有多少?
中微子不帶電,其靜止質量幾近于零,但核聚變所賦予它的勢能又非常之強大,以上三大特征使中微子具有其他所有粒子都不具備的極強的穿透力。更令人驚奇的是,它具有長期保持其強度的特殊能力:據說中微子不管跨越多大的歷史時空,其超強勢頭一直不減,這當然是既難得又極其罕見的特點。但也并不一定如某些物理學家所預言和贊美的那樣,說中微子甚至能一口氣連續穿越8千億個地球而毫發無損,這種說法肯定是錯誤的。而且正是由于這類錯誤的濫觴,阻礙了此后許多重大事件的發現。
中微子的長處亦源于它極微小的尺度和極怪僻的個性:若論其小,任何原子對它來說都無疑于一座空曠的山谷;若談其怪,它除了對引力能產生微不足道的一點兒反應之外,和其他任何粒子都老死不相往來。所以多年來盡管人們對它青眼有加,但若認真想與其對話卻是難上加難。不過世上畢竟沒有絕對的事,中微子盡管桀驁不馴,卻終不免有失手露怯之處。專家測算,平均每100萬個中微子穿越地球之時,仍然有1個會與地球大氣產生反應。如果這一推論正確,那么這百萬分之一的中微子,就有可能是我們打開宇宙之門的一把特殊的鑰匙。
不過這“唯一”的一把鑰匙也只能給人一點兒啟示而無任何實際用途。因為經過計算,我發現利用大氣原子來阻擋中微子的沖擊根本行不通:對于中微子那極微小的尺度,即便鎢和鉛那樣致密的金屬都形同無物,空氣中疏松的分子、原子、質子、中子和電子如何能擋得住中微子的腳步?可是,中微子就真的能夠在龐大的宇宙中橫行無忌嗎?
時至今日,現代天文物理學確實是這么認為的。他們當然不無道理,因為無論其尺度和勢能,中微子的確具有橫行宇宙獨步天下的能力。
但是他們忘記了其中最重要的一點:即“不管中微子有多么微小,它畢竟不為零,只要其質量不為零,就不可能逃脫物理法則即引力對它的約束”。換句話說,憑借其極其細微的尺度,哪怕它能夠輕易穿越恒星內部最致密的空間,甚至有本事穿越連原子甚至質子都能被壓碎的白矮星和中子星,也絕不可能無視大質量恒星的引力中心。與大質量恒星的引力中心那勢力超凡的引力場相比,中微子再強的勢能也顯得微不足道。所以盡管現在尚未曾做過任何一項哪怕最基本的物理實驗,我仍然有絕對的把握斷言:一切恒星中心的引力場,都是中微子所無法逾越的天然障礙。因此在引力尚占主導地位的星球星系,一束中微子不遠萬里地從宇宙深處飛來,突然在大質量恒星中心的引力場中碰壁,從而在該恒星與其出發點之間產生了一個力矩。于是,宇宙的膨脹之門便從這里開啟。
物理學家計算,星際空間平均每立方厘米每秒通過330個中微子,其密度僅次于光子,但其單位勢能卻是光子的千百倍。所以當每秒千百萬億的中微子與恒星的質量中心不斷產生斥力矩,其排斥力即推力之大是可想而知的。
那么導致宇宙膨脹的中微子量又該如何統計和計算呢?這里有一個簡單的方法,不妨仍以太陽為例,設:
太陽每秒約產生2×1038個中微子,以上的乘積先乘以銀河系恒星的數量2000億,再乘以總星系的數量500億,以上的得數再加上特殊天體所貢獻的20%,這個數據就應是整個宇宙已知天體每秒所貢獻的全部中微子量。
中微子的總量得到了,下面再來看看中微子究竟是如何導致宇宙的加速膨脹的:在三維立體四維時空的宏觀宇宙中,在300億光年那碩大無比的空間之內,到處都分布著星云星系,到處都充斥著勢力超群的中微子源。現在我們不妨設想一下:如果銀河系以其2000億顆恒星共同組成一個統一的斥力維,宇宙其他方位的500億座龐大的星系形成另外500億個斥力維,當這些斥力維在宇宙的各方位、各角度同時在其核反應的過程中向外噴射超強勢的中微子流時,這500億條每條都寬達數萬甚至數十萬光年的中微子長河,就會在整個宇宙空間中交織出一張碩大無比的密密麻麻的“天網”。在這座“天網”中,眾星系都利用自己“手”中的中微子“大炮”不停地向外轟擊:它們互相進攻,互相沖鋒,互相推搡,互相排斥,它們你推我、我推你,大家合力往外推,于是星系開始分離,宇宙開始膨脹。
那么宇宙究竟是何時開始加速膨脹的呢?其實在星系剛剛分離的那一刻就已經開始了,不過初始加速的幾率相對較低而已。其具體機制是:由于中微子的斥力線極長,而星系的引力線相對較短。因此隨著星系距離的逐步加大,星系間的引力線衰減較快,中微子的斥力線則衰減較慢,所以所謂的宇宙加速膨脹,不過是引力與斥力二者間比例失衡的結果――引力逐漸勢微,斥力仍然強勁,星系的移動速度自然呈遞增態勢。于是宇宙加速膨脹的效應逐漸開始顯現。可是星系問的斥力能夠導致宇宙膨脹,恒星之間的斥力為什么就不能讓星系膨脹,最后分崩離析呢?這的確是個問題,不過此問題倒不難解答:第一,星系間的空間大,相互間的引力弱,而中微子的斥力又較少受距離的影響,因此星系之間就比較容易分離;第二,星系內的空間小,恒星間的引力大,而中微子的斥力又不足以抗衡星系質量中心的強大引力,所以星系才得以維持原狀,不至于被斥力所拆散。
當然正是由于中微子的作用,星系才沒有被引力所塌陷,人類才得以存在。所以我覺得人們若思感恩,最應感謝的就是微不足道的中微子:沒有中微子,咱們人類至今沒準還窩在量子世界里打轉轉,一切都談不上了。
話到此處,我覺得不說也會明白,其實所謂的中微子,就是人們到處尋找卻一直找尋不到的暗能量。因為在現今世界上,似乎也只有中微子這種極特殊、極乖戾的粒子,才具有暗能量所需要的全部特征:極大的總量;極小的單位;極高的速度;極強的勢能;極長的壽命;極孤僻的個性。
通過上面的論述可以看出,我們現在所討論的乃是理論上的純粹的暗能。除此之外,還有一種實際存在也正在起作用的廣義的暗能量:這個暗能量的概念就是除中微子外,整個大宇宙從伽馬射線到射電波的全波段的電磁輻射。因為所有這些發射性粒子都帶有天然的斥力矩,所以它們甚至包括無所不在的明亮的光子在內,都應該收在我們的暗能量之列。
周堅,解析宇宙學的創始人,用代數方法解釋宇宙的開拓者。他不僅基于1998年的兩個研究小組研究高紅移ia超新星發現宇宙正在加速膨脹建立了周堅紅移定律,而且基于周堅紅移定律的應用獲得了完整的描述宇宙的解析圖和方程組,甚至還基于宇宙解析圖和宇宙方程組發明了宇宙測量尺、宇宙儀和宇宙空間展示儀,從此形成了一整套宇宙認識體系,開辟了用代數方法來解釋宇宙觀測現象的新紀元。
周堅,湖南省汨羅縣人,1959年11月20日生于山西太原。他從小就好奇心強,勤于琢磨,富于想像。12歲時隨父母來到了廣西,現屬廣西柳州市市民。1977年高中畢業于廣西柳城縣育紅中學,同年插隊于廣西柳城縣沙埔公社,同年恢復高考后考入廣西柳州機械工人技術學校于1980年畢業,參加工作后考入廣西永紅機械廠職工大學于1986年畢業。
在技校學習期間,周堅就提出“滴水發電機”的幼稚想法,并進行了實驗,雖然實驗是失敗的,但從此確定了他的人生理想和奮斗目標。在工作后,周堅就長期尋找課題,撰寫論文,早期發表過兩篇論文,“紅外跟蹤光學系統在批量生產中像質的調制檢驗方法”發表于1987年第四期《紅外于激光技術》,“人工合成超重元素的穩定性分析”發表于1990年第一期《核技術》。
在宇宙學研究方面,周堅在看到相關資料發現宇宙正在加速膨脹以及wmap觀測數據以后,也不知道是什么時候,大概是20xx年吧,有一天在他腦海里出現了一個巨大的疑問,那就是在發現宇宙正在加速膨脹的今天,作為宇宙大爆炸的理論基石——哈勃定律是否還能繼續沿用呢?誰能想到,這個疑問竟然促使周堅長時間仔細觀察琢磨在friedmann-robertson-walker(frw)標準宇宙學模型中與高紅移ia超新星觀測結果最佳符合的模型參數ωm=0.3、ωλ=0.7的宇宙模型曲線,也不知琢磨了多少個日日夜夜,嘗試了多少擬合方法,他那古怪的思維方法在不斷地發酵在發酵。
最終不負有心人,周堅沿著哈勃定律指引的方向居然讓他發現了能夠將宇宙均勻膨脹現象、加速膨脹現象、減速膨脹現象和宇宙微波背景輻射等觀測結果串聯在一起的周堅紅移定律,并且在隨后的應用中發現周堅紅移定律還能解釋無數宇宙之謎。
周堅紅移定律告訴我們,在宇宙學尺度上,光(電磁輻射)的傳播距離r與宇宙學紅移z成正比,與宇宙學紅移加1的和成反比,其中有一個為α的比例常數,稱之為宇宙學紅移常數,其數學表達式是r=z/α(z+1),其中,r是單位為mpc的光(電磁輻射)的傳播距離,z是宇宙學紅移,α是宇宙學紅移常數,即α=0.00023683 /mpc。在宇宙學紅移很小很小的情況下,周堅紅移定律就演變為r=z/α=cz/h0,這就是哈勃定律的形式,但這里所指的紅移是由光(電磁輻射)傳播特殊行為引起的宇宙學紅移而不是由光源運動引起的多普勒紅移。
在發現周堅紅移定律后,周堅的探索腳步沒有停止,他首先將周堅紅移定律作相對論多普勒效應進行解釋,由此獲得了宇宙精確膨脹理論,其次將宇宙精確膨脹理論與笛卡兒坐標系聯系起來研究,由此獲得了相對觀測者而言所能觀測到的可觀測宇宙解析圖,從此出現了用解析法來解釋宇宙的理論,并結合愛因斯坦的相對論思想進行研究,由此又獲得了能夠描述無限宇宙的周堅宇宙方程組,從此出現了相對觀測宇宙的理論,最終形成了一個完整的解析宇宙學理論體系,致使在人類歷史上的首部《解析宇宙學》個人專著于20xx年3月8日誕生了。
《解析宇宙學》是以新發現的周堅紅移定律為基礎,以解析法為切入點全面揭示無限宇宙的全貌,為人類應用代數方法來解釋宇宙翻開了嶄新的一頁。
眾所周知,我們的宇宙肇始于137億年前的一場大爆炸,這一點在今天已經沒有異議。但單純的大爆炸還解釋不了以下兩個問題。
第一是,早期的宇宙密度必定非常大,引力非常強,那為什么這么強的引力阻止不了宇宙進一步的膨脹呢?
第二是,為什么今天的宇宙看起來如此均勻?近些年來,天文學家通過觀測證實,宇宙物質的分布是非常均勻的。可是在早期的微觀宇宙中,物質難免會有漲落,造成這一點跟那一點在密度上的微小差異。這一差異經過后續的宇宙膨脹,就會被千百倍地放大。經過這樣放大之后,要想在“成年”宇宙中保持物質均勻分布幾乎就不可能了。這個道理就好比說,從一個成年人身上取走一個細胞,對他不會有任何影響,但要是在受精卵分裂階段取走一個細胞,那就可能被放大成身體的重大缺陷或畸形。
為解決這些問題,1980年代宇宙學家提出暴漲說。這個學說的大致內容是:宇宙在大爆炸發生后不到10-35秒,即發生了一場急劇的膨脹,在不到10-33秒的時間內,體積膨脹了1078倍,這就是所謂的暴漲期。暴漲把宇宙在不同點可能有的一切差異都給抹平了。經過暴漲之后,宇宙才又漸漸恢復為正常的膨脹。
至于是什么東西讓宇宙暴漲的,宇宙學家一時可說不上,他們只是含糊地假設存在這么一種暴漲場。這種場是一種斥力場,所以能夠抵消引力場,推動宇宙急劇膨脹。
現在再回頭看粒子物理學方面。正文中提到,標準模型把所有基本粒子歸為三類。其中第二類是基本作用力的傳遞粒子,如光子、膠子等(因標準模型還沒有把引力統一進來,所以不含引力子)。第三類則是希格斯粒子。第二、第三類粒子都是玻色子。
這樣的分法是有點奇怪的。你瞧,除希格斯粒子外,每一種玻色子都對應自然界中的一種基本相互作用力,而希格斯粒子雖也是玻色子,卻沒有一種基本作用力與之對應。希格斯場好像在基本粒子獲得質量的那一刻起了一下作用,此后就度假去了,再也看不到它還發揮了什么影響。這好像不符合大自然物盡其用的一貫作風。
所以,最近有科學家提出,推動宇宙暴漲的可能就是希格斯場。如今充斥宇宙空間的希格斯場,在宇宙還很小的時候,其能量密度必定是非常大的。如果再假設它是一種斥力場,或許就可解釋宇宙為何會暴漲。
宇宙的雕塑家
當天文學家探索暗能量時,他們發現暗能量除了決定宇宙整體的膨脹速率外,在較小的尺度上也具有長期的效應。當你把對宇宙的觀測范圍縮小時,第一個注意到的現象是,在宇宙尺度下,物質的分布就像蜘蛛網一樣,是由數千萬光年長的細絲編織而成的網狀結構,中間穿插著一些大小相仿的網洞。電腦數據模擬顯示出,要想形成這樣的圖形,必須同時具備物質與暗能量。
這可不是什么大不了的發現。這些細絲與網洞并不是行星那種有著緊密結構的物體,它們尚未從宇宙整體的膨脹中分離出來,其內部也還沒達到力的平衡。因此,它們的樣貌取決于宇宙膨脹(以及一切會影響膨脹的現象)和其本身重力的競爭。在宇宙中,沒有任何一方能夠完全主宰這場拔河比賽:如果暗能量稍強一些,膨脹將會獲得勝利,使得物質擴張而無法凝聚成細絲狀結構;假如暗能量稍弱一點,物質將會進一步凝聚在一起。
當你繼續把范圍縮小到星系團與星系的尺度時,情況會變得更復雜。包括我們銀河系在內的所有星系,并不會隨著時間而膨脹,它們的大小取決于恒星、氣體和其他組成物質的角動量與重力間的平衡;只有從星系際空間吸積新物質,或與其他星系合并時才會成長。宇宙膨脹對于星系成長的影響微乎其微,因此,暗能量對于星系的形成,效應并不是那么明確。
同樣的道理也適用于星系團。星系團是數千個星系的集合,因重力而束縛在一起,藏身于龐大的熱氣體云內,是宇宙里最大的聚合體。就在不久之前,許多有關星系與星系團形成的觀點還看似和暗能量毫不相干,但現在看來,暗能量可能是聯結這些不同觀點的關鍵。因為這些系統的形成與演化有部分源自星系間的交互作用與合并,而這很可能正是由暗能量所主導。
要了解暗能量如何影響星系的形成,得先知道天文學家認為星系是如何形成的。目前的理論所依據的觀念是物質有兩種基本形態:第一種是普通物質,這種物質的粒子可以輕易地互相作用,假如帶電的話,還會與電磁輻射作用,由于它們主要是由質子與中子這樣的重子所組成,天文學家便稱它們為“重子物質”;第二種是暗物質(與暗能量截然不同),占了所有物質總量的85%,特色是其組成粒子不會與輻射作用。但就重力的觀點而言,暗物質與普通物質的特性完全相同。
為何星系漸漸不再形成?
詳細的研究指出,星系在與其他星系合并時會發生形狀扭曲的現象。我們能看到的最早星系,大約在宇宙年齡10億歲時就已存在,其中有許多星系的確正在合并,但是,隨著時間的演進,大型星系合并的事件就不再盛行了。在大爆炸后20億~60億年間(也就是宇宙歷史的前半段),大型星系的合并率從50%驟降到接近零。從那時起,星系外形的分布比例就固定下來了,可見星系的互撞與合并已經相當罕見。
事實上,今日宇宙中98%的大型星系,不是橢圓形就是螺旋形。它們的外形在發生合并的時候會崩解變化。這些星系很穩定,大多由年老的恒星組成。這告訴我們,它們必定很早就已形成,而且保持規則的形狀已經有很長一段時間了。有少數星系至今仍在合并中,但通常是質量較小的星系。
另一件怪事是,常見于星系中央的超大質量黑洞,其成長似乎已大幅減緩。這樣的黑洞是類星體和活躍星系的能量來源,在現代宇宙里的數量非常少(我們星系和其他星系里的黑洞則是不活躍的)。這些關于星系的演化趨勢是否相關?暗能量是否真是這一切現象的根源?
站上主宰的位子
有些天文學家認為,星系內部的某些過程,例如黑洞及超新星的釋放能量,是星系與恒星停止形成的原因。但現在暗能量浮上了臺面,它似乎是聯結這所有事情的更基本原因,主要的證據是大部分星系與星系團停止形成的時間點,與暗能量開始主宰宇宙的時期大致相符,二者都發生在宇宙是現在年齡的一半之時。
概念是這樣的:在宇宙歷史上的那個時期,物質的密度很高,因此星系間的重力作用足以超越暗能量造成的效應,星系比肩接踵,相互作用而且經常合并。當星系內的氣體云互相碰撞時,新恒星便誕生了;若氣體被卷入這些系統中央。黑洞就會成長。隨著時間的演進,空間膨脹,物質逐漸稀薄,重力因而減弱,但暗能量的強度卻維持不變(或幾乎不變),二者間難以維持穩定的平衡狀態,最終造成膨脹從減速轉為加速,于是,星系所在的結構被扯開,導致星系的合并比例逐漸降低,星系際氣體也變得較難墜入星系中。喪失了“糧食”,黑洞當然變得平靜許多。
暗能量也能解釋星系團的演化。在宇宙還只有不到現有年齡一半以前,當時就已存在的古老星系團,其總質量與今日的星系團相當。也就是說,在過去的60億~80億年間,星系團的質量實際上并未增加。這個停滯的現象暗示了宇宙在現有年齡的一半時,星系便不再凝聚成團了,這是暗能量在大尺度上影響星系交互作用的直接證據。天文學家早在20世紀90年代中葉就已經知道,在過去的80億年里星系團成長不多,他們將這些現象歸咎于宇宙的物質密度比理論估計的低許多,而暗能量解決了觀測和理論間的矛盾。
牽一發而動全身
由暗能量主導宇宙的加速,是個合理的解答,它可以解釋星系族群里產生的所有已觀測到的變化,也就是星系合并的中斷和伴隨而來的必然后果,例如喪失形成恒星的活力,并終結星系形態的變換。假如沒有暗能量,星系合并的活動可能會持續得更久些,那么今天的宇宙里將存在著更多由古老恒星所組成的大型星系。同樣,宇宙中低質量系統的數目會更少,而像銀河系這樣的螺旋星系數量將會稀少許多(假設螺旋星系無法在合并過程中保存下來)。星系的大尺度結構可能會束縛得更為緊密,而且會發生次數更多的結構合并與吸積。
相反,如果暗能量的強度比現在更大,宇宙中的星系合并事件會減少,使大型星系與星系團的數量更少。由于在時間的長河里,星系間較少發生合并,星系團的質量將不會那么高,甚至不會有星系團存在,因此螺旋星系與低質量的不規則狀矮星系會變得更普遍。同時,恒星的形成數量可能比較少,使得宇宙里處于氣體狀態的重子質量比例較高。
雖然這些過程似乎離我們相當遙遠,但星系的形成方式其實也影響我們的存在。只有恒星才能制造出比鋰重的元素,而那些重元素則是建構類地行星與生命的必需材料。假如恒星形成率太低,就無法制造出夠豐富的這類元素,那么宇宙將不會有這么多行星,可能也就不會演化出生命。因此,暗能量可能對宇宙里許多不同且看似毫不相干的事物有著深遠的效應,甚至影響了地球的歷史細節。
暗能量當然尚未完成它的工作。它看來似乎對生命有益:宇宙加速將可以避免天文學家不久之前還在擔憂的事情——宇宙最終會崩塌。但暗能量也帶來其他的風險,至少,它驅趕遙遠的星系,使它們后退得太快而永遠消失在我們的眼前,我們的星系和鄰居的周遭逐漸清空,把我們遺留在日益孤寂的島上;星系團、星系甚至飄浮于星系際空間的恒星,終將遭禁錮于極有限的球狀區域,其重力可及的范圍將不超過它們本身的大小。
一個糖塊里
沒錯,所有的、幾十億人都可以放入一個小小的糖塊中。這不是開玩笑,因為物質內部有著不可思議的空間。
我們知道,物質的基本組成單位是原子,原子又是由原子核和圍繞原子核運動的電子構成的。在原子內部空間,質量的分布是極其不均衡的,包含了整個原子質量99.9%的原子核只占了整個原子體積的一萬億分之一。我們可以說,除了原子核和那個在外面高速運動的電子外,原子的絕大部分空間其實基本上是“空的”。
原子內部到底有多空曠?打個比方,如果原子有一個足球場那么大,那么原子核就是放在球場中央的一顆葡萄!這意味著,如果我們壓縮掉自己身體中所有原子內部的多余空間,全人類的體積總和,將只有一個糖塊那么小!
這聽上去有點殘忍,也令人匪夷所思,但其實宇宙中還真有這種“糖塊”,那就是中子星。質量很大的恒星在死亡時爆炸,剩余物質被強烈地壓縮,電子被擠壓到原子核里,和質子合并形成中子,于是這個剩余的天體就渾身上下全都是中子,幾乎沒有了一絲空隙,這就是中子星。中子星密度極高,1立方厘米的中子質量就有1億噸重!好重的“糖塊”1
2 太陽就算是香蕉堆出來的,
也一樣會熱力四射
太陽質量很大,要保持自己不被巨大的引力壓垮,它的中心溫度要非常高(足有1500萬攝氏度),才能產生足夠強大的膨脹力與自身的引力對抗。
太陽剛形成時,在自身物質壓縮的同時,釋放出了巨大的能量,于是可以讓太陽中心達到如此的高溫。不過要在此后幾十億年里始終保持這樣的溫度,則需要太陽內部發生核反應,氫原子不斷聚變成氦原子,釋放出大量的熱量,以維持太陽中心的溫度。
所以從原理上看,太陽由什么物質組成,其實并不很重要。任何物質聚集在一起,只要總質量達到太陽的水平,物質的壓縮都會產生很高的溫度。太陽的質量大約是2×1030千克,如果我們把2×1030千克的香蕉集中到一個地方,它們的重力壓縮的結果,也會讓中心出現與太陽中心相近的溫度!
當然了,香蕉太陽和我們天空中的那個太陽還不一樣。香蕉主要成分不是氫,而是碳和氧,這兩種元素發生聚變反應要比氫快得多,所以就算我們找到了那么多香蕉,制造出了香蕉太陽,它維持內部高溫的時間也會比我們現在的太陽短得多,只要幾千年的時間,香蕉太陽就熄火了。
3 98%的宇宙是看不見的
組成人類、行星和恒星的普通物質只占宇宙質量的4%,其中的2%是我們現在觀測到的恒星、星系等發光天體,另外2%是不發光的行星、黑洞等天體。
占宇宙質量23%的物質則是由未知粒子組成的,它們是根本不可能發光的暗物質。暗物質雖然不發光,但卻會通過引力發揮作用,這恰恰泄露了這些隱身者的位置。就好比我們看不到風,但空氣流動讓我們感受到風的存在。由于大量暗物質的存在,圍繞在它周圍的星系轉速很快,如果沒有暗物質的拉扯,星系早已經飛散開了。
另外還有73%的宇宙則是由暗能量組成的。1998年,科學家通過研究一種超新星發現,宇宙正在加速膨脹。這種超新星在爆發的時候,光度的極大值基本上都是相同的,于是科學家可以通過觀察超新星的明暗情況,來間接地推斷它們遠離地球的速度,進而推導出宇宙在不同時期的膨脹速度快慢。結果令人震驚,宇宙早期膨脹速度慢,而如今膨脹速度快。
這說明,宇宙中一定有某種東西與相互吸引的物質對抗著,它起著排斥力的作用,加速了宇宙的膨脹。這就是暗能量,它是除了暗物質之外,我們另一個無法直接觀察到的東西。
暗物質和暗能量到底是什么?這還是個未解之謎。如果你能搞清楚它們的本質,那么諾貝爾獎將在那里等著你。
4 未來太陽或將吞沒地球
最近,美國天文學家利用Hobby-Eberly大型望遠鏡,在宇宙中新發現了一顆紅巨星(氫元素消耗殆盡的恒星)和圍繞著它的行星。
根據這一發現,科學家預測,當太陽膨脹成為一顆紅巨星時,它的表面甚至能夠達到地球軌道,從而與我們的地球發生“親密接觸”。