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漏发
二、万有引力的碰撞机制 乔治•利萨如提出的碰撞机制是非常合理的，用“万有引力是超粒子对物体的碰撞”，就能自然和简单地解释万有引力是如何产生的，它为什么是吸引力，万有引力大小为何是平方反比率以及万有引力为什么是一种体力。 在天文学上，人们根据光度定出的质量总比根据力学定出的质量要小得多。因此，一定存在着大量有力学效果而不发光的暗物质。例如，根据星系周围的物质转动曲线，发现宇宙大尺度范围内存在暗物质。计算表明，银河系的总质量至少比光学区的质量大10倍，即银河系的质量中至少有90%是属于暗物质。 假设从地球周围，一直延伸到很远的空间中各向同性地分布着许多非常小的粒子，它们是以很高的速度作直线运动的暗物质，能与原子核和电子发生碰撞。虽然目前还不能直接探测到这些暗物质，但是这些暗物质对物体的碰撞还是会显露出来。对此，我们具体地讨论如下。 |
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部发生聚合为氦的热核反应而放出巨大的能量，致使地球内部的温度越来越高压力越来越大，最终将岩石圈最薄处处胀裂。炽热的岩浆填充裂缝冷却后形成新的海洋地壳，将原地壳向两边挤开。这种胀裂过程不断地重复，海洋地壳会不断地沿海洋中脊向两边运动。海洋地壳运动时会带着其上的大陆板块一起漂移。
（4）、高速运动的物体存在阻力。 当物体处于静止状态时，由于各向同性的缘故，所受的合力为零。当物体运动起来后，各向同性被破坏，前方暗物质的相对速度比后方大，相同时间里从前方进入的暗物质也比后方的多。而且物体运动速度越大，这两种差别也越大。考虑到物体和暗物质的碰撞，物体会受到阻力。很明显，物体运动速度越快，这种阻力也越大。就象一艘船在水中航行一样。人们已经发现电子在高速运动时有这种情形。因此，把我们周围的空间看成是什么东西也没有的绝对真空，会导致我们认识不到暗物质的存在。 万有引力的这一起源需要人们从更深的物质层次去找原因。要求有一个至今尚未确认的暗物质粒子——“超粒子”的存在。在“超粒子”的存在未证实前只能是一种猜想。但是，这一碰撞机制是简单和实在的，除了一个目前还无法证实的暗物质的假设外，一篇几千字的文章就能将万有引力的本质描述清楚，虽然看不见暗物质的碰撞，但它给人的感觉是实在的，看不到它的存在并不等于它真的不存在。只不过人们看不到它们罢了。 这一碰撞机制需要暗物质的存在，也就是它能预计到空间中有暗物质。这正是广义相对论的缺陷，广义相对论认为空间的弯曲程度取决于物质的质量及其分布，如果它是对的，那么它必须能预计到空间中暗物质的存在。可惜实际上并不是这样。 这一碰撞机制提出了引力屏蔽效应和引力波不存在的预言，提供了通过实验进行验证的方法。更加引人注目的是：这一碰撞机制简单地证明了等效原理并排除了引力佯谬。 五、问题讨论 万有引力的这一起源会使爱因斯坦的广义相对论全面崩溃。其理由如下： 1、引力波的存在问题 引力波是根据爱因斯坦的广义相对论作出的奇特预言之一。引力的本质是什么？它是不是以波动的形式向四面八方传播的呢？爱因斯坦在把狭义相对论推广到广义相对论的研究过程中，发现了引力场方程，早在1916年，爱因斯坦对引力场方程取近似值后得到了波动解。尔后在三十年代，他和罗森曾在引力场方程中求得严格的柱面波解。引力场的波动解表明：时空的波动作为一个独立的实体，以光速在真空中传播。因此，为了描述时空中某点的弯曲，需要有20个坐标的函数来描写，其中10个函数对应于以引力波形式自由传播的弯曲部分，即“弯曲的涟波”。 但是，对引力波作出预言是一回事，引力波的存在又是另一回事。人们虽在地球上建造了许多探测宇宙引力波的实验装置，却均未捕捉到有关引力波的可靠信号。半个世纪以来验证引力波一直是科学家们困惑的难题。虽时有探测到引力波的报导，但用更高灵敏度的试验装置却不可重复。 用暗物质的碰撞来说明万有引力，实质上是因为两个物体的存在，破坏了暗物质的各向同性。根本上就不存在引力波。 2、暗物质的存在问题 人们根据质量和光度的比值测量出的质量，总比根据星系周围的物质转动曲线、双星系的万有引力和动力学平衡条件等力学的方法得出的质量要小得多。这是一个普遍的规律。因此，一定存在着大量有力学效果而不发光的暗物质。 几十年前，暗物质刚被提出来时仅仅是理论的产物，但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜。 大约65年前，第一次发现了暗物质存在的证据。当时，弗里兹•扎维奇（Fritz Zwicky）发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系 。之后几十年的观测分析证实了这一点。尽管对暗物质的性质仍然一无所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大约20%的暗物质已被广为接受了。普通发光物质占了宇宙总物质的0.4%，其他的普通物质占了3.7%，暗物质占了近96%。 本世纪30年代，瑞士天方学家兹威基用两种和法测量了星系团的质量。一种是光度方法，即通过测量星系团中星系的光度，根据星光度和质量关系，推出星系的质量，然后将各个星系的质量加在一起，得出整个星系的团的质量。另一种方法是动力学方法，即测量各个星系之间的相对运动速度，由此推知星系团的总质量。结果发现，用这两种方法得出的质量差别极大。拿后发星系团来说，动力学质量要比光度质量大400倍。这个结果只能解释为：后发星系团的主要质量并不是由可视的星系贡献的，而是由其中大量不可视物质提供的。用光度方法只能测出发光区的质量。因此含有大量不可视物质的不发光区的光度质量，自然会比动力学质量小得多。兹威基把光度方法测不到的质量称为“下落不明的质量”。 但是直到70年代，一些相当有影响的天文学家仍然相信星系是宇宙中的主要成分，认为下落不明的质量根本不存在，质量并没有短缺。1987年，通过星系的转动曲线证明了暗物质的存在，在这一事实面前，这些天文学家开始慎重考虑暗物质问题。 |
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所谓星系的转动曲线是指围绕旋涡星系转动物体的速度与其半径的关系。转动曲线描述了物体距星系中心不同距离时，在星系盘里的轨道速度。速度是通过多普勒效应得到的——我们接收到的光的波长变化与物体接近我们还是远离我们的速度成正比。然而观测结果却发现，在星系发光区域之外，物体的转动 速度与距离无关。也就是说，不同距离上的物体竟有相同的转动速度。对于这个反常结果唯一的解释是，星系周围的空间并不是真空，而是存在着质量可观的晕，这个晕不发光，是不可视的。 此后，天文观测又发现许多能证明暗物质存在的证据。譬如，我们附近的恒星运动反映出银盘里的物质的引力影响，比我们发现的恒星和气体物质的引力影响大50%。射电天文学、红外天文学、紫外天文学和X射线天文学的发展，允许我们探测不同温度的气体，计数光度只及太阳十万分之一甚至更暗的单颗恒星，尽管如此，银河系的密度仍和天文学家经理论计算所预期的相差甚远。 一些科学家确信，宇宙中实际存在的物质总量是发光部分的1000倍。 在银河系周围，有六七个矮球状星系，它们距离银河中心大体在20—60万光年之间。它们处在银河系的引力场中，而不被银河系的潮汐力所瓦解，可见它们的质量不可能太小。另外，矮球状星系光度不大，可知其中发光物质不多，暗物质一定不少。还可进一步推断，构成暗物质的粒子的质量必定较大，否则就不可能留在这种矮小的星系里。由此猜测这种暗物质十有八九是引力微子或光微子。 暗物质的存在会严重威胁到广义相对论，爱因斯坦在创立广义相对论时，显然是没有考虑到这些暗物质的，作为一个精确的理论，是没有理由不预见到这么多的暗物质的。 而用暗物质对物体的碰撞来说明万有引力，正是需要部分暗物质与物体的碰撞，破坏了暗物质的各向同性。因此，在某种意义上，这种万有引力的起源，已经预见到了暗物质的存在。 3、奇点问题 爱因斯坦和 D.希耳伯特几乎同时在1915年得到了完整的引力场方程。 方程左边是描述引力场的时空几何量，右边是作为引力场源的物质能量动量张量。显然，这个方程反映了爱因斯坦的马赫原理的思想。 1917年，受因斯坦在对宇宙进行考察时，引进了宇宙常数项，对方程进行了修改。 不久之后，他本人放弃了这一项。但是近年来，不少物理学家认为常数项的引进是有必要的。 1927年爱因斯坦等人提出，质点系统的运动方程应该包括在引力场方程之中。1938年，爱因斯坦及其合作者完成了这一理论。他们采用后来称为后牛顿近似的方法，在对质点系能量动量张量的简单假定下，从引力场方程中推导出了质点系的运动方程，这就是著名的广义相对论的运动理论。 60年代以来，彭罗塞等人系统地运用整体微分几何的方法来研究广义相对论。彭罗塞和霍金等人建立的奇性理论，提示了广义相对论时空结构的重要性质和问题。 早已知道在广义相对论中存在奇性。例如，史瓦西度规在ｒ=2MG/C2以及ｒ＝0处是奇异的。直到1959年才发现,只要引入两个坐标系来覆盖时空,就可以避免ｒ=2MG/ C2处的奇点。但是ｒ＝0处的奇点却不是这种由于坐标选取不当而带来的虚假的奇异。又如,弗里德曼－罗伯孙-沃耳克宇宙度规在宇宙时ｔ=0处奇异，这也不是由于坐标选取不当带来的。 在时空等于零时,广义相对论的引力方程就出现一个奇点,在奇点处包括相对论在内的一切物理定律都失效。 在广义相对论中是否一定存在这种同坐标选取无关的奇性，彭罗塞和霍金等人建立的奇性理论回答了这个问题。他们证明，只要关于物质、能量、以及因果性等一些合理的物理条件成立，在广义相对论中就不可避免地存在着奇点。在这类奇点处，时空流形达到尽头。不仅在宇宙模型中起始的奇点是这样，在星体中引力坍缩终止的奇点也是这样。由于不知道奇性所遵循的规律,物理学、包括广义相对论，将随着奇点的出现而失效。 一般认为，出现这种运动起始或终止于奇性的现象反映了广义相对论理论上的某种不完善，并不一定是客观世界所固有的。当前，有关奇性的深入研究以及如何避免这类奇性的问题，是一个很活跃的领域，克服广义相对论的这个重大疑难，将会使物理学对于时间、空间和引力的认识达到更高的境地。 在奇点处，曲率和密度无限大、一切物理规律都已失效。对于这样一种只在数学定义中出现却威胁到物理学的东西，是不受物理学家欢迎的。人们普遍相信，考虑到引力场在微观尺度上的量子效应，奇点应该是可以避免的，就像当年用量子论来解释黑体辐射从而避免了紫外发散一样。 然而，目前基于广义相对论的量子引力理论却是不成功的。究其原因，在于引力场本质上是弯曲的时空背景，充当供其他物质场“表演”用的舞台；而当对它进行量子化时，又把它作为演员来看待。同一事物充当两个互为矛盾的角色，这在哲学概念上可以辩证地理解，但在物理理论的具体操作中却存在无法克服的困难。 用暗物质对物体的碰撞来说明万有引力，不存在任何奇点，不需要弯曲的空间，没有密度无限大的物质、一切物理规律也都不会失效。 |
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黄宝 ：
你把万有引力归结于暗物质对物体的碰撞，但是暗物质是什么？谁也不知道。所以你的理论是否正确要等到暗物质是什么这个问题彻底解决以后。 葛兴： 你讲得没错，但是有个问题我始终没有弄明白。力的本质并没有最后弄清，但交换力的说法几乎已经被人们肯定。万有引力是交换引力子也几乎是一种定论，谁又发现了引力子？为什么不说要等到引力子是什么这个问题彻底解决以后？谁又看到了力是交换某种粒子？ 暗物质到底是什么的问题我也有更深的想法。思路是这样的：由于暗物质是大量的，它必定是某种循环而生成。也就是说，暗物质生成明物质，明物质最终还原成暗物质。物质是由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外电子组成。原子核由质子和中子组成。但我更进一步认为：质子由正负电子对和一个正电子组成，中子由正负电子对组成。归根结底原子核由正负电子组成。 这样推断有许多根据。第一，电荷数总是整数，没有分数。这种组成正好能加以说明。第二，一个正负电子对是个有极性的粒子，许多个个正负电子能很自然地结合在一起，形成质子和中子。第三，人正负电子们已经发现正负电子对撞后能够放出γ射线而“湮灭”。我认为“湮灭”的实质是正负电子结合在一起所带电荷中和，其质量又很小，人们探测不到它们了认为它们“湮灭”了。 总之，所谓暗物质就是空间中高速运动的正负电子对。它们的存在正是产生万有引力的原因。它们在星体中因减速相互结合成明物质而放出其自由能，这是一个放热过程而熵减，然后明物质又会接受热能等，在熵增过程中逐渐得到能量还原成正负电子对而形成暗物质，完成一个循环。这个问题在后面的《关于两种天体演化观》中还要详细论述。 |
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宗荣：
你的意思我明白了，你是说力这个定义有问题。说力是物体间的相互作用吧太笼统，没有说明力到底是一种什么具体作用，说力是粒子的交换则是不对的，你认力是一种纯粹的碰撞。物体受力的方向就是它被碰的方向，力的大小是碰撞的剧烈程度，力的作用点是碰击点。然后你企图用碰撞模型来解释各种力。凭心而论，我认为力是物体间的碰撞这个定义是有说服力的。但遗憾地告诉你，我既不支持也不反对。支持你冒的风险太大，反对你也就有了反对创新之嫌，这顶帽子也太大了。 葛兴： 世界是物质的，物质是运动的，运动到一起的物质会发生碰撞，在碰撞过程中会出现新的运动和新的物质。 碰撞的实质是运动的干涉，碰撞双方的运动状态都会发生变化，这就自然而然地产生了力。为什么要交换粒子呢？谁又证明双方交换了粒子呢？ 不说这些了，现在我们来说说力的概念的起源。 一、中国古代力学的成就 二千多年前的春秋战国时期(公元前403年—公元前221年)，生产关系的变革促使社会面貌发生了重大的变化。随着冶铁手工业的出现和铁制工具的使用，农田水利的发达，都邑建筑的兴盛，特别是各种原动力和简单机械的应用，劳动人民在生产实践中积累了相当丰富的关于力学的生产技术经验，作为中国古代物理学的最早分支之一的古代力学，也就随着生产的发展而发展起来了。 力和力矩的概念是古代人在长期劳动实践中，在应用简单机械如杠杆、滑车、轮轴、桔槔、辘轳等的过程中发展起来的。有关的论述集中在战国时期墨翟（约公元前478—392）及其子弟所著的《墨经》一书中。《墨经》是以鲁国人墨翟为首的墨家的著述。对运动和力有明确的定义。在力的概念及许多力学知识方面，走在同时代的前列。墨家学派的成员多数是一些直接参加生产劳动的劳动者。墨子本人就是极精于机械制作的能工巧匠。因此，他们的著作中有许多自然科学知识，闪耀着中华民族智慧的光辉。 墨家考察了人体对周围环境的作用，看到人们通过肌肉的动作，如举、持、掷、踢、蹬，可以使别的物体发生位置移动，从而总结出肌肉力的概念。《经》第二十一条指出，：“力，刑之所以奋也。”这里“刑”同形，指人体，物体；“奋”，指克服阻抗而运动。奋字在古汉语中的意义是很丰富的，诸如由静到动，由慢到快；由下而上等等都叫做奋。因而墨家的这句话可理解为：力是物体由静而动，由下而上，或由慢到快的原因。这是对力下的一个很正确定义。由于力不易见，而重是显而易见的，人人都能看得到，所以，墨家又以举重为例加以阐明。同条《经说》指出：“力，重之谓。下、与，重奋也。”这里“下”是指物体下坠；“与”是举物向上。意思是说，重是一种力，力和重相当，物体下坠、上举，都是基于重的作用的运动。 墨家把力和物体运动的原因联系起来，初步认识到了力可以改变物体的运动状态。在当时，这是对力的概念的很了不起的很重要认识。特别是墨家已把力和重联系起来，把重看成一种力，可以说这是人类对力的最早的理性认识。《经》第一百二十七条的《经说》还指出：“凡重，上弗挈，下弗收，旁弗却，则直下。”即认为自由落体的轨迹必坚直向下。说明墨家对重量产生的力观察研究得十分深入。 《墨经》的论述，讲的是外力，有一些古籍还涉及内力的概念，这就是内力不能使物体产生运动变化的问题。几本古籍都有关于能够举起千钧(1钧=15kg)的大力士不能举起自己的议论。公元前3世纪的《荀子•子道》写道：“孔子曰：虽有国士之力，不能自举其身，非无力也，势不可也。”东汉思想家王充(27年—97年)在《论衡•效力篇》中写道：“古之多力者，身能负荷千钧，手能决角伸钩，使之自举，不能离地。”意思是说，一个力大无比的人，即使他能身负千钧，折断牛角，拉直铁钩，但他却“不能自举”，使自己离地。这个说法和近代动力学中关于质点组内诸内力的总和等于零的原理是一致的。 墨家对阻力、惯性，浮力以及墙体和梁的受力等都有精细的分析。对力的平衡，扛杆、滑轮、轮轴和斜面的力学知识也有深入的理解。 在汉代人们已注意到了力的作用点的重要性。在淮南王刘安(公元前179年—公元前122年)主编的《淮南子•主术训》中写道：“故得势之利者，所持甚小，其存甚大；所守甚约，其制甚广。是故十围之木，持千钧之屋；五寸之键，制开阖之门。岂其材巨小足哉，所居要也。”这意思是，十围大的木柱，可以支撑千钧重的屋宇；五寸小的门闩，可以拴住开阖的房门。这并不是材料的大小足够，而是它们所处的位置很关键。《淮南子》由此做出一般结论：只要力作用点处在关键位置上，那么，支撑物很小，也可以支撑住很重的东西；控制物很短，也可以控制很大的东西。《淮南子》把这个道理称之为“得势之利”。的确，如果木柱支撑在重心位置上，房屋就不易倾斜，倒塌；如果门闩不是安放在门的开启处的中间，而是安放在上方或下方，那么，不用多大力气就可以把门推开或毁坏。 合力概念大约起源于汉代，在那时已有相当于合力概念的“积力”一词。在《淮南子•主术训》中这样写道：“积力所举，则无不胜也。”意思是说，当力小于物重时，将几个力合在一起，必定可以举起重物。明代茅元仪在1628年所著的《武备志》中，描述了和《淮南子》几乎相同的，但较具体的力学现象，提出了“合力”一词。他写道：“合力者，积众弱以成强也。今有百钧之石，数十人举之而不足，数人举之而有余，其石无加损，力有合不合也。”意思是说，合力是将几个弱力相加成为一个强力，为什么数十人不能把一个重三千斤的石头举起，而数人能将它举起还有余力呢？这与力的合与不合有关。从力学观点看，就是与力的方向有关。力的方向一致，则合力加强；力的方向相反，则合力减弱。这说明茅元仪关于合力的概念，即合力不仅与分力的大小有关，而且与分力的方向有关，可惜在茅元仪的著作中没有进一步涉及力的方向问题。 在中国古代的典籍中记载的力学知识是极为丰富的，除了关于力和力矩、杠杆原理、滚动摩擦、弹性定律外，还有相对性原理和相对运动的表述，功和能的概念以及在科学技术上对惯性和角动量守恒的应用等等。其中许多力学知识都居于同时代的世界领先地位。 |
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二、 古希腊时期的力学成就
古希腊劳动人民在生产中也积累了不少力学知识。亚里士多德和阿基米德是古希腊力学知识的集大成者。 亚里士多德(Aristotle，公元前384年—公元前322年)是古希腊伟大的思想家，他是柏拉图的学生，曾做过亚历山大一世的教师。公元前335年，亚里士多德回到雅典建立了他的学院。据说，由于他和弟子们常在散步时进行哲学讨论，所以被称为“逍遥学派”。他的遗著很多，包括著名的《形而上学》、《物理学》、《伦理学》、《工具篇》等，被称为古希腊思想史上的“百科全书”。 亚里士多德的力学理论着眼于对“运动的原因”的探索，属于动力学性质的。他把运动分为两类：自然运动和受迫运动。他认为地上万物是由四个基本元素“土、水、气、火”组成的。它们都有一个自然的运动，轻的元素火与空气趋向于上升的运动，重的元素土与水趋向于向下的运动。他认为由于重的物体包含的土元素比轻的物体更多，所以重物落向地面的倾向性也更大，经过相等的时间，重的东西比轻的东西运动得快一些。在《论天》一书中他写道：“一定的重量在一定的时间内运动一定的距离；一较重的重量在较短的时间内走过同样的距离，即时间同重量成反比。比如，一物的重量为另一物重量的二倍，则它走过一给定距离只需一半的时间。”这就是说，物体下落的快慢，与它的重量成正比。 亚里士多德认为除了重物的下降和轻物的上升之外的一切运动都是非天然运动，而一切非天然运动(包括匀速直线运动在内)都只能在外力作用下才能进行，没有外力，运动就会停止。例如箭是在弓弦的作用下飞出的，然而脱弦之后又是什么力在支持箭的飞行呢？亚里士多德对此的解释是，由于周围的空气挤向被箭排开的尾部真空，对箭产生了一个推力，推动着箭前进。 亚里士多德的理论同对运动现象的观察是有着一定联系的。例如，较重的物体比较轻的物体下落得更快，维持物体运动需要外力推动等等，也是今天人们看到的现象。但是只根据这些表面的观察所得到的零散的经验材料，凭直觉的推理方法是不能得出正确的结论的。 阿基米德(Archimedes，公元前287年—公元前212年)的工作主要在静力学方面，他在《论平面的平衡》中，仿照欧几里得的方法，从一系列他所谓的不证自明的公理出发，推证出他的杠杆原理。这些公理是：在无重量的杆的两端离支点相等的距离上挂上相等的重量，它们将平衡；在无重量的杆的两端离支点相等的距离上挂上不相等的重量，重的一端将下倾；在无重量的杆的两端离支点不相等的距离上挂上相等的重量，距离远的一端将下倾；一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替，只要重心的位置保持不变。相反，几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替。 他证明，重量成整数比的两物体，如果到杠杆支点的距离反比于它们的重量，将彼此平衡。可以看出，上述证明是非常巧妙的，在科学史上它也是十分重要的，因为它开辟了用数学方法研究物理学问题的道路，对数学、物理学的发展起到了推动的作用。据说，阿基米德在叙拉古王宫里曾以这样的豪语评价杠杆的作用：“给我一个稳固的支点，我就能把地球挪动！” 阿基米德在为希罗王检验制造者自称是用纯金制成的王冠是否掺了银时，得出了“比重”的概念。在《论浮体》中，他同样从一些明晰的公理出发，推证出浮力定律。即浸在水中的物体所失去的重量，等于它所排开的水的重量；浮体所排开的水的重量等于它自身的重量。 总的说来，希腊人主要是从整体上对自然界进行观察，他们看到了自然现象的相互联系，但还未能对自然界进行分析研究。所以，虽然在他们关于世界的朴素观念中包含着真理的内核，但是在知识的细节上却是不够正确的。古希腊的力学还未能超出萌芽的、片断的经验范围。在研究方法上，还停留在对自然的直接观察和简单的抽象与推理，它的理论常常带有猜测的性质。 |
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三、冲力说的概念
远在公元前，古原子论奠基人之一伊壁鸠鲁（Epicurus 公元前342—270）就正确地提到碰撞：“当原子在虚空里被带向前进而没有东西与它们碰撞时，它们一定以相等的速度运动。”用今天的观点来看，这里所说的碰撞显然有着力的含义。 德谟克利特（Democritus,公元前460-370）是一个很博学的人。他到过巴比伦、波斯、埃及、印度和埃塞俄比亚。在他的原子论中包含着这样的一种思想：原子在本质上都是相同的，它们之间的作用是通过碰撞、挤压而传递的。 前面提到的古希腊的亚里士多德认为物体的运动只有在外界的不断作用下才能产生，也就是说，他认为力是产生运动的原因。但这种说法解释不了抛射运动，于是出现了冲力说。冲力说的早期代表是六世纪亚历山大的一个学者，名叫约翰•斐劳波诺斯（John Philonos）, 所谓冲力，就是和物体运动具有同一方向的动力。物体运动速度越大，物体得到的冲力就越大。很显然，这里所说的“冲”就有碰撞的含意，冲力其实就是一瞬间的碰撞力。正是由于冲力说把力与碰撞联系起来，才使得力的概念向着正确的道路前进。 斐劳波诺斯认为上帝创世之初就赋予天体一种“冲力”，即一种不随时间消逝的动力。这种动力可以维持物体永远运动下去。因此，运动的物体一般并不需要经常有个推动者和它接触，直到这种冲力耗尽为止。 1327年，任巴黎大学校长的琼．比里当（Jean Buridan）也是冲力说的拥护者。他持有这种观点：在运动的物体上存在一种冲力，天体正是由于冲力而运动的。只是由于天空中没有空气阻力，冲力作用不会减退，所以天体就一直运动下去，从而否定天神推动天体运转。 四、碰撞过程的研究 碰撞问题是17世纪力学中心问题之一。随着对碰撞过程研究的不断深入，力的定义也日趋完善。 1、伽利略对碰撞的研究 冲力说对伽利略（Galilea）的影响很大，他本人早期就是冲力说的信奉者。他通过对落体运动的研究，提出了如下想法：唯有重量才是物体产生运动或变化的原因。伽利略关于碰撞的论述保留在《新科学对话》的草稿上，对话原稿的第六天内容《碰撞的力》后来发表于1718年。从这本著作中可以了解到伽利略已经把碰撞和力联系起来，并作过了各种努力,想把碰撞问题以某种数学形式加以归纳,但没有完全获得成功。 伽利略曾经用天平观测过下落水柱的冲击力，他认为冲击力与物体质量以及它下落中获得的速度有关。并试图确定碰撞过程中冲击力的作用与质量和速度的关系。 2、笛卡儿的碰撞理论 笛卡儿（R•Descartes）就比伽利略更进了一步，特别值得强调的是，他提出过这样两条原理： a.用反复给予的小冲击来代替作用于落体上的重力； b.一旦开始运动的物体，只要没有受到妨碍，就会不断地继续运动下去。 很明显，从笛卡儿所用的“冲击”、“妨碍”两词来分析，他已经把重力分解成一种连续不断的碰撞，并且认为物体不受到碰撞就不会改变运动状态。他认为：所谓力就是特定的物体所具有的实在的西，它的大小由动量mv给出。 笛卡儿1644年在《哲学原理》第二部中论述了有关碰撞的7条定律： ⑴.两个以大小相等、方向相反的速度碰撞的同样物体，在碰撞后交换速度。 ⑵. 如果物体A比物体B大得多，那么碰撞后它们以同一速度沿A原来的方向运动。 ⑶. 如果物体A和物体B大小相等，但A速度大，那么A把超过B的速度的一半传给B。 ⑷. 如果物体B大于物体A，（即使大得不多），而且物体B静止，则碰撞时物体A将不能推动B，而自己反弹回去。 ⑸.如果物体A大于物体B，且B静止，则无论A的速度多么小，都将推动B沿着自己运动的方向以同样的速度运动，其中物体A将把与物体B相应的部分运动传给B。 ⑹.如果两物体相等，且物体B静止，则B将部分地被推动，A也部分地被弹回。如果A的速度为4，则A留其3，B得其1。 ⑺. 如果物体B大于物体A，而A的速度大于B的速度运动方向相同，则可能有三种情况： 若两物物体质量之差小于两速度之差，则A将传给B一部分运动； 若两物物体质量之差大于两速度之差，则A反弹回来，不传递增运动； 若两物物体质量之差等于两速度之差，则A将传给B一部分运动，而自己以剩余的运动反弹回来。 |
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用今天的观点来看，这7条定律中当然存在一些缺陷和错误。
在笛卡儿看来，空间是充满着物质的，其各部分的运动只因相互发生碰撞才发生变化。他否认了隔开一定距离发生作用的那种力。把碰撞理论放在动量守恒的基础上来处理。 因为笛卡儿的碰撞理论有缺陷，他也没有能正确地解决碰撞问题，他的力的概念也有严重的缺陷。例如，莱布尼兹(Leibniz)曾经通过一个具体的碰撞例子发现了这些缺陷。 尽管笛卡儿的碰撞理论还有不少的缺陷，但惠更斯（C.Huygens）和牛顿（Newton）在此基础上展开了碰撞问题的正确研究，从而开始奠定了近代力学的基础。 3、惠更斯的碰撞理论 惠更斯的碰撞理论被认为是在1656年前完成的，但他的碰撞理论在他死后(1703年)出版的《物体碰撞运动》一书中才首次发表。和惠更斯同一时代的沃利斯(J•wallis),雷恩(C•wren)和胡克（R.Hooke ）也发表了有关碰撞问题的论文。他们所得的结论基本相同，但以惠更斯最为完整。他提出了作为论述碰撞问题的几个公理,周密地论述了弹性体的对心碰撞。人们认为，1673年马略特（E.Mariotte）发表的《论物体的碰撞》和惠更斯的《物体碰撞运动》是关于弹性碰撞理论的经典名著。 惠更斯的碰撞理论是以下述三个假设（公理）作为基础的： ⑴.“运动起来的物体，在未受到阻碍作用时，将以不变的速度沿直线继续运动。” ⑵.“两个具有相同质量的物体，以相同速度相向作对心碰撞后，两者都以相同的速度向相反方向运动。” ⑶.“当两个物体碰撞时，即使它们同时参与另一匀速运动，在也具有这个共同运动的观察者看来，两个物体的相互作用就好象不存在这个共同运动一样。” 特别需要指出的是，惠更斯在碰撞过程的研究中得出许多重要的力学原理。例如： 其一，两个物体所具有的运动量在碰撞过程中都可以增多或减少，但是它们的量值在同一方向的总和却保持不变，如果减去反方向的运动量的话。 其二，在两个物体的碰撞中，它们质量和速度的平方乘积的总和，在碰撞前后保持不变。 4、牛顿对碰撞的研究 牛顿在不知惠更斯结果的情况下，也对碰撞问题进行了深入的研究。在他的手稿中，把碰撞作为具体问题进行论述。他论述了质点的弹性碰撞问题、有广延性物体的非对心碰撞问题以及旋转着的许多物体的碰撞。这是极为复杂的，但结果是正确的，这就充分说明了牛顿对碰撞问题的研究已经达到了多么深入的程度。 牛顿认为，所谓力就是使物体运动状态发生变化的动力。他说明，作为定量的定义，力是和动量的变化成正比例的。牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中把作为产生加速度原因的力和惯性力、碰撞、压力、向心力相提并论，似乎领悟到力和碰撞的某些联系。不过，牛顿提出的作用力和反作用力定律肯定是通过对碰撞过程的研究而得出的。 实际上，牛顿通过对碰撞过程的深入的研究，不自觉地总结出力具有大小、方向和作用点三要素，发现了碰撞过程的三个基本特性，即牛顿三大定律。他从根本上把握了惯性定律、力的大小和动量的变化率成正比以及作用力与反作用力等大反向。从此，力的定量概念就逐渐明确起来。这也是牛顿能成为一颗明星的根本原因。 五、结论 从上述讨论可知，力是与碰撞密切相关的概念，正确的碰撞理论未被建立以前，力的定量概念也没有确立，在正确的碰撞理论（弹性碰撞）完成以后，力的定量概念也逐渐明确。对力学作出重大贡献的科学家中，无一不深入细致地研究过碰撞。因此，我们完全有理由认为：力的概念是从碰撞过程中抽象出来的。也就是说，力的概念起源于碰撞。 历史上最近一段相当长的时期，由于牛顿三大定律正好掩盖了碰撞过程，人们对碰撞过程研究的热情冷却下来，力的本质的研究也一直没有什么进展。至今，力的概念仍然难以被人理解、物理意义不确切、其本质也没有被揭示出来。尽管人们知道力是物体间的相互作用，是物体运动状态发生变化的原因，但人们无法进一步弄清力究竟是一种什么样的作用，力的产生是一种什么样的具体原因。即使被人们称之为最伟大的科学家爱因斯坦，连把万有引力与电磁力统一起来都毫无办法。 因此，力的精确定义至今仍未彻底解决，这也是力的统一问题长期攻克不了的根本原因。 |
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黄宝：
你充其量不过讲到了万有引力，还有电磁力、强力和弱力还没讲呢！ 葛新： 电磁力、强力和弱力其实是一种电磁力，只是它们距离不同而已。电磁之间的作用力有电荷间的静电力和电荷在磁场中运动所受的洛仑兹力。如果中子、质子和基本粒子主要是由正负电子对组成的，那么强力和弱力也是电磁力。由于电磁力涉及到磁的本质，磁的本质又涉及到以太，所以它们放在下一部分《关于两种以太观的对话》中详细论述。我们最后讲一讲碰撞在自然界中的位置。 一、碰撞是一种普遍的自然现象 大到星系，小到到基本粒子，都会发生一种普遍的自然现象——碰撞。人们的每一次呼吸，每一次心跳，每一个步行都包含着无数次碰撞。下面举出几个颇有影响的碰撞事例。 1、慧木大碰撞 由美国卡罗琳×苏梅克和尤金×苏梅克夫妇以及大卫．列维在1993年3月共同发现的SL9慧星，碎成了21块，串珠般一字排开，长达16万公里以上，就像一辆有21“节”车厢的“慧星列车”，在1994年7月17日凌晨4时，风驰电掣地径直朝木星碰去。 源远流长的人类历史长河中，人类破天荒头一回在自已预测时间里静静守候这场慧木大碰撞。 7月17日4时15分，第一块A块，速度60公里/秒所产生的能量却相当于当年1000万颗投在日本广岛原子弹所释放的能量，或相当于2000亿吨TNT，立即产生了一个蘑菇云，和一个高达1000公里的大火球。撞击时的温度相当于太阳表面温度的5倍——30000℃。在木星表面留下了直径约1900公里的暗斑。而A块是所有碎块中最小块之一，估计直径大小不过1公里。 碎块G15号是最大：直径在3．5公里以上，产生的烈焰升到1600公里高度，形成的撞击点面积相当于地球的80%，产生的能量更是惊讶，相当于3亿个原子弹同时爆炸，释放出6万亿吨“TNT”，产生强烈的红外辐射，这是最沉重的一击，最为壮观。 7月22日16时12分，碎块W完成最后一击，这次长达5天半的前后共达21次的慧木大碰撞才最终结束。 经过慧星一连串的攻击，木星留下了巨大“创面”，直径在1万公里以上的就有8个，最大一个暗斑由G块形成直径约30000公里。 2、通古斯大爆炸 1908年6月30日凌晨7时左右，在印度洋上空，一个巨大的怪物从九天之外，迅猛闯入地球大气层,接着以风驰电掣般的速度向着遥远的地球北方冲去。过不了多久，俄罗斯西伯利亚通古斯地区上空传来了震天撼地的巨响，天空中发出强烈的白光，一团蘑菇状烟云直冲20公里高空，远在450公里之外都能看见；灼热的气浪此起彼伏地席卷着整个浩瀚的泰加森林，大地震颤不已，熊熊的林火连日燃烧着，爆炸中心2150平方公里范围内的6000万棵树木全被烧焦夷平；60公里外的一位农民回忆说，一股强大的热浪冲到面前，他顿时失去知觉；160公里外的一位工人，被热浪一下推到旁边的河里。 800公里以外的火车开始摇晃震荡，行李包纷纷掉下来，旅客们惊慌失措，司机发现铁轨和车头都在晃动。 在1000公里左右的范围内，人们都听到了那声巨响，在1500公里范围内，人们看到了天火呼啸而过。 在东至勒拿河、西至爱尔兰、南至塔什干、波尔多一线的北半球，广大地区连续出现了白夜现象。 这次大爆炸波及的范围奇大，远在数千公里外的英国也受到此次爆炸的影响，当时英国伦敦的许多电灯竟突然熄灭。因爆炸而产生的地震还波及到美国的华盛顿、印度尼西亚的爪哇岛等地，地磁场也受到了扰动。这就是历史上有名的通古斯大爆炸。 这次大爆炸，使西伯利亚的北欧的上空布满了罕见的光华闪烁的银云，每当日落后，夜空便发出万道霞光。远在西欧的人在爆炸后的几天内，竟然能在夜间不用灯火看报！据测算，这次奇怪爆炸的能量相当于1000万吨至1500万吨TNT炸药，这是三十多年后爆炸的广岛原子弹能量的1000倍！当它那强大的冲击波横渡北海，曾使英国气象中心监测到大气压持续20分钟左右的上下剧烈波动。 由于没有找到中心陨星坑的情况，有人认为与地球碰撞的是一颗慧星，因此只能产生尘爆，而无法造成中心陨星坑。 3、冰、船大碰撞 1912年4月15日，载着1316名乘客和892名船员的豪华巨轮“泰坦尼克号”与冰山相撞而沉没，这场海难被认为是20世纪人间十大灾难之一。 该艘豪华邮船于1912年4月10日从英格兰的南安普敦起航，四天后，它在加拿大纽芬兰海岸沉没到冰冷的北大西洋海底。1513名乘客和船员葬身大海，只剩下695名生还者。 1912年4月15日23时45分，在纽芬兰的大浅滩以南九十五公里，也就是北纬四十一度四十六分，西经五十度十四分处，一座冰山的山嘴此时像一把利刃一样突出水下。“泰坦尼克”号向它压来，相撞发生了。冰山山嘴就像一把锋利的罐头刀切开罐头一样，把“泰坦尼克”号船身割裂。仅仅十秒钟，冰山已在吃水线下切进了船体，撕开一道三百英尺长的口子，割裂了三个底舱和两个锅炉房。冰山在“泰坦尼克”号龙骨之上三米、船身的前三分之一处，撕开了一个大口子。过了约三十秒钟，传来了“吱吱嘎嘎”的声响，紧接着海水就从裂开的壳板涌进了锅炉房。该锅炉房在船的最底部。随着“轰”的一声巨响，翻着泡沫的海水一下子从船体的侧壁、离地板大约二英尺的地方涌进来。“泰坦尼克号”开始下沉。 凌晨二时十五分，突然，一声巨响，锅炉爆炸，飞离底座。“泰坦尼克”号猛烈颤抖起来，船尾翘起，几乎与海面成直角，所有可移动的东西都挣脱出来，二十九个大锅炉、四万六千件瓷器、二万七千瓶啤酒和矿泉水、五个大钢琴、二万六千个银碟和银托盘、四十四吨肉禽、四十吨马铃薯、三十箱高尔夫球棍和网球拍、五吨白糖、三万五千吨鸡蛋，以及若干吨煤和若干粗大的锚链，尽数轰隆隆地倾泄入水中。 从碰上冰山经过两个多小时，到4月16日2时20分海水淹没了船尾的旗杆，发出了一声轻轻的吞没声，“泰坦尼克”号彻底沉没。 泰坦尼克安息在漆黑的海底，被一片恐怖的寂静包围着，身上带着它的悲剧留下的狞恶伤疤。它沉重地停泊在沉积层上，向左舷微微倾斜，艄楼朝南。 冰船大碰撞在人们思想中所产生印象是极为深刻的。 |
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二、碰撞过程在哲学中的位置
碰撞过程为哲学上的对立统一的规律提供了一个物质基础和实在的物理模型。 碰撞是这样的一对矛盾：碰撞双方处于同一时空之中，向同一点运动。它们相互依存，缺少任何一方都不会形成碰撞。因而是统一的； 碰撞双方要同时通过某一位置，占有该位置的一方又不让对方通过，因此，它们相遇时总是在不断地相互斗争着、排斥着，因而是对立的。 在碰撞过程中，双方都在把自己的动量与对方交换从而使各自的动量在不断地减少。也就是说，双方动量在向自己反面转化。这里，是把碰撞前各自速度的方向作为其动量的正方向。 碰撞过程与哲学上的对立统一规律，是完全相似的，比较如下： 对立统一规律：在一定的条件下，矛盾双方在斗争过程中各向自己的反面转化； 对心碰撞过程：在同一时空中，碰撞双方在碰撞过程中其动量各向自己的反面转化。 因此，完全有理由认为对立统一规律是从碰撞过程中抽象出来的。因此，碰撞是自然界最基本的矛盾。 中国矛盾一词正是碰撞过程的生动写照。不是吗？楚国卖矛和盾的人先拿起矛夸口说：我的矛能戳穿任何盾。又举起盾夸口说：任何矛都戳它不穿。旁人所说的用你自己的矛戳你自己的盾，实质是矛和盾的碰撞。“戳”的过程主要地就是矛和盾的碰撞过程。戳到就是碰撞。因此，矛盾的实质就是碰撞。矛不戳盾，如何产生矛盾？ 三、碰撞过程在自然界中的位置 1．碰撞是自然界三大要素之一 人们普遍认为世界是物质的，物质是运动的。显然，这种对世界的认识是不完整的，因为还有碰撞。碰撞不是物质，它是物质间的相互作用；碰撞不是运动，它是运动的干涉。碰撞并不完全属于物质或运动的范畴。在物质和运动这两个要素的基础上，再加上第三个要素¾¾碰撞，我们就可以得到任何层次都适用的原理： 自然界是由物质所组成。物质在不断地运动着。运动到一起的物质之间会发生相互碰撞，从而产生新的运动或新的物质。 有物质没有运动的世界是一个静止的抽象的世界，仅有物质和运动的世界是一个没有动力的世界。这种自然界不含有力的因素，不能解释运动状态发生变化的原因。只有包括物质、运动和碰撞三个要素的自然界才是一个简单、和谐、自洽和真实的自然界。碰撞是自然界三大要素之一。 2．碰撞是物质间唯一的相互作用 把与相互作用等价的力定义为物体间的碰撞，那么碰撞就是物体间的唯一相互作用。把所有的碰撞过程迭加在一起，在碰撞结束后使用动量守恒定律，不需要力，不需要牛顿第二定律，也不需要绝对惯性系，只需要碰撞过程和动量守恒定律就可以确定物体间的相互作用了。 物体间为什么会有相互作用？只能理解为是物体的本能。物质具有占据空间的性质，它自然地反抗别的物质侵占它已经占据的地方，它可以用“让开”的方法来防止这种侵占。“让开”就是运动状态发生了变化，就是相互作用。由于这种侵占实际上是相互的，碰撞双方只能“互让”。“互让”的结果就是双方的运动状态都发生了变化，也就是说，双方在碰撞过程中都受到了相互作用，所谓的力不过是碰撞过程产生的结果。 3．碰撞是自然界发展变化的唯一动力 由于在碰撞过程中会产生新的运动或新的物质，碰撞会使自然界不断地发展和变化。又由于碰撞是物体间的唯一相互作用，因此，碰撞是世界发生变化的唯一动力。 有人认为碰撞理论是机械唯物主义，这当然不对。因为各个层次都有碰撞，碰撞过程不是重复永远不变的机械运动，发生相互碰撞物质之间会而产生新的运动或新的物质。随着碰撞条件的不同，新产生的运动状态或物质结构是千变万化的。因此，碰撞理论不是机械唯物主义。尽管碰撞是世界发生变化的唯一动力，但它产生的结果是错综复杂的。 |
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第三部分请见 http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-248690.html
第四部分 《关于两种天体演化观的对话》 |
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葛兴：
地球，它是越来越大还是越来越小呢？它是越来越热还是越来越冷呢? 如果是越来越大,就说明地球内部不断有新的物质生成。如果是越来越热,说明地球内部不断有新的能量生成。这对地球的演化的物理本质是有决定性意义的。 这一问题，一直有两种观点。但大量的事实是支持地球越来越大的地球膨胀说的。 一、海洋生物化石提供的证据 不久前，人们发现喜玛拉雅山上有鱼的化石。 在江西临川城南县，唐代书法家颜真卿的《麻姑山仙坛记》碑刻中刻有这样一段文字：“麻姑山……高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变。” 1074年8月到1075年2月，沈括在《梦溪笔谈》中写道：“予奉使河北，遵太行而北，山崖之间往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者，横亘石壁如带。此乃昔日之海滨，今距东海已近千里。” 古希腊的著作中也有高山上发现鱼化石的记载，时间比我国还早。 1517年，达芬.奇从意大利北部一项运河工程挖出来的层状岩石中发现了许多海洋生物的贝壳。 以上充分说明不仅喜马拉雅山上有鱼化石，而且麻姑山、太行山也有螺蚌壳。大陆上海洋生物的化石或贝壳不但中国有，外国也有。这类发现几乎遍及全球。这一事实是有利于地球膨胀的，因为只有地球具有局部膨胀，才可能把海洋里的生物化石或贝壳“胀”到大陆上，地球收缩是不可能把海洋里的生物化石或贝壳“缩”到大陆上的。而且，地球的这种膨胀决不是局部膨胀，而是全球性的。 二、地壳中岩石提供的证据 地壳中的岩石按其成因大致可以分为三大类。 1、岩浆岩 地球内部存在着高温的硅酸盐熔触体，叫做岩浆。它喷出地表或侵入地壳内冷凝，就成了岩浆岩。也叫火成岩，如花岗岩、玄武岩等。 2、沉积岩 旧称水成岩。通常是在地表条件下，由已经形成的岩石经过风化、侵蚀、搬运、成岩等一系列作用方式形成。其特征是常有层理，往往含动植物化石。 3、变质岩 已形成的岩石，如果物理化学条件改变，例如温度和压力发生变化或遇到化学性质活泼的溶液，就会发生变化，形成变质岩。 岩浆岩和变质岩绝大部分是结晶的，沉积岩的一部分是结晶的，另一部分是不结晶的。据计算，整个地壳内的结晶岩约占92.9%, 沉积岩和沉积物只占7.1%。 人们认为，有一种被称为“蛇绿岩”的岩石是产生于地壳和地幔分界处的，但在地表许多地方都发现它的踪影，例如我国的雅鲁藏布江、金沙江的贡卡、雪堆和绒角、内蒙古额济纳旗等地，如果再详细一些，全国各地、世界各地的地表面都有蛇绿岩的发现。 地表的花岗岩、玄武岩俯首可见，特别是在地球表面的各个地方发现的蛇绿岩，这也从另一个侧面证明，不仅海底表面的生物化石，地壳深处的玄武岩，地壳底处的蛇绿岩都被“胀”到了地面。 三、火山爆发提供的证据 如果地球是膨胀的，那么软流层以下的地核就会产生一个向外的膨胀压力。如果地球是在不断地收缩，就会反过来，在地壳和地幔交界处就会出现带负压的缩孔。这种情形有些象将熔化的铸铁水倒进沙型里，冷却后的铸件在浇口处会形成一个向下收缩的凹坑。 实际上，只要从火山口到地下岩浆之间有一条通道，火山就会爆发。这就足以证明软流层以下的地核的确有一个向外的膨胀压力，将岩浆压入通道，从火山口里喷射出来。通过以下两个火山实例的描述，我们就能领略到火山的威力。 1815年4月坦博腊火山（在印度尼西亚松巴哇岛）的爆发是有史以来世界上最猛烈的一次火山活动。在好几天里，喷出的火山灰遮蔽了480平方公里范围的天空，4月12日中午，爪哇岛漆黑如夜。火山上部大约失去了700亿吨物质，整个坦博腊镇葬身海底，确实称得上天昏地暗，山崩地裂。 1983年8月27日苏门答腊和爪哇岛之间的喀拉喀托火山发生了剧烈爆发。它所抛出的无数火山尘埃在好多年里使得天空中的晚霞变得格外灿烂瑰丽。火山爆发在岛上炸成一个深约300多米的大坑。由于一大股海浪突然灌进火口，引起了骇人的轰鸣声。这声巨响远至澳大利亚也能听得见，它被认为是有史以来地球上从未有过的最大响声。所以人称这次火山爆发是“声震一万里，灰撒三大洋。”其声势纵然用“雷霆万钧”等词句加以形容，也感到意犹未尽。 |
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四、地震提供的证据
关于地震的成因，正统的观点认为：地震都发生岩层或岩体中，在岩体受力变形时，固态的岩石会产生弹性变形，把能量积累起来；当岩石的弹性变形超过固态岩石的弹性限度时，就会在那里发生断裂或断裂带，产生地震断层。地震断层的存在是发生地震的必要条件。地震断层破裂时，断层面相对的两边各自回跳到其平衡位置，将积累在岩石中的的能量急剧释放出来，从而引起地震。 从全球的角度来看，如果地球膨胀，地壳水平方向之间有相互伸长的趋势，从而会产生一种张力，也就是一种拉力。如果地球收缩，则地壳之间产生的是一种压力。我们知道，岩石的抗压能力比抗拉能力要大得多。例如花岗岩的抗压强度是抗拉强度的40倍左右。因此，如果地球膨胀，比较容易将部分地壳拉断产生断裂或断裂带而发生地震。如果地球收缩，产生地震要困难得多。很多地震震后都会在地壳中产生裂缝，这就充分说明地震主要是地球膨胀所产生的。当然，不同的大陆板块在碰撞时也会相互剪切将某一地层剪断。但是，大陆板块的碰撞也可以归结于地球的膨胀。这个问题我们后面还会详细论述。 为了让人们了解地震的威力和破坏作用，特将人类记录到的于1960年发生在智利的一次8.5最大地震描述如下。 1960年5月21日至6月22日，在智利南北长1400千米的沿海狭长地带，比较大的地震至少发生了225次，其中3次超过8级，10次达7级以上。地面上到处出现大裂缝，冒水喷沙的沙丘绵延几千米，13万平方千米的土地沉陷了两米。大地震引起的海啸几起几落，持续了半天多，从首都圣地亚哥到芒特港，沿海的房屋建筑，港口以及准备外运的矿石，几乎全都被奔腾扑来的近乎垂直的八九米高的巨浪卷进海里。地震还使瑞尼赫湖区发生3次大滑坡，几千万立方米的泥石滚进湖里，湖水四溢，淹没了湖东的大片土地。震后47小时普惠火山爆发，火山灰和水汽喷到八九千米的高空，持续好几个星期。震区几十万幢建筑物遭到破坏，百万人无家可归，损失之大，亘古罕见。有意思的是，这次智利大地震引发的海浪，竟以每小时650千米的速度横越太平洋，袭击了夏威夷群岛，甚至跑到15000千米以外的日本行凶作恶，使上千所住宅被冲毁，两万多公顷良田被水淹，10万人无家可归。 五、地球膨胀的观点 地球膨胀的问题，历史上早就有人研究。现将支持地球膨胀的观点简单扼要地综合如下： 林德曼在1927年最早提出地球膨胀学说。他认为大陆漂移来自地球的不断膨胀。 1933年，希尔根伯格根据大陆可以拼合为一个球面的情况，认为地球在其开始时很小，后来由于地球的膨胀，体积急剧增大，地壳受到拉张而破裂，并逐渐分离形成各大陆。1935年他更进一步具体提出，早期的地球半径只有今天地球的一半。 1935年，霍姆根据天体演化观点提出地球的原始半径仅为5430千米，后来，由于地球膨胀使其赤道半径成为现在的大约6378千米，并且由于膨胀作用而使地壳发生破裂，认为红海就是这种作用的早期产物。 卡莱在1958年用古地磁的方法得出早期的地球半径比今天地球半径的一半还小的结论。希尔根伯格得到更为具体的结果：在两亿年以前，地球半径的平均增长率为每年0.17厘米；在这之后膨胀加速，达到每年11厘米。 首先提出有一条环绕全球的大洋中脊和裂谷体系的希曾，在1960年强调指出，地球在不断地膨胀着，膨胀力使得大陆花岗岩破裂成若干分离的大陆地块，大洋中脊轴部是地壳的最薄和最年青部分。 1979年初英国地球物理系与地质系联合会议重新探讨了地球是否在膨胀的问题。会上，澳大利亚塔斯马尼亚大学的S•卡里指出，地球是以指数形式膨胀着的，这种膨胀仅在近2亿年方能辨察出，现今地球半径的增长率是每年5—6厘米。 英国自然历史博物馆的H•阿文从绘制的一系列地球样图中看出，至少在近2亿年内地球确实在膨胀着。 膨胀说认为地球长期以来一直在膨胀着。其依据是大西洋两岸形状的相似性，认为地球表面的主要构造特征是大裂谷拉张构造，从而提出大洋的形成是地球体积膨胀导致地壳拉张破裂的结果。 苏联科研人员认为，自从地球作为一个宇宙体出现之后，其体积不断增大，到目前为止，地球半径已增长了1／3。不久前，他们记录到了各大洋边界的扩展，从而进一步肯定了关于地球半径逐渐增长的论点。他们认为大洋底部的扩展是由于地球深处大量物质向上涌溢，推展大洋底部的地壳。 在第一节结束的时候，我们提出这样一个问题：如果地球的确在膨胀的话，它为什么会膨胀呢？这种非同一般的能源从何而来？有什么物质在地球的内部生成？ |
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宗荣：
从地球膨胀地观点来看，一定有物质在地球的内部生成。但是单纯这点证据是不够的。还必须找到更多的证据才行。 黄宝： 生成什么物质呢？一定不能信口开河。 葛兴： 这不是信口开河的事，从种种迹象来看这是事实。由于地球太大，又没有精确测量地球质量的仪器，只能从长年累月的累积中才能有所发现。例如我们从大陆漂移、海底扩张和板块移动中也能得到同样的结果。详细叙述如下： 一、大陆漂移 大陆漂移说现已广泛为人们所接受。因为大陆漂移和天体演化有着必然的联系，所以，我们先简要地介绍一下大陆漂移说。 1910年，德国地球物理学家魏格拉在观察世界地图时，对大西洋两岸海岸线的相似性及对锯齿状吻合关系感到有某种因果关系。之后他通过地貌、大地测量、地球物理、地质、古生物及古气候多方面的论述，在1906年和1912年发表了《大陆漂移说》和《海陆的起源》,提出了大陆漂移说。 魏格拉认为大约在石炭纪后期，现在的各大陆曾连在一起，后在地壳比较脆弱的地方分裂。所分裂的大陆块由东向西，又由极地向赤道漂移，彼此间逐渐远离，形成现在的大陆分布。 大陆漂移的证据主要有以下几点： 1、大陆边缘形态的拟合性 大洋两岸大陆岸线的相似性说明两岸大陆可能互相连接过。如南美东岸的直角突出部分（巴西）与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾，直观上可以拼合成一个整体。 1965年，英国地球物理学家布拉德，选用大西洋两岸大陆坡中点等深线作为拼合线，用计算机技术，把它们拼合在一起，岸线重叠区和空隙区都很少，平均误差小于1度。 2、地质构造的延续性 人们从地质考察中证实，大西洋两岸的地质构造是对应连续的。例如非洲一边的20亿年左右的片麻岩地盾及5亿年的褶皱带连同它们之间的分界线，在巴西圣路易斯附近海岸完全对应一致。 3、地层层序的一致性 南极洲、非洲、澳大利亚、南美洲、印度和马达加斯加，现在远隔重洋，但各大陆古生代、中生代的地层岩石及古生物群都是相同的。地层柱底部普遍为一冰渍层和冰水漂砾层。 4、古生物种属的相似性 在南极洲、非洲、澳大利亚、南美洲和印度等地区发现了一种生长于寒冷气候条件下的舌羊齿属植物群化石。说明这些陆块原来是一个位于寒冷地带的整体陆块。古脊椎动物也有类似的情况。 5、古冰川与古气候的吻合性 南极洲、非洲、澳大利亚、南美洲、印度和马达加斯加等地区，在石炭纪至二叠纪发生过广泛的冰川作用，都保留有清楚的古冰川遗迹。这种古气候反常的现象，海陆固定论是不能给予合理的解释，如果大陆漂移，则就是合情合理的了。 大陆漂移说可以说是一波三折，回顾一下它的坷坎经历是发人深省的。 《海陆的起源》这本书既非诗人说梦，也不是天方夜谭，书中所罗列的事实是有力的，思维和逻辑也是严谨的。但是，它与传统观念是对立的。在当时，一些人热烈赞同魏格拉的主张，另一些人则坚持传统观念，认为大陆漂移说不过是一派胡言。这就在大地构造领域里形成对立的两大学派，传统的海陆固定论和新生的大陆漂移说。 传统的固定论在受到大陆漂移说的猛烈冲击之后，自然不会善罢甘休，它开始寻找突破口向大陆漂移说反扑过来，终于找到大陆漂移说中的一个问题和一处致命弱点。这就是大陆漂移说认为硅铝质的大陆地壳在硅镁质的海洋地壳上漂移。这当然是有问题的和错误的。当时，人们提出，深沉的大陆究竟为何会一漂几千里？驱动大陆漂移的力的来源又在哪里？魏格拉提出的地球自转离心力和潮汐摩擦力由于太小，很快就被否认。其实这一问题即使在今天也仍然没有解决。 在传统势力最盛行的美国，1926年11月在纽约召开了一次讨论大陆漂移的会议，魏格拉本人也参加了，除少数人支持大陆漂移说外，许多北美人士都板起面孔，大加贬斥，使得魏格拉十分难堪。他甚至在人格上也遭到非议。从此，数十年内，几乎没有一个北美地质学家认真地考虑过大陆漂移的可能性。 在50年代，正当大陆漂移说濒临覆灭的绝境时，古地磁学异军突起，为大陆漂移说平反昭雪。因为根据化石磁性得出的各大陆的古纬度，与魏格拉当年根据古气候推断出的石炭二叠纪联合古陆的古纬度相当吻合。这就说明，魏格拉并没有错，而是反对他的人错了。 说来也是巧合，魏格拉的大陆漂移说首先是遭到大批地球物理学家的攻击以致逐渐凋落；而后来，恰巧是地球物理学家的努力，使它得以东山再起。当年反漂移说的首领杰弗利斯在英国，此时使大陆漂移说复活的古地磁学恰好又源于英国。 在这里我们自然会提出同样的问题,深沉的大陆究竟为何会一漂千里？驱动大陆漂移的力的来源又在哪里？ |
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二、海底扩张
地球表面约71%的面积为海洋，要认识地球的整体构造，不了解海洋地质构造，将是非常片面的。 人们通过海底测探、侧扫声纳和深海钻探等手段，已大致了解海底的地形。 洋底最惊人的发现要算纵贯各大洋中部的中央海岭，也称为海洋中脊。通过海洋地质考察，所有的海洋中脊都贯通连接在一起：从北冰洋开始，呈“S”型穿过大西洋中部，绕过非洲的“好望角”与呈“Y”字型的印度洋中脊的西支相接。北上的印度洋中脊进入亚丁湾和红海后，又与“东非大裂谷带”相连。印度洋中脊的东南一支，向东延长，与太平洋中脊相接。东太平洋中脊穿过加利福尼亚湾，直插北美西部。而北冰洋中脊，经过南折，最后没于西北利亚之下，远达贝加尔湖。 在海洋中脊的高峰处往往有一个中央裂谷，这里地壳很薄，大约只有3—5千米。其下紧连地壳的是地幔，这里存在一个由熔岩构成的软流层，软流层在高温高压下，往往以中央裂谷作为出口，喷发出来，冷却后就成为新的大洋壳。原来的海底则向两侧扩张。由于大陆下有很深的“大陆根”，当海底扩张到大陆后，就俯冲入“大陆根”之下的地幔中，形成海沟，并逐渐熔化消失。这就是海底扩张。 因此，大洋地壳产生于大洋洋中脊的中央裂谷，消失于“大陆根”处。据估算，大洋底的扩张速度大约为每年1—10厘米。如果以每年5厘米计算，宽度为15000千米的太平洋洋底，只要1.5亿年就可以更新一次。 同时，我们也知道，大陆硅铝质地壳不是在大洋硅镁质地壳上漂移，而是和大洋地壳一起在地幔的软流层上漂移。 由熔岩构成的软流层从洋中脊裂谷口喷发，冷却到居里温度以下时，必定会受到沿当时地磁场方向的磁化。由于地磁场的南北极曾多次转换，就会在洋中脊两边的大洋地壳中形成周期性的磁条带。这种磁条带会随着海底扩张，以洋中脊轴线为中心不断地向两边延伸，而且洋底壳的年龄也大致与洋中脊轴线的距离成正比。海洋探测的结果完全证实了这一点。这就有力地证明了海底确实在扩张。进一步的研究表明，整个地壳沿洋中脊裂谷和大陆裂谷分成若干个板块，一般认为可分为6大坂块。这就是板块构造了。 显然，从整个地壳破裂成若干板块和有些板块裂缝中不断有熔岩喷发这一事实，也是有利于地球膨胀，而不利于地球压缩的。因为破裂的若干板块可以用地球膨胀龟裂来解释，用压裂则很难解释。 人们认为：大陆漂移、海底扩张和板块移动的能量可能主要是通过地幔对流供给的。大洋中脊是地幔对流上升的地方，洋底自中脊顶部形成后，向两侧移动，逐渐变冷，最后在海沟处沉没到地幔中去，在地幔深处加热变软后反流回海洋中脊下面。这就是地幔对流。 地幔对流说仍然存在着许多疑问。1、作为对流发散的大洋中脊，被一系列大断裂错开，圆滑的对流如何能在彼此错开的各个中脊段上发生？2、当三条中脊相接或中脊与海沟相交时其下面发生什么样的对流？3、板块移动时，对流如何跟着移动？4、最新研究表明，软流层的低速带在大陆之下似乎并不普遍存在。地震层析也没有发现全球性的670km深处的地幔有显著性的不连续性等等。 尽管人们不再怀疑大陆在漂移、海底在扩张和板块在移动，但是它们运动的驱动力迄今为止还没有一个令人满意的解释。仍然是地球科学中一个悬而难决的问题。魏格拉曾经说过：“漂移理论中的牛顿，还没出现。”我们不禁要大声疾呼：“地壳驱动力中的牛顿，您在哪里？” |
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三、板块移动
60年代末，一些科学家提出了比大陆漂移理论更加完善的板块构造学说。板块学说认为，地壳上的由坚硬岩石组成的岩石圈并不是一个完整的、没有缝隙的整体，而是有几处明显的裂缝，整个岩石圈形成了六大板块，(另一说为八大板块)它们是欧亚板块，太平洋板块，美洲板块，非洲板块，印度－澳大利亚板块，南极洲板块。这些板块漂浮在不断流动的地幔上，如同漂浮在水中的木筏一样。板块随着地幔的变化，而呈现出有规律的变动。板块与板块交界的地带，地壳比较活跃，有较多的火山和地震发生。在地质史的长河中，这些板块处于不断的分开与合并之中，3亿年前，这六大板块合在了一起，之后，又开始分开，于是形成了今天五大洲的地貌。 四、板块移动的驱动力是什么？ 限于观测和实验条件，应当承认，关于板块的驱动力问题至今尚未获得圆满的解决，这是板块构造学说发展的致命弱点之一。因此，目前众说纷纭，占优势的说法是地幔物质的热力对流作用，这一观点是沿用美国科学家赫斯对海底扩张动力的解释。地幔物质的热对流观点认为，大洋中脊是地幔流上升的地方，这些地方因地幔的上升流导致板块分离，在海沟、地缝合线和造山带部位的地幔物质下沉，这些地方因地幔的下降流而引起板块汇聚，地幔物质的热对流犹如一个巨大的传送带，板块则象传送带上的行李或乘客，它被地幔物质的热对流“驮着”运动。 地幔对流并不能形成大规模板块运动的驱动力，因为地幔是一种粘性较强的熔岩，带有一定的流动性。而地壳是固体，在地壳的压力作用下，流动性的地幔会象流体那样，同一深度的压强应该是相同的，不会产生流动。至于热对流，由于熔岩是很稠的，对地壳的冲击力也不足以撕裂地壳。因此，板块运动的驱动力必须另有原因，我们以后会详细谈到。 |
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黄宝：
你一连用了很多为什么，说明你对大陆漂移的力也是不清楚的。不过这是一个世界难题。用地漫对流一时也难以解决问题。 葛兴： 1938年，爱因斯坦在《物理学的进化》中说：“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。” 科恩在《科学中的革命》一书的第二十九章中，以大陆漂移和板块构造说为题，反复提到大陆漂移的力到目前为止仍然没有解决。他说： 20年代，魏格拉观点的主要支持者之一是瑞士诺伊夏特地质学院的创始人和院长埃米尔•阿岗德。1922年，在第一次世界大战结束后的第一次国际地质学会议上，阿岗德勇敢地站出来支持魏格拉提出的“亚洲板块构造”的基本思想，阿岗德不仅收集并整理了大量支持魏格拉学说的论据，而且在划分魏格拉的“运动说”和传统的“固定说”的界限方面作了有益的工作。他宣称，“固定说不是一种理论，而是对几种粗糙理论的消极拼凑”。尽管阿岗德确定无疑地赞成“运动说”并列举了支持这个学说丰富且详细的证据，但他不得不承认：“对产生大陆漂移的力，目前我们还一无所知” 魏格拉假说在诸多方面招致反对。首先，它直接反对几乎所有地质学家和地理学家的传统思想。这些人从懂事时起受到的一直就是旧有理论的教育，这种理论认定大陆是静止的，地表是固定不动的。大陆漂移说则认为，陆地之间存在一种相对的横向运动。这个大胆的设想就像伽利略时代的哥白尼学说一样，在世人眼中是荒谬的“异端”。其次，新的假说认为，对于最肤浅的观察者来说，地球显然是刚性的，而事实并非如此。不过，魏格拉的假说也由此带来了新的问题，正如地球物理学家哈•杰弗里斯等人很早就指出的，大陆漂移似乎需要巨大的、几乎无法想象的动力，它远远超过魏格拉本人提出的潮汐力和极地漂移力。争论的焦点似乎可以用形象的语言加以描绘：“脆弱的陆地之舟，航行在坚硬的海床上”。一般人都认为，这显然是不可能的。 魏格拉认为，大陆漂移的两个可能的原因是：月亮产生的潮汐力和“极地漂移”力（pohlflucht），即由于地球自转而产生的一种离心作用。但是，魏格拉懂得，大陆运动的起因这一难题的真正答案仍有待继续寻找。他在他的著作中写道，大陆漂移理论中的牛顿还没有出现。他承认，“漂移力这一难题的完整答案，可能需要很长时间才能找到”。 大陆漂移说至今已近一个世纪了。地球为什么会膨胀？大陆为什么会漂移？海底为什么会扩张？板块为什会移动？这一连串的问题至今仍然没一个令人信服的答案。这一问题太难了，因为这一问题不但涉及到地球上的大陆和海底的方方面面，大陆和海底的构造不是人们短时期能了解和测量到的。而且这一问题还与所有的星体的演化有关。只有掌握了星体的演化的全过程，这一问题才能迎刃而解。 |
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我们在前面用了很多事实证明了大陆在膨胀。如果因为地球内部不断地有某种新的物质生成，地球内部的压力就会不断地增大，最终必然会将地壳胀裂。就象不断地向篮球中打气，最终必然会使篮球胀破的道理是一样的。地壳被胀裂的力恰好是水平力。从许多事实来看，地壳被胀裂是有道理的。现在就对这一问题深入讨论如下。
如果地壳是被胀裂的，胀裂的地方一定是地壳最薄的地方。事实上正是如此。人们发现所有的大洋中间都连续分布着洋中脊裂谷带，这里地壳最薄，大约3－5千米，地壳正是从这里被胀裂而形成洋中脊裂谷带，炽热的岩浆在这里被挤出，冷却后形成新的海洋地壳。岩浆的不断溢出像传送带似的带着裂缝两边的海洋地壳以相同的速度向两边扩展，在遇到大陆地壳后，下沉并钻进地幔中。整个海洋地壳大约每隔两至三亿年就要更新一次，这就是海底扩张的根本原因。大陆底下的海洋地壳则会驮着其上的大陆板块一起漂移，这就是大陆漂移的根本原因了。 由于地球内部不断有新物质生成，使地球内部压力不断增大，其体积也会不断地增大。地球体积的不断地增大，地球的表面积也会随之增大，但地壳是固体的，它的表面积是不会随便增大的。地球的表面积增大的趋势，必然会使地壳处于一种拉张的应力状态，这就是大陆漂移的力。 现在的关键问题变成了地球内部是否不断地有新物质生成？新生成的是一种什么样的物质？ 在天文学上，人们根据光度定出的质量总比根据力学定出的质量要小得多。因此，一定存在着大量有力学效果而不发光的暗物质。例如，根据星系周围的物质转动曲线，发现宇宙大尺度范围内存在暗物质。计算表明，银河系的总质量至少比光学区的质量大10倍，即银河系的质量中至少有90%是属于暗物质。我们假设这些暗物质是在空间中高速运动着的各向同性的比电子层次还小的粒子，它们能与原子核和电子发生碰撞。虽然目前还不能直接探测到这些暗物质，但是这些暗物质对星体的长期作用还是会显露出来。暗物质对星体有两方面的作用：其一是在物质之间产生万有引力，其二是在天体演化中产生巨大的动力。 很自然，这些暗物质在通过地球时将有一部分被俘获，同时暗物质的运动速度比地球物质分子大，其中有一部分在碰撞过程中把动能传给了地球，地球会不断获得这些暗物质和它们的动能。由于俘获暗物质，地球的质量在不断地增加。随着地球质量的增加，地球俘获暗物质的能力又在不断地增强，因此，地球的质量是以指数的形式在不断地增加着。 地球对暗物质的阻碍作用使得暗物质的速度不断变慢，当速度小到某一限度，暗物质中有一部分会在地球内凝结成最简单的元素——氢。由于氢原子是一个一个地生成的，这一个一个的氢原子还没有来得及结合成氢气，因而是原子氢。原子氢的化学性质极为活泼，它在地球内部高温高压的条件下可发生一系列的热核反应。这些热核反应都是能释放巨大能量的。这些具体的核反应我们暂不深入讨论，以后在适当的时候再进一步说明。 一方面，随着地球内部质量的增加，地球内部的压力在不断地增大；另一方面，当地球从外界所接收的能量和热核反应释放的能量大于其向外散发的能量时，其内部的温度就会越来越高，压力也会越来越大。在某一地质时代，当地壳抵抗不了地球内部压力时，其最薄弱的地方就会胀裂，炽热的岩浆就会从这些裂缝中喷发出来。岩浆泄出后，地球内部压力会随之减少，岩浆会逐渐停止溢出，裂缝中的岩浆冷却凝固后形成新的海洋中脊。 随着地球不断地从空间俘获暗物质，这种胀裂的过程就会反复地进行着。由于裂缝中新形成的岩石，因其厚度仍然较薄，强度也仍然较小。这些冷却的岩石很容易被重新胀裂（或者干脆就是一个活动的永久裂谷带）。因此在海洋中脊处会不断形成新的海洋地壳，原来的海洋地壳就会被挤开沿海洋中脊向两边运动。海洋地壳运动到了大陆边缘，会受到大陆地壳的压力向下倾斜，钻入大陆地壳底下，在大陆边缘处形成海沟。同时，大陆尖硬的边缘会象“刨刀”一样 ，将海洋地壳表面疏松层刨去，这层疏松的海洋地壳会象“刨花”一样顺着大陆坡边缘上升而堆积成岛弧。大陆底下的海洋地壳则会带着其上的大陆板块一起漂移。 地球上存在许多条海洋中脊，不同的海洋中脊所驱动的海洋地壳和其上的陆壳会相遇而发生碰撞，此时它们会根据各自受力情况改变其运动状态。 这一过程已得到古地磁的证实。岩浆的温度在岩石的居里点（约400－580℃）之上。因此岩浆是不带磁性的。当岩浆顺着海洋中脊裂缝溢出冷却到居里点以下时，其中磁性物质便被当时的地磁场磁化而获得与当时地磁方向一致的磁性。在不断胀裂的长期过程中，地磁场的极性曾多次倒转，结果就在海洋中脊两侧形成了极性不同的磁条带。这些磁条带记录着海洋地壳的年代信息，完全和大陆漂移及海底扩张的观点相吻合。 根据地震波的测量结果，地球表面岩石圈的平均厚度约为33千米。仅占地球半径的0.5%，地球所俘获的暗物质和其释放能量的过程，主要发生在岩石圈以下。因此，地球膨胀、大陆漂移、海底扩张和板块移动的动力，是同一种动力。它来自于空间暗物质的动能以及它们在地球内部生成原子氢以后进行热核反应所释放的能量，显然，后者是主要的。 从这里可以看到，我们不但合理地解释了大陆漂移的力，而且用地球内部不断生成原子氢及其以后进行热核反应所释放的巨大能量，同时也解决了地球膨胀、大陆漂移、海底扩张、板块移动的力以及火山爆发和地震等地质演化的能源问题。 |
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宗荣：
你在讨论万有引力时说过，这种暗物质其实主要是正负电子对。在天体内正负电子对减速结合成物质，放出其自由能，然后物质接收各种能量而离解成正负电子对。必须承认，这一假设有一定的道理，但是我们目前还不能接受这一假设，因为你目前还不能够用试验来证明这一假设。 葛兴： 你说得对。物理学是一门试验科学，任何假设必须由试验检验。但仅仅由试验室来试验是远远不够的，因为任何试验室都达不到恒星的条件。所以对于恒星的演化必须主要靠逻辑推理。 我们提到，地球对正负电子对的阻碍作用使得正负电子对的速度不断变慢，当速度小到某一限度，正负电子对会在地球内凝结成最简单的元素——氢。由于氢原子是一个一个地生成的，这一个一个的氢原子还没有来得及结合成氢气，因而它们必然是原子氢。原子氢的化学性质极为活泼，它在地球内部高温高压的条件下可发生一系列的热核反应。这些热核反应都是能释放巨大热能的。 如果这些热核反应真的能进行，那么，具体的说是那些核反应，反应物和生成物又是什么呢？下面我们就详细地讨论这一问题。 人们早知道氮和氧分别约占大气成份的78%和21%，其它各种气体只占大气成分的1%。和大气中其它气体相比，氮和氧是非常特殊的。 地球表面的水则更多了。地球的固态表面（即地壳）的一部分被浩瀚的大洋覆盖着。有人曾这样计算过，如果把地球上所有的山峰、沟坡夷为平地，或者假定地壳是一个理想的球面，那么，围绕地壳的海水层厚度，大约为2750米。地理学家们说，地球表面约有70.8%为海水所覆盖。一位美国宇航员从外层空间瞭望地球后，开玩笑说，我们的星球起错了名字，它应该叫“水球”，而不是地球。 地球上这么多的氮、氧和水如果没有不断的补充来源是不可思念的。不然的话，各种物质，各种气体的成分应趋于平衡，不会有太大的差别。 地球上的氮、氧和水是从那儿来的呢？这是一个人们十分关注的问题。 1938年，美国核物理学家贝特发表了氢通过碳——氮——氧循环而聚变的论文。这篇论文给加州理工学院凯洛格实验室的核物理学家以极大的刺激，因为他们一直在从事这一课题的研究。年轻的福勒从1933年起就在这里研究碳——氮——氧循环中的第一个反应，进行碳核捕获一个氢核形成氮同位素核氮7的实验，还测量了碳核和氮核受质子轰击的作用截面。他们的实验研究定量地给出核反应中释放的能量，提供了检验碳——氮——氧循环可行性的实验依据。 在碳——氮——氧循环中首先由碳核和一个质子碰撞，质子打入碳核使之变为氮的同位素 N(7,13),它是放射性的，很快放出正电子和中微子形成碳的同位素C(6,13),它和质子反应生成氮核。新的氮核和质子相碰撞形成氧同位素O(8,15), O(8,15)也是放射性的，它放出一个正电子和一个中微子后衰变成氮的同位素N(7,15);最后，N(7,15)和一个质子碰撞形成碳核和氦核。 这一系列的反应都是放热反应，因此，只要有足够多的质子，就可以成为稳定的能源。碳——氮——氧循环的结果是4个质子合成一个氦核，同时产生2个正电子、 2个中微子和3个光子，释放出25.03兆电子伏特的能量。参与反应的碳元素在核反应前后没有发生任何变化，而氮、氧同位素只是在中间过程中产生又消失。 他们认为，只有在1500万开以上的高温条件下，碳——氮——氧循环核反应才能有效地进行。因此，只有在比太阳质量大很多的恒星上，这种核反应才成为提供能源的主要途径，实现由氢到氦的聚变。 如果认为暗物质在地球内部不断地生成的是原子氢，原子氢的化学性质象原子氧一样非常活泼，使得碳——氮——氧循环的核反应除了最后一步外都能进行。于是我们就用原子氢非常活泼的化学性质，解决了核反应能进行的条件问题。为什么最后一步核反应不能进行呢？这是因为核反应如能进行，必然有氦生成，但在地球的大气中氦的成分太少了。 由于前几步的核反应中有N(7,13)、N(7,15)和 O(8,15)。因此，在碳——氮——氧循环核反应的过程中间阶段，有氮和氧的同位素生成，不稳定的氮和氧的同位素最终会衰变成稳定的N(7,14) 和O(8,16)，它们会自动生成氮和氧的气体N2和O2，同时两个原子氢也会结合成H2。氢和氧也会在高温的地壳中燃烧而生成水。氮、氧和氢的气体和水会在地壳里扩散，扩散到了海洋中脊裂缝中就会逸出。水会补充到海洋中。氮、氧和氢则会补充到大气中。由于氢是最轻的气体，它很容易从最顶层的大气逃逸到大空中。 因此地球上的氧、氮和水是从地底下冒出来的。 |
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人们发现火山爆发物中有大量的水蒸汽。尽管证据表明火山的水蒸汽主要是来自于地面水，但其中也有少量的“初生水”。既然火山的水蒸汽中有少量的“初生水”，那么从海洋中脊裂缝中逸出“初生水”就会更多了。正是这些“初生水”构成了海水的真正来源。
氮、氧、氢和水会在地壳里生成和在海洋中脊裂缝中逸出的观点正好能驳斥勒皮雄反对地球膨胀的观点。 1968年，勒皮雄根据洋中脊走向和扩张速度的分布情况，驳斥了地球膨胀说。他认为，从洋中脊的走向来看，大洋中脊多数是近南北向的，很少呈东西走向，可见，东西向的扩张量远大于南北向扩张量。而大西洋和北太平洋的扩张赤道很相近，这里的扩张量比别处又要大得多。如果这些扩张果真是地球膨胀引起的话，那么1000万年来的扩张即能引起地球不同方向半径相差500公里。这样，地球将膨胀成为一种奇特的形状，它绝对不可能保持现在这样近似的球形。 其实，勒皮雄的驳斥是没有道理的。因为造成地球膨胀的是新生成的氢、氧、氮和水，肯定不可能是新生成了岩浆，它们膨胀出来后不过是气体和液体，气体和液体怎么会影响地球的形状？相反，正好是地球的膨胀能正确地解释当今地球的形状。 大洋中脊多数是近南北向的，很少呈东西走向，可见，东西向的扩张量远大于南北向扩张量。如果的确是这样，地球的赤道半径就应大于极半径。事实上正是如此。1980年，国际大地测量和地球物理学会公布：地球的赤道半径为6378.137km，地球的极半径为6356.752km，赤道半径比极半径大21.385km。 进一步的观察，我们就会发现，向北漂移的大陆比向南漂移的要多。因此，地球的几何中心不在赤道平面，而应偏北。同时北半球应较细长，南半球较粗短。事实上也正是如此，地球北极半径比南极半径约长40m左右。 可以认为地壳的体积是基本不变的。在大洋中脊处板块的张开，势必由某种地球表面的消失或压缩所补偿。也就是说，在全球范围内，分离型边界板块的增生必定为汇聚型边界板块的消亡或压缩所补偿。 地球在不断地升温，不仅地球表面的气温在明显地升高，而且地核的温度也在升高。 美国科学家通过金刚石和钻枪模拟地核压力的试验，得出地核的温度为6880℃，而不是以前曾经认为的2700℃-3700℃。同时，经试验表明，大陆漂移的动力热源也来自地核，也不是以前认为的地核上面的地幔。因此，地核内部产生的巨大能量，用地核进行热核反应来解释，也是非常合理的。 |
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黄宝：
你的很多观点都很牵强，事实胜于雄辩。臆想这玩意儿最省力也最容易出错。 葛兴： 臆想是指没有任何根据的胡思乱想，这当然是最容易出错的地方。问题是有很多东西人们一时弄不清楚，只好去推理，这就难免有出错的时候。特别是物质是由正负电子对组成的，人们在未发现正负电子对以前便假设物质由所谓的夸克组成。 越来越多的科学家已经认识到分科太细的弊端，解决大的科学难题、谜题迫切需要多学科的综合与融合。巧妙的多学科综合与融合也是一种创新，而且是更重要的重大原始创新。经过多年艰难曲折的多学科交叉原始创新研究，在科学前沿整体化汇聚研究进程中，巧妙地综合考察天体物理、宇宙线物理、天文地层学、地质学、矿物学、古生物学、古海洋学、原子分子物理、天体化学等许多前沿学科互相关联的观测实验科研成果，迟早总会认识到真理。 这里来讨论一下煤的形成。 人们普遍认为，煤是由植物变化而来。因为在煤层中，可以找到植物纤维，甚至木块。植物是如何成为煤矿的呢？目前的推论是： 在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里，长满了各种高达的树木（可高达30米以上）。当高大的树木倒下以后，被水淹没了，造成了倒木和氧隔绝的情况。随着倒木数量的不断增加，最终形成了植物遗体的堆积层。这些古代植物遗体的堆积层渐渐形成了泥炭层，这是煤的形成的第一步。 由于地壳的运动，泥炭层下沉了。泥炭层受到地热的作用变成了褐煤。 褐煤进一步变化，逐渐变成了烟煤或无烟煤。 以上的推论中有如下难以令人信服之处： 第一步不容易经得起推敲。当树木倒地后，或倒进水中，一段时间后都会成为现存植物的养分，被肢解。而且有机层土壤的厚度一般都只有一米左右，不超过三米，就是在湖泊中，向下深挖三米一般便是坚硬的无机土层或岩石。古代陆游都知道“零落成泥碾作尘，只有香如故”。也就是落地的植物体都会被分解掉，差别只是时间而已。 第二就算泥炭层能形成，泥炭层又是如何下沉，接着又有另一层跟着下沉呢？很多的煤层厚达3米到10米。 第三，目前根本就找不出这样的泥炭层。如果有所谓的泥炭层，那么这泥炭层也应该有一定的燃烧值，就算很低。目前人们在湖泊低洼处能找到的泥层，人们只能称之为沃土，一点燃烧功能都没有。人们也不可能把此处的泥土进行高温高压后得到煤炭之类可以燃烧的东西。但我们知道，木可以直接经高温后变成炭。 在煤的形成中，有两个值得注意的事实：全世界各地均有煤，而且形成的年份也都是惊人的一致。 煤与木的燃烧值不一样，其比例大约是1比10，也就是十吨木材才能形成一吨煤。 因此我们可以想象，一个三米厚的煤层要有30米厚的木材，经过高温高压形成煤。10米厚的煤层需要有100米厚的木材堆积。是什么力量可以把如此巨多的树木聚集在一起而形成一个煤田呢？ 同时，树与树之间不可能一点沙土都没有，但是煤层是很纯净的，一点也看不到有任何沙土的痕迹。 |
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那么，煤到底是怎样形成的呢？其实，煤的形成与植物无关，是由正负电子对在较大的天体内减速凝结而形成中子和质子，中子、质子和电子在一定的温度、压力和催化剂等条件下生成煤。
以下是就煤形成的疑问做一个简单的回答： 1．形成的煤里为什么大部分没有树根？ 是因为煤的形成与树无关，所在煤里根本就没有树根。 2．为什么煤有叶脉和小树枝，大树枝的发现以及动物尸体化石的发现？ 这些问题跟化石的形成相关，形成煤的地方恰好有叶脉、小树枝、大树枝和动物尸体。 3．石油和煤怎么会形成在不同的地方？为什么大油田附近没有大煤田，大煤田附近没有大油田？ 主要是煤炭是固体，可形成于任何地方，石油只能够形成于储油的地方，它们一般不可能同时满足。也就是在同一地区一般就不可能出现大煤田和大油田这种情况。 4怎么会有那么多煤层？ 只要满足煤的形成条件,分层也就很容易理解。 5．煤质为什么会有所不同？比如有烟煤和无烟煤。 这是因为煤的形成条件不同。 6为什么煤的埋藏深度远远浅于石油？ 因为石油是液体，具体只有很深的地下容易储藏。 7．山西的煤层有几十米的，而且有很多层，煤层最大的煤田有上百平方公里，整个山西下面都是煤。 这说明山西这个地方在某个历史时期限煤的形成条件很充分。 其他关于煤的形成说大概有以下几种：森林大火说、陨石浓烟说、陨石冲击说、洪水冲积说和地壳变动说等。但是它们都经不起分析，不能自圆其说。 有一种办法能够检验这一成煤说。只要在没有生命的天体上挖出了煤就可以了。例如在月球上有煤。 以下是在网上下载的一幅照片。照片由美国宇航局的月球勘测轨道器拍摄，暗淡物质沿月球迪奥芬塔斯陨坑北翼向下流动，形成山崩。照片顶部颜色更为暗淡的区域是环绕陨坑的平地。由于陨坑壁向下倾斜，直接将光线反射到月球勘测轨道器上，月表亮度相对较高。在亮度较高的区域，漆黑的物质似乎从陨坑壁上任意的点渗出。不同的矿物质以不同的方式反射光线，我认为山崩中漆黑的物质是煤。 |
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黄宝：
那就等到在月球上找到煤再说吧！恐怕最少也要50年啊！ 葛兴： 在月球上找到煤大概要50年，但是在木卫六上找到石油肯定不要50年了。 关于石油的成因，目前流行的理论是“有机生成说”。古代动植物尸体在低洼的浅海、海湾或湖泊中沉积下来 ，在温度、压力等因素的作用下，逐渐变成分散的油滴，这些油滴在压力作用下逐渐移到多孔隙的储油岩层(沙岩和砾岩)中，并聚集在一定的地质构造(如穹隆构造)之中，这就形成了油田。但这种解释有一个明显的漏洞：在地球上已发现的3万多个油田中，有8个特大油田占了全部储量的一半左右。如果说石油是由动植物演变而成的，那么就不会出现这种情况，因为生物在地球上的分布虽然不均衡，有的地方多，有的地方少，但绝不会造成如此巨大的差别。从石油的储藏位置来看，世界上已发现的油气藏有99% 以上产生在沉积岩中。更为有趣的是，许多油气藏与金属和非金属矿床相伴 ，在勘探金属矿时，有时会钻出石油；钻石油时，却发现了金属矿床。这一现象也是“有机生油说”无法解释的。同时，人们在许多油气田中又发现了大量的氦。氦-4一般含量占7%以上 ，更珍贵的是在油气中还有十万分之一的氦-3，而氦-3是物理学家公认的为核裂变后产生的同位素。因为有机物中和无机物中均不可能有氦气。更有甚者，新的科学发现也不支持有机或无机生油说。据美国宇航局科学家近年发布“卡西尼”飞船最新探测结果称，土星最大的一颗卫星土卫六表面湖海中的天然气和其它液态碳氢化合物数量惊人，初步探明，其油气蕴藏量是地球上已探明的石油和天然气总储量的300多倍。而土卫六表面的黑色沙丘，也是由有机大分子构成，仅仅沿赤道的沙丘里的有机物总量就超过地球煤炭总储量的几百倍。土卫六的表面温度是零下179摄氏度 ，被公认为不适合生命生存 ，动植物尸体又从何而来呢？ 其实，石油形成也与植物无关，是由正负电子对在较大的天体内减速凝结而形成中子和质子，中子、质子和电子在一定的温度、压力和催化剂及其它某种条件下生成石油的。不但煤和石油，类地行星和太阳系卫星上的很多物质都是这样形成的。这些反应很复杂，甚至涉及到冷核反应。我们就不深入探讨了。 |
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黄宝：
为了更好的了解表面地貌，卡西尼太空船在飞近土卫六时使用了雷达遥感测绘技术。传回的第一张图片就展现地表是一个复杂，崎岖与平坦并存的区域。这种地貌看来应该是由火山造成的。火山可能喷发出水和氨水。另外也发现了一些好像风蚀产生的条纹状地貌。还有一些看起来是已经被填平的冲击环形山，其中的液体可能是液态烃。湖中有或没有什么现在仍然无法确定。另有一些区域返回的信号看来，可能是固体或液体，但其他的解释仍然存在。说是碳氢化合物是可以的，但也没有证实，说是石油就不恰当了。 葛兴： 准确地说是碳氢化合物，石油只是一种比喻，当然没有证实。其实要证实也很简单，只要向土卫六发射一颗卫星就行了。这个问题暂时不讨论，我们先讨论太阳系内行星和卫星的演化。 地球非常显著的特点之一是地球具有全球裂谷系。正象大洋中脊上发育有大洋裂谷一样，大陆上也有裂谷发育，即大陆裂谷，它是发育于大陆地壳上的裂谷。大尺度观察，大裂谷是大陆表面上一条巨型的裂缝。规模大，延伸长，切割深。它可切穿整个岩石圈，同大洋中脊裂谷一样，大陆裂谷也是处于一种引张拉伸的环境。 大陆裂谷有许多条，最典型的例子是东非裂谷带，它南起赞比亚河下游谷地以南，自莫桑比克的贝拉港开始，向北延伸至马维拉湖，由此分为东、西两支裂谷带。整个裂谷带南北延伸跨过50多个纬度，长达6500km以上，宽50—60km。 大陆裂谷与前面提到的大洋洋中脊裂谷以及其它裂谷或断层遥相呼应，纵横交错，连为一体，成为地质构造上的一大景观。 从全局看，地球表面有这么多形似龟背的裂谷系，我们不得不说，地球恰似一个被胀裂的球。 如果仅从地球来看问题，可能有一定的片面性，有必要再把眼光扩大一些，了解一下类地行星的具体情况。这样就会全面一些。 根据已掌握的资料，地球内部的地质过程在其它有岩石圈的星球上普遍发生着：月球的质量只有地球的1/81.3，尽管如此，月球内部已经开始有类似于地球内部的活动。目前已经发现月球有一个很小的月核，在月球上发生着类似地震的月震，平均每年近千次，大多数在月面下800－1000千米处，属深源震。地震每年平均达几百万次,多发生在地面下几十千米至300多千米处，属于浅源震或中源震。探测发现，月球的岩石圈厚度约为1000千米，占半径的72.6%。 水星的质量为地球的0.05倍。1974年3月和9月、1975年3月，“水手10号”三次掠过水星表面，拍摄了大量水星表面照片。乍看上去，水星非常像我们的月球。可以看到几处貌似火山熔岩形成的地区。 火星的质量为地球的0.11倍。 在火星上，有迹象表明，至多在几百万年以前还有火山爆发，因为发现了火星上的一个名为奥林匹斯火山口，底部直径有600多千米，峰高25千米，在它周围有凝固的熔岩。 金星的质量为地球的0.85倍，阿雷西博射电望远镜显示了金星表面巨大的环状山脊，看起来就象火山口的边缘。一条长达1200千米的大裂谷自南向北穿过赤道。赤道南侧的平原地区还耸立着三座巨大的火山。一条宽1.8千米的熔岩流蜿蜒25千米。 水星、金星、火星尚没有星震资料，关于它们岩石圈的厚度，随着各人所用的资料和处理的方法不同，其结果也不相同。这里以Toksoz等的类地行星热演化模型为例，计算结果如下：如果取1000℃作为岩石圈底，水星和火星岩石圈厚度分别大于300和250千米，金星岩石圈厚约100千米，分别占它们半径的12.3%、7% 和1.6%。 需要特别强调指出的是，以地球为分界线，凡比地球小的行星和卫星都有岩石圈（或冰圈）。凡比地球大的行星就都没有岩石圈了！ 天王星和海王星的质量分别是地球质量的14.5和17.2倍，土星的质量是地球的95倍。天王星、海王星和土星都没有固态的岩石圈。 木星的质量为地球的318倍，在它表面存在着剧烈扰动的大气。苏联学者苏奇科夫和萨利姆齐巴罗夫在1982年发表意见认为，木星内部正在进行着热核反应，核心温度高得惊人，至少有28万度。而且还将变得越来越热，最终会变成一颗恒星。 |
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到达行星表面的太阳光分别被反射和接收，从而使行星维持稳定的温度，并向外散发热量。此时它吸收的和辐射的能量应该相等。测量表明，类地行星大致是这样，类木行星却是辐射大于吸收。其中以木星最为严重，它辐射的能量比从太阳吸收的能量多2倍以上。这些超支的能量只能由其内部的能源来补充，因此，类木行星是具有内部能源，能自己发光发热的行星。
月球和内地行星一般都由壳、幔、核构成，其地貌主要有陨击地貌和火山地貌。星体质量越大，火山地貌所占的比例越大，陨击地貌所占的比例越小。因此，人们认为，月球和内地行星普遍地存在着与地球内部相似的地质活动。 总而言之，现有的证据表明：1、与地球类似的星体，其质量越大，地质活动越剧烈，岩石圈越薄，占半径的百分比也越小。2、与地球类似的星体，其质量越大，火山地貌所占的比例越大，陨击地貌所占的比例越小。3、类木行星是具有内部能源，能自己发光发热的行星。而且，类木行星越大，它辐射的能量比从太阳吸收的能量也越多。事实表明，行星和卫星的质量越大，地质活动越剧烈，内部产生的能量也越多。 我们不禁要问，行星和卫星为什么质量越大地质活动越剧烈？它们地质活动的能量是从哪里来的？行星和卫星内部究竟有不有核反应呢？ 从行星和卫星演化的动力源和生成物来分析，碳——氮——氧循环核反应是在其内部不完全地进行着。至于反应之所以能发生可能有以下原因。第一，在行星和卫星内部新生成的氢是原子氢，它和普通氢的化学性质是不相同的，可以与“原子氧”相类似，它的核化学性质特别活泼。第二，试验室和地球表面小规模试验条件同地球内部实际条件并不完全一样，地球有巨大的质量和体积，其地心的温度和压力并不准确知道是多少，只是一个估计。试验室和地球表面小规模试验不能进行的核反应可能在地球内部得以进行。第三，可能存在人们还不清楚的核反应机制。第四，可能存在某种突发性的事件，例如大的陨星和地球相撞产生局部高温而满足反应条件，从而使反应得以开始和维持。 从核反应生成物来看，所有恒星和类木行星都是氢聚合成碳、氮、氧和硫的核反应，类地行星和卫星内部的核反是非常复杂的。例如，金星和火星大气主要成分是二氧化碳。木卫一火山爆发之激烈程度远远甚于地球，火山爆发时，大量的二氧化碳气体形成蓝色的喷烟。土卫六大气是98%的氮气。“旅行者” 发回的照片显示出海卫一上有活动的冰火山，喷出液态氮。木星的许多卫星有一光滑的冰壳，很少有陨石地貌，说明它们非常年轻，不断有水从内部喷发出来，冷却成冰。还有的卫星其稀薄的大气中含有氧、氮、氨、甲烷和二氧化硫等。而水和冰在类地行星和卫星上是比较普遍的。 类地行星和卫星表面的物质都可以用不完全的碳——氮——氧循环核反应的生成物以及它们之间的某些简单的化学反应来解释。例如二氧化碳和水分别是碳、氢和氧的燃烧而形成的。 |
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火星上是否存在过水呢？ 1971年发射成功的“水手9号”火星探测器发现在火星上有许多蜿蜒干涸的河床。这些大河床主要分布在火星赤道地区，最大的河床长达1500公里，宽60公里以上。它们与众多的分支流结合在一起，形成脉络分明、自然流畅的水道系统。还可以观测到呈滴泪状的岛、沙洲和辫形花纹。那些分支流都无例外地朝着大河床的下游方向流去。显然，这些大河床是由水的冲刷作用形成的。
人们普遍认为，过去火星表面显然存在过水，因为许多地方曾受到水的侵蚀。甚至可能有过大湖和海洋，但是这些大湖和海洋看来只存在不长的时间。 最近，NASA先后宣布两个火星探测器“机遇号”和“勇气号”发现了火星曾经存在水的证据。 “火星上确实曾经有水存在” 。南京地质矿产研究所科技开发部的朱云鹤博士明确地向人们表明这一事实。他指出这可以从三个方面来证明。首先，照片中的火星岩石中存在着孔隙，岩石上孔隙一般的成因是：当其浸泡在咸水中时，矿物盐晶体会逐渐在岩石内部生长，从而形成晶蔟。这些晶蔟溶解后，会在岩石内留下这样的孔隙。孔隙的存在能证明曾经有水。其次，美国宇航局在对岩石分析中发现得出，这些岩石里有大量的硫以硫酸盐的形式存在，这些物质只有在液态水的条件下才会形成，进一步证明了岩石过去曾浸泡在水中。其中含有的赤铁矿(三氧化二铁)也表明其曾存在于含水条件、氧化环境的条件之下，这里很有可能以前是一种酸性湖泊环境。最后，这些岩层结构层层分明、属于“交错层”，这通常只会在水或者风的作用下才会形成。 火星表面既有河床，又有被水浸泡过的岩石，火星上曾经有水的结论应是毫无疑问的了。问题是火星上的水从何而来，又去向何方了呢？ 这种可能是早期的火星由于某种原因引发了碳——氮——氧循环的局部核反应，放出大量的热，使其赤道温度升高到0℃以上，并象地球一样生成了许多水。由于某种原因，后来这种核反应停止了，温度也就降低了，水逐渐逃逸到大空中致使河流枯竭了。因此类地行星和卫星内的核反应可能是不稳定的，会突然产生和停止。 从太阳系的现状来看，特别地，根据小行星、月球、类地行星、地球、天王星和海王星以及木星所提供的证据，可以归纳出星体的演化过程： 质量很小的星体，例如小行星，只是一整块温度很低的固体；当星体质量达到月球大小时，开始出现幔和核，在其深处产生微弱的星震；随着星体质量的增大，幔和核会逐渐增大，岩石圈的厚度会逐渐减小。当星体达到地球质量大小时，幔和核已占其绝大部分体积，其外层只有一个约占地球体积0.5%的很薄的固体外壳了；质量再比地球再大一些，例如达到海王星和天王星大小的星体，就没有固体外壳了；质量达到木星大小的星体，不久的将来可能会变成一颗恒星；质量达到了太阳大小的星体则变为能发光发热并向外辐射大量能量的恒星了；恒星的质量增大到某一程度，正负电子对在其中生成的物质和它抛射的物质会达到一种动态平衡。在某种条件下还可能会引发物质更深层次能量的释放，恒星（甚至整个星系）会爆发，向空间抛射小的星体和正负电子对而完成一个循环。 因此，当木星演化成一颗恒星时，太阳系会变成双星系统。当海王星、天王星和土星都变成恒星，太阳系会成为聚星系统。人们已经在宇宙间观察到了许多的双星和聚星系统，据不完全的统计，双星和聚星系统约占整个星系的一半左右，太阳系的这种演化过程与观测事实是非常吻合的。 由行星变为恒星的过程是非常缓慢的，至少要几十亿年时间。其亮度的增加也是非常缓慢的，同样至少要几十亿年时间。短期内人们很难发觉。因此，人们能看到新星的机率是很小的。 所有较大星体都在不断地生成、长大和消亡。正负电子对中的一部分能冷凝聚成原子氢，原子氢聚合核反应放出大量的热能是星体的演化的主要动力。这是人们迄今为止所没有认识到的。 |
