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第 三 章 天 体 演 化 在论述了运动的背景和相互作用问题之后，我们对于天体的运动和天体的平衡已经不再存在着任何疑问了，整个世界在我们眼前都是一幅清晰的图画。然而，这只是问题的一方面，问题的另外一个方面是，这些天体的过去是什么样子？未来又将如何变化？这些表面上非常不同的天体在演化的过程中有没有共同的地方？恒星在激烈地燃烧，时刻都放射出大量的光和热；行星和卫星是一个平静的固体，各种各样的元素构成了丰富多彩的世界；慧星、陨石、尘埃，展示着千姿百态，在宇宙中毫无忌惮地穿行，偶而也来袭击我们；还有那红巨星、白矮星、脉冲星、黑洞、超新星……，该有的都出现了，不该有的也都出现了。天文学是一门古老的学科，各种发现日新月异，各种假说层出不穷，然而，美中不足的是，宇宙似乎太复杂了一点，各种天体千奇百怪，彼此之间似乎毫无联系。是否每个天体都有着自己独特的起源，都有着不同的归宿？ 二十世纪以来，随着科学技术的发展，我们用射电望远镜接受了大量的来自空间的脉冲波和X射线，由此产生了原子被压碎的中子星，产生了爆炸得无踪无影的超新星，宇宙在膨胀，黑洞在吞吃着大量的物质……可怕极了！这些难道是真的吗？ 本章的目的就是试图找出星球演化的共同规律。 一 演化的基本途径 （一） 星球是怎样诞生的？ 我们知道，空中的蒸汽是一个动态平衡系统。已有的水珠不断地在被蒸发，不断崩溃，而新的水珠又不断地在收缩，不断地在形成。整个宇宙也是这样，也是处于这样的一个动态平衡元中，各个星球就是宇宙中的“水珠”，老的星球不断地在崩溃，而新的星球却不断地在诞生。水珠的形成是由于分子之间的作用力，同样，星球的形成是由于连续物质的粘性，当空中某局部区域的介质密度过大时，它的粘性就足以使邻近的质元趋向于更加靠扰而产生收缩，这样，在一个较大的体积内，尘埃、氢原子、连续物质都在这种粘性的作用下向着中心集中。这个过程不断地继续下去，体积不断地减小，密度不断地增大，直至最后形成一个非常密致的恒星。 当然，这个过程并不是简单的收缩过程，在收缩中还会发生一系列的内部变化。总的来说，原始星球内部的压力将逐渐变大，温度将逐渐升高，物质的聚集状态也会发生相应的变化。每一处的物质都有收缩的趋势，这种收缩压缩着比它更深处的物质，同时，它们也受到其他物质的压缩，这样，作用的力量就已经相当可观了，物质进一步靠拢使得密度迅速上升，压力变大，温度升高。尤其在原始星球的内部，物质无从逃逸，而且受到四面八方的压力，它的变化更大。在这种情况下，氢原子就开始不断地从连续物质中产生，到一定的时候，氢原子又被挤压在一起而融合为氦原子，这样，核反应被引发了，原始星云成为一个燃烧的火球。进一步地，当氦的浓度足够大时，氦聚合为第二周期的元素，继而，随着进一步的收缩。压力更大，温度更高，第二周期的元素便开始合成Fe以及其他各种重元素。这便是宇宙中元素的来源。 另外，星球不只是在收缩，而且在收缩的同时，在原始星球的表层上还存在着巨大的扩散，原始星球的绝大部分物质都将最终逃离 个星球。这是因为，原始星球由于内部的粘性而不断收缩，这种收缩导致密度变大，这样在原始球的表层和周围的空间存在着一个巨大的密度差，在这个密度差的驱动下，大量的物质不断地逃逸。就是这样，一方面，星球内部的物质无从逃逸，它们在迅速地收缩，另一方面，表层的物质在飞快地扩散。同时，由于核反应产生大量的光和热，这些光和热的放射，也在一定程度上减少了星球的质量。 这就是星球演化的第一阶段——燃烧阶段，也即恒星时期。在这个时期，体积不断变小，密度不断地增大，质量不断地减少，同时，合成了各种各类的元素。 （二） 恒星燃烧之后，将变成什么？ 在某种意义上来说，原始星球之所以能够收缩，完全是借助于核反 应的发生。由于核反应，连续物质凝结为氢原了，氢原子又聚合为重元素原子，这使得物质的密度发生突变，使得虽然星球已经是非常密致的了，但它仍然相对稳定。如果没有核反应的发生，如果没有生存各种稳定的原子，这么悬殊的密度差是不可能存在的。星球的收缩引发了核反应，同时，核反应又使得收缩能够继续进行。因此，要使得星球的收缩不断地持续下去，核反应的层次就必致不断地升级。但是，核反应却越来越困难了，凝结为氢只需要很低的压力和温度，融合为氦就需要较高的压力和温度，合成第二周期的元素和重元素需要更高更苛刻的条件，那么，下一层次的核反应呢？它所需要的条件将难以达到。另一方面，星球的质量不断地减少，进入恒星时期后，绝大部分的物质都扩散光了，星球收缩的力量也迅速地下降，它所能达到的温度和压力是有限的。这样，终于有一天，星球收缩的力量再也不能使核反应的层次升级了，星球开始走下坡路了。不再剧烈地燃烧，温度也逐渐降低。 在这个时候，那些高温高压下形成的重元素和固体分子，由于熔点较高，火球边缘的温度不足以使其保持融熔状态，因此，在表面冷却而成为一个固体的外壳。地壳形成后，地核反应还在不断地进行，在地底下积蓄了大量的热，能量积蓄到一定的程度，就足以冲破地壳而喷射而出，这便是火山爆发。同时，星球还在不断地收缩，虽然速度已经很小了，但是缩小的趋势却从未停止过。只不过这种收缩不再主要是因为密度变大的缘故，而是因为地底由于核反应，放出了大量的热和大量的物质，地壳内部成为一个不充满的状态，这样，在收缩力量的压缩下，导致地壳象一个皱缩的苹果一样，不断地发生造山运动和地震。这个过程要一直进行到地下的核反应完全停止，地球完全冷却的时候为止。 同时，在地壳上的这些元素、这些分子都是在高温高压下形成的，当它们暴露在地面上，它们便变得非常不稳定。岩石开始风化，大分子不断地进行分解，重元素不断地进行蜕变，而这些小分子以及轻元素又成为气体而挥发，这便是大气层的成因。 这便是星球演化的第二阶段——凝固阶段，也即行星时期。在这个时期，星球的体积继续缩小，质量继续减少，物质开始分解，元素开始蜕变。 （三） 行星演化的结局将是什么？ 由于核反应，大量的物质都被消耗，都被抛射开去，因此质量减少，核反应逐渐停止，星球也就由盛到衰、直至死亡了。地壳是由高温高压下形成的物质凝固成的，这些物质将逐渐分解和蜕变，到一定的时候，整个地球已经是千孔百疮了，已经接近于一盘散沙了。在另一方面，物质之所以能够收缩，之所以能够形成星球，之所以能够达到这么高的密度，关键在于原始星球的质量特别大，这种大质量正是导致星球收缩和物质团结的决定性力量。但是，在星球的整个演化过程中，质量都在不断地减少，相互作用不断地变弱，到一定的时候，“引力”就不足以维持星球的粘接，这时不仅单个的岩石或者分子、原子不稳定，甚至整个星球都失去了相互结合的能力，终于有一天，星球完全崩溃，成为成千上万的碎片。 这些碎片便是我们通常所说的小行星。当然，这些小行星更不稳定，物质的挥发更为快速，碎片的解体更为彻底。如果一个正在挥发的小行星进入我们的视野，由于运动，它挥发出的大量分子便会形成一个尾巴，在太阳光的映照下，它就成为一个拖着尾巴的星，这就是慧量。如果一个小行星解体了，那么它就变成无数的小碎屑，这些小碎屑一旦落入地球的势场后，在高速的穿越当中，就会熔化与燃烧，大部分化为尘埃和粉末落在地面上，而小部分则成为陨石而被我们所收集。 这些碎片并不是最终的结果。这些大量的尘埃还将进一步地退化，它必须分解为单个的分子，分解为单个的原子，而后这些原子也都蜕变为氢原子，氢原子又在宇宙中崩溃，重新又回到原来的形态——连续物质。这样，一个星球就完全消失了，无影无踪了，它的肉体已完全不存在了，但它的灵魂却永存——一个新的星球正在其他地方开始形成。 这便是星球演化的最后阶段——崩溃阶段。在这个阶段，星球逐渐解体，原子和分子不断地退化，逐渐变回到原来的连续物质状态。一个星球彻底消失了。 （四） 就这样，一个星球从生到死，从盛到衰，走完了自己漫长而光辉的一生。在这一生中，大致可以分为三个阶段：收缩或燃烧阶段、凝固阶段以及崩溃阶段。第一阶段相当于恒星时期，第二阶段相当于于行星时期，第三阶段相当于小行星和陨石时期。每一个星球都经历恒星、行星、卫星以及陨星各个过程，而从生到死进行一个循环。在每一个循环或者每一个周期中，物质世界没有发生任何本质性的改变，无论是从宏观上，还是从微观上，虽然它在演化的过程中展示了丰富多彩的神态，展示了一个活生生的世界，然而，宇宙本身还是原来的样子，物质的形态也逐渐地回复了。 （1）在宏观上，一个星球从无到有，又从有到无；从原始星云凝结为星球，又从星球还原为原始星云；从物质逐渐密集又变为逐渐分散……；从尘埃到燃烧的恒星，有生命的行星，到小行星、慧星，又重新成为尘埃。我们的太阳，我们的地球，我们的月亮却只是这个轮回中的某一个阶段。 （2）在微观方面，物质从连续状态变为粒子状态，又从粒子状态恢复为原始状态；原子和分子形成了，然后又逐渐退化……。在这个过程中，氢原子、氧原子、碳原子，以及我们周围的所有物质，所有材料，也包括我们的身体都是某个时期的产物。 在整个历史长河中，这两个方面的变化在无限地重复。我们的整个宇宙便是处于这样的一个不断的动态平衡之中，当一个星球处于衰退和灭亡之时，另一个星球却正在朝气蓬勃地形成。 （五） 在每一个周期中，星球的演化都有下面几个规律： （1）体积缩小 这是星球演化的主要力量，在粘性的作用下，在整个演化过程中，体积都是缩小的。 （2）密度增大 这是体积缩小的结果。星球的诞生便是一个从宇宙中非常稀薄的空间最后凝结为一个非常密致的球体的过程。在凝固之前，密度增大得很快。 （3）质量减少 扩散和收缩是一个问题的两个方面，是同时进行的。在恒星收缩的过程中，绝大部分的质量都已经扩散光了，在形成固体之后，物质仍然在不断地逃逸，直至整个星球全部崩溃。另外，核反应所放出的光和热也在一定程度中消耗了星球的质量。 二 太阳系的起源 （一） 很显然，我们的太阳正处于演化的第一阶段，地球处于第二阶段，而月亮却已进入第三阶段。之所以能够下这样的论断，原因是多方面的： 1、质量、体积、密度的差别 太阳的质量占整个太阳系的99%，而其他所有的行星和卫星只占0.1%强。太阳的体积非常巨大，相比起来，行星和卫星都微不足道。然而，在密度方面，所有的行星和所有的卫星都是非常密致的，都是由固体组成的，而太阳的密度却例外地小，几乎都是气体。 2、火山运动 太阳还是一个活动的火球，物质在其中翻滚和上升；地球已经形成地壳，不断地发生火山爆发，而月亮呢？这个时期早已过去许多亿年了，核反应已经停止，月核已经冷凝，昔日在月球上发生的火山不计其数，给我们留下的便是星罗密布的环形山！ 3、地壳构成 太阳还未形成硬壳，地球的表面则由各种岩石所构成，而在月球表面的却是大量已经风化了的岩石及土壤。阿波罗号飞船的宇航员由月面带回了不少岩石样品，其中有：角砾岩、玄武岩、玻璃及其它，这正是地球上岩石风化后产物。在地球上，土壤的厚度还非常小，在大部分地方还有外露的岩石，而在月球上，风化得却特别彻底，几乎都是砂和尘埃的世界。 4、元素的差别 太阳主要由氢和氦所组成，地球上已经有许多元素，并且某些不稳定元素已经蜕变，残留下大量的铅。 （二） 从这些事实便可以推断，地球比太阳要年老，而月亮存在的时间却比地球更大。这不仅是从事实出发所总结的规律，而更主要的是逻辑和理智的需要。因为我们面对着无数的星球，特别是与我们密切相关的太阳和地球，我们不禁要问：太阳继续燃烧下去，进一步的演化将得到什么？地球是怎样变化来的，为何有现在这样的重元素？如果我们不认为是星球是演化的，那么就必须分别给各个星球一个答案，无数个星球便有无数个答案了。假如我们认为星球是演化的，那么我们唯一的假设和出路便是肯定地相信，所有的星球都经过同一演化途径，不然的话，我们就必须给太阳一个演化途径，给地球另外一个演化途径，再给月亮第三个途径。这当然是不可能的了，只有认为太阳、地球、月亮以及其它各种天体都是处于同一演化系列的不同阶段。 太阳正处于原始阶段，氢与氦较多，很少有其他周期的元素，而地球却正处于年老的阶段，广泛存在重元素；太阳没有固体外壳，地球的地壳平均厚度为70公里，而月亮固体则厚达几千公里。假如不经过恒星阶段，我们很难设想构成地球和月亮的物质从何而来；假如不经过地球阶段，我们很难解释月亮的岩石怎样形成；假如不认为月球是地球的未来，那么，我们很难明白，当地壳进一步加厚时会是什么？ （三） 在了解了太阳、地球以及月亮在年龄上的差别，在知道了星球演化的基本途径之后，对于太阳系的起源问题便可以迎刃而解了。 在三十亿年以前，在宇宙中还没有我们这个太阳的踪影，地球还很年轻，还处于恒星时期，它的体积要比现在大千万倍，它的质量可以与现在的太阳相当。在那时，地球独霸一方，它的自转影响着很广阔的区域，而月亮只是众多行星这一。那时的木星和土星正在剧烈的燃烧，它们的卫星绕着它们公转而成为两个“太阳系”，这是两个庞大的家族，比现在的太阳系还要旺盛，他们当时的行星正是现在的这些卫星。 过了大约二十亿年以后，这些“太阳系”已经衰落了，它们的体积变得很小了，它们的质量也所剩无几，恒星已停止了燃烧，自转速度也放慢了。它们的行星都已经进入了晚年，有的行星还已经崩溃了，消失了。在这时，太阳的胚胎开始形成，在很大的范围内发生体积的收缩，这样就将原来的一些“太阳系”拉近了，让它们靠拢了。由于收缩的效应，这个新太阳的原始星云开始产生旋转，从而拖曳着地球、木星、土星等一起运动。时至今日，木星、土星以及地球只好屈居行星之位了，而它们原来的行星也更加低人一等了——被称之为卫星。 这便是太阳系诞生的过程。 （四） 然而，近代科学却是怎样解决这个问题的呢？自从康德——拉普拉斯提出星云说以后，太阳系起源和演化问题吸引了许许多多的科学家，各种学说如雨后春笋，相继出现。迄今所提出的一切理论可以分为两大类：灾变说和演化说。按灾变说的观点，太阳是因某次机遇侥幸产生出来的，并由于一次激烈的偶然事件而获得了它的家族。演化说则认为，整个太阳系是按有条不紊的方式逐渐变成现在这个样子的。但它们有一个共同点：太阳、地球、月亮等等都是同时产生的。 二百多年来，有影响的学说就有四十多种。虽然他们相互争论不休，但他们的本质和出发点却是完全相同的。他们都认为行星与太阳一样都是由原始星云直接凝聚的，只不过在太阳的星云和行星的星云是什么时候开始分离的这个问题上有不同的看法。 第一种看法认为行星是在太阳胚胎的早期与其相分离的，原始星云的一部分形成了太阳，另一部分却形成了行星。这主要以康德为代表。康德认为，太阳系是由一团星云演变出来的。星云物质是一些基本微粒，由于引力的作用，密度大的微粒吸引小的，成为一些团块，团块周围的微粒又陆续被吸引到团块上。团块逐渐增大，最后，最大的团块形成了太阳，其他的团体行成了行星。 第二种是认为行星是在太阳的中期与其分离的，是通过某种作用使得太阳胚胎中分出一部分而形成行星。这主要以拉普拉斯为代表。拉普拉斯认为，太阳系是由炽热气体组成的星云形成的，气体由于冷却而收缩，因此自转加快，离心力也随着增大，于是星云就变得十分扁平了。在星云外缘，离心力超过引力的时候便分离出一个园环。这样反复分离成许多环。园环由于物质分布不均匀而进一步收缩，成为行星。中心部分就形成太阳。另外，还有所谓的灾变说，或者主张另一个恒星靠近太阳的时候从太阳中拉出物质形成行星，或者认为行星是由太阳爆发或抛射出来的物质形成的。 第三种是认为行星是在太阳的晚期形成的，是太阳俘获太阳胚胎之外的星云而形成的，这种星云或者是星际空间的，或者是另一颗伴星。 （五） 当然，这些理论都没有多大用途的。 这些理论的本身也存在着错误。同一收缩体系不可能形成两个中心。从太阳抛出来的炽热的气体流不能凝聚成行星，相反，气体中的物质还必须扩散，还会在周围的空间中弥散开来。有些人以为这些学说能够较好地解释行星的公转，其实不然。尽管全部行星只占有整个太阳系质量的0.1%强，但它们却拥太阳系总角动量的98%！单是木星就占有总角动量的60%。这样，太阳就只保留原始星云角动量的极小的一部分了，那么，为什么差不多全部角动量都集中在从星云分裂出来的那些小小的物质环上呢？ 除此以外，这些起源理论对太阳系的其他情况都无法涉及。例如卫星的问题。行星是太阳抛出的物质流凝结的。那么卫星呢？难道卫生也是行星抛出的？另外，卫星系统的公转和行星的自转又是怎样形成的？在太阳系中还有一些“不规则”的现象，例如，太阳系有许多慧星，它们是一些小天体，沿着巨大的扁长形轨道环绕太阳运转，周期是几十年、几百年以至几千年。它们的轨道同行星是根本不同的，它们以各种角度进入内太阳系。这些小天体又是如何形成的？如何获得它的运动速度？任何一个成功的起源理论都必须对这些丰富的事实作出全面的解释。 这些起源理论都忽略了一个重要的事实，这就是在恒星、行星、卫星上元素的种类和物质的密度存在着本质的关别。虽然这些事实一直在提醒着我们，但我们仍然固执地认为整个太阳系是一下子形成的，认为太阳、地球、月亮都具有同样的年龄。其实，就几率上看，这三个星球同时产生的可能性相对于不同时产生的可能性来说，要小得多。但迄今为止，却没有一个人提到后者的可能性，这倒使我感到不可思议。 三 行星的年龄 （一） 不仅太阳、地球、月亮三者的年龄存在着很大的差别，而且八大行星的年龄也有所不同。例如，木星和土星就要比地球年青得多，而火星和水星却要比地球年老。正是由于年龄的差别，这些行星在质量、体积、密度、卫星数目、大气、风化程度、自转速度方面都有所不同，而且，这些属性是按照非常严格的规律递变的。 我们知道，星球演化的过程都是一个体积收缩和向外抛射物质的过程，行星也不例外，在行星的演化中，也有这种效应：体积变小、密度增大、质量减少。一般来说，行星越年轻，它的体积就越大，密度就越小，质量就越多；反之，行星越年老，它的体积就越小，密度就越大，质量就越少。八大行星正是具有这样的对应规则。 在太阳系中，类木行星的体积较大，所以类木行星比类地行星更为年青，其中，土星、木星是最年青的了。木星是太阳系中最大的一个，木星的质量是地球的318倍，直径86,700英里，大致为地球直径的11倍，它的密度比地球要小好几倍，仅相当于水的密度。在类地行星中，水星和火星比地球更年老，水星的直径只够地球的一半，而质量也只有地球的二十分之一。 太阳系中八大行星的直径、质量、密度三者的具体数据如下。其中，直径是以英里作单位的，质量是以地球为单位的，密度是以水为单位的。 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 直径 3.100 7.600 7.917 4.200 88.700 75.100 29.000 28.600 质量 0.054 0.82 1.00 0.11 317.8 94.2 14.5 17.2 密度 5.3 5.0 5.5 4.0 1.3 0.7 1.6 2.3 （二） 每个行星都经历过恒星时期，或者说，现在的行星在很早以前都曾经是一个太阳，同样也都有着自己的行星系。随着时间的推移，太阳出现了，它们则围绕太阳运转，这样，这些原来的恒星便屈居行星之位了，而原来的行星则也按资排辈，降低一等了，被我们称为卫星。 当然，在这么长的时间内，原来的“太阳”会逐渐冷却，原来的行星会逐渐风化而失去质量，时至今日，原来的“太阳”大都已成为地球之类的固体，而原来的行星除了一部分还残存之外，大部分都已崩溃完毕。按照这个推理，那么，似乎年纪愈轻的行星所围绕的卫星愈多，年老的行星却只有少数的卫星或者完全没有，事实是否如此呢？ 我们已经知道，在太阳系的行星中，木星和土星年纪最轻。它们体积最大，密度最小，它们还处于行星的早期，因此木星有13颗卫星，土星拥有十颗卫星。木星的卫星中有一颗的直径为3,010英里，仅仅略小于水星（水星的直径为3,100英里），而土星的土卫六的光谱中发现有吸收线，这表明它上面还存在着大气。这些都说明木星和土星的卫星也是比较年青的。另外，比木星和土星体积较小的也即较年青的天王星有五颗卫星，海王星有两颗卫星。次之，火星周围只有两颗卫星在围绕它旋转，地球只有一颗。而体积最小也是最年老的水星和金星都没有一个卫星。我们可以想象到，当木星或者土星也达到地球这样的年龄时，它的卫星大多数也已崩溃和消失。 （三） 这些行星的年龄不同。虽然它们都处于凝固阶段，然而，有的行星是处于凝固阶段的早期，有的是处于凝固阶段的中期，有的则处于凝固阶段的后期。木星和土星的年纪最小，它们还处于正在凝固的时期；地球已经有了比较厚的地壳，而火星已经凝固完毕，象月球一样正在进行着激烈的风化。 我们观察到，木星上布满了明暗不一的斑纹，这种条带上还时常呈现出象红、黄一类的色彩变幻。这正是由于被加热的分子从云层底下浮出，然后又慢慢变为冷却的缘故。同时，在这些彩色变化的云层中却有一个始终如一的显著特征，这便是暗红色的巨斑，它宽7，000英里，长达30,000英里。这个为人瞩目的巨红斑早在十七世纪的六十年代便已发现，自那时起其亮度与颜色显然有些差别。在木星大气中还有一种白色的斑痕时常隐现，但这种白色斑痕存在的寿命不长。这正是处于凝固早期的木星，在其内部还翻腾着岩浆的漩涡，还偶而有光的爆发。 地球是我们最为熟悉的了。地球的表面是厚达几十公里的地壳，岩浆的翻腾我们再也看不见了，但偶而岩浆会冲破地壳而爆发火山。地壳的表面已开始风化，但风化的程度还很肤浅，在某些地方甚至还有外露的岩石。 火星却大为不同了。它的地核早已凝固，它的风化已经非常深刻，岩石早已变成了粉末，表层完全被毫无粘接作用的尘土所掩盖。火星的表面很象月球，大大小小的环形山比比皆是。除了环形山以及大面积的沉陷以外，火星是由沙土或尘埃铺成的一块辽阔的荒野。火星的表层土壤必定都是细微的粉末，因为时常发现烟尘滚滚的暴风席卷火星的半个球面。有时，这种风仅限于局部地区，以每小时30英里或甚至更高的速度向前推移，并可持续一两天；当波及在半个行星时，如1956年的那一次，尘暴便可能持续一月有余。这里有很多问题使人们疑惑不解，例如，当尘暴停息而落地之时，这些尘埃物质落于何处呢？为何暗区竟未安全被尘埃覆盖？当这些尘埃沉降之时，极冠却从未被遮掩过。并且观测到，为尘暴席卷过的地区的色调，在恢复正常之前，先要变浅二、三周。对于这些，现在当然没有什么疑惑了，这所谓的尘暴正是弥漫在空中的很小很小的物质粉末，它们将进一步分解，进一步向宇宙空间扩散，它们并不会重新落到火星的表面。 （四） 星球在凝固之前，是一团燃烧的气体和液体。在凝固之后，表面是一层固体的外壳。但无论哪种情况，都无法阻止物质的扩散，都无法阻止轻元素和小分子的挥发，这些轻元素和小分子便组成了各个行星上的大气，它的密度便是各自的大气压。行星在不同的阶段，逃逸的分子是不同的，因此大气的组成有所变化，星球随着表面状态的改变，气体挥发的容易程度也急剧地下降，因此大气压也会由大变小。 太阳是一个毫无遮掩的气团，它的构成成分都可以挥发出来，特别是那些小分子量的挥发性极强的气体分子H2，He，等等不断地逃向空中。木星已经接近于冷却，但它的气体主要成分仍然是H2和He。我们观测到，在木星的大气中，其主要成分是氢，大概占3/4，剩余的1/4可能被氦占去半数，而另一半乃是氨（NH3），水（H2O）和甲烷（CH4）等气体。地球已凝固了，这些原始气体成分都被包裹在地壳之内，除了偶尔火山爆发之外，它们是不容易逃出来的，因此，地球上大气的主要成分不再是氢和氦了，而是N2和O2，这两种气体是生命繁衍的结果。到了火星时期，没有生命，因此也就没有显著的N2和O2，它表面的气体只能是物质风化后而生产生的小分子。根据飞船发回的射电信号所提供的信息，说明金星大气的80%--90%是CO2。火星也一样。水手6号飞船在火星大气的上层检测到了少许的和氢氧，以及微量的水蒸汽，但根本就找不到氦的踪影。 在木星和土星上，气体的来源非常充足，在星球内部的小分子随时都可以逃逸出来，所以木星和土星都被一层非常厚非常密集的气体层所包裹着，以致于我们无法观察到木星和土星的表面。在地球上，气体的逃逸已经非常困难了，气体的密度与木星和土星相比，简直要差好几个数量级，火星表面的大气压就更小了，仅有6毫巴；地球表面的大气压为1,000毫巴左右，在地球大气中，只有升到20英里的高空，气压才能降为6毫巴。在月球上几乎检测不到大气的存在，因为在这个时期，气体从岩石中的分解速度远远小于它从重力场中逃逸的速度，一旦小分子出现了，它马上就会跑得无影无踪，由于分解得太慢，在月球表面就不能积集较大密度的气体。 四 恒星系列 （一） 当原始星云进行收缩时，由于压力增大，发生了核反应，在核反应的同时放出大量的能量，使得星球的温度变高。这个过程是缓慢的，星球的温度逐渐升高。在开始收缩的时候，原始星云的温度很低，也不发光；当星球开始燃烧时，氢聚变为氦，温度开始快速升高；随着体积的进一步缩小，氦聚变为氧、碳等第二周期元素，由于核反应非常激烈，这时的温度达到几万甚至千万度；进一步地，星球合成重元素，温度更高。到了顶峰之后，星球开始走下坡路了，开始冷却，并且逐渐形成外壳，这时的温度又逐渐变低，直至到我们地球今天这样的环境。所以，恒星的演化系列主要有两个特点： 1、在形成外壳前，温度是越来越高的。 2、愈到后期，重元素愈多。 当然，我们并不能到恒星上去检测元素的组成，也用不着把温度计放到恒星上面去。我们知道，对于一个光源来说，温度不同，颜色也不同：温度高的，兰色部分比较强；温度低的，红光方面比较强。如果把一根铁棒加热，我们就会看见它随着温度增加，颜色由红而橙，由橙而黄，由黄而兰，就是这个道理。同样，不同温度的恒星具有不同的颜色，比如，O型星呈兰色，A型星呈白色，G型星呈黄色，M型星呈红色。O型星的表面温度大约是四万度，B型星是一万五千度，A型星是八千五百度，F型星是六千六百度，G型星是五千五百度，K型星是四千度，M型星是三千度。太阳就是一颗G型星。根据温度与年龄的对应关系，那么，恒星年龄从大到小的顺序应该为O、B、Ａ、Ｆ…… 在“第一代”恒星上，金属的含量很低，它们大量含有氢元素；而“第二代”恒星却富含铁和其他金属元素。我们的太阳应该算是一颗第二代的恒星。 （二） 除此之外，恒星在演化系列中，由于不断的收缩和抛射质量，它的体积将减小，密度变大，质量减少。这就是导致星球的表面积逐渐变小。随着温度的变化，我们所观察到的光度将从开始时从弱变强，再又从强变弱，直至星球表面都成为冷凝的外壳，这时就是一颗暗星。 根据以上的理由，我们大致可以这样来编排恒星的演化系列：从红巨星开始，由于收缩变为主星序，再进一步体积减小成为白矮星，最后由于表面冷凝而成为一个暗星： 红巨星 --------> 主序星--------> 白矮星--------> 暗星 当然，这里借用了现代天文学的一些名词。我们在这里只去相信这类星的表面现象，而将现代科学赋予这些星的性质彻底忘掉。 事实上，我们找到更多类型的星而使这个演化系列更为完善。例如，到1965年，已找到了数百颗完全不发光的冷星。它们是靠红外辐射探测到的，由于它们由大量稀薄的物质组成的，所以被叫做“红外巨星”。这些物质正是逐渐收缩的尘埃和气体，它们正在聚集在一起，逐渐变热。这正说明一些新的恒星正在某些区域里形成，红外巨星最终会变得炽热而发光，这时便成一个红巨星。又如，当白矮星冷却时，星体应该先变为红色，事实上，我们已经发现还存在着一种“红矮星”，红矮星是冷的，不过它还未冷却到暗星的地步。在离太阳14光年的范围内，已经知道有36颗恒星，其中21颗是红矮星，3颗是白矮星，没有巨星，只有两颗星——天狼星和南河三——绝对亮度明显地超过我们的太阳。 （三） 可是，现代科学并不这样认为。现代天文学的恒星演化理论是：一颗恒星在它的早期阶段，大小和温度都几乎不变，保持这种稳定状态度过一生的绝大部分光阴，然后突然变为红巨星，接着又在一秒钟之内突然收缩为非常致密的白矮星。 霍依耳认为，在一颗恒星的早期阶段，它是非常平静的，氢缓慢地燃烧，恒星的大小和温度几乎不变。我们的太阳现在就正处于这个状态。每一个恒星的一生主要就是这样度过的，因此将这时的恒星称为主星序。 在恒星极度炽热的内部，随着氢变为氦，积累在恒星中心的氦越来越多。当由氢构成的核心达到一定大小时，恒星的大小和温度就开始显著地改变了。它会骤然变冷并迅速膨胀。换句话说，这时恒星将离开主星序，向红巨星方向移动。膨胀后的巨星尽管温度较低，但由于表面积变大，会放出较多的热量。在遥远的将来，我们的太阳有朝一日会突然地膨胀，它的体积将扩展到整个太阳系，那时，我们的人类就生活在太阳的内部了。 然后，恒星又开始收缩。收缩使得中心温度不断地上升，辐射压力也不断升高，而且辐射压力是同温度的四次方成正比的。温度升高一倍，辐射压力会增大到16倍，因此，辐射压力和引力之间的平衡便变得极不稳定了。暂时的不平衡会导致越来越严重的后果，只要辐射压力稍稍猛增得快一点，就可能引起新星的爆发。在一瞬间，犹如一个巨大的原子弹爆炸了，将巨大的质量向四周抛射开去，将大半个宇宙照得一片通亮…… 不过，这还没有结束，一个恒星到最后还是逃不脱这个命运：恒星收缩到只有原来体积非常小的一部分，这时，原子也被压碎了，电子和核紧贴在一起……而且，按照霍依耳的估计，这一切必须发生在“大约一秒钟以内”。这样，在一眨眼间，那颗平常的恒星消失了，取代了它的是一颗白矮星。我们的太阳在遥远将来的某个时候也会遭到这样的厄运，而当前比太阳更亮的那些恒星则会较早地达至那个阶段，也许在五十亿年之内就会变成白矮星。 这便是现代天文学的观点，关于它的成功之处我不想多加议论了。 （四） 那么，何谓“主星序”呢？ 在靠近我们的那些恒星当中，亮的恒星比较热，暗的恒星比较冷，它们表现出相当有规律的亮度、温度关系。如果把各种恒星的表面温度对它们的绝对星等作图，我们所熟悉的恒星大多数会落在一条窄带里面，这条窄带从暗冷星平稳地上升到热亮星。由于现代科学认为每一个恒星的大半生都是停留在这种状况，所以，这条带就叫做“主星序”。这种显示出主星序的图就叫做赫罗图。 假如我们将主星序排列成一个恒星的演化系列，那么也许会有所成效的。然而，在现代科学中，每一个恒星只能在主星序中对应着一个确定的点，或者说，主星序上的每一个位置都代表着不同的恒星。一旦某个恒星从它所对应的点移开，那么它就不再属于主星序了，而是一颗红巨星或者白矮星。当然，我们也可以说，在主星序中比较暗的星，它的年龄就比较小，在主星序中比较亮的星，它的年龄就比较大，然而，现代科学却恰恰相反，他们认为：一个恒星越亮，它就应该越年轻。这样，就让在主星序中恒星的年龄大小彻底颠倒了过来。 现代科学是这样来考虑的，由于恒星具有巨大的质量，它们的引力十分强大。如果恒星要不致坍塌，就必须有一个同样大的内部压力——产生自辐射能——来平衡这个巨大的引力。恒星的质量越大，为平衡引力所必需的中心温度也越高。为了维持这种高温度和高辐射压力，恒星质量越大，就必定燃烧得越快，因而比起质量较小的恒星来就要显得更明亮。由此可以料到，大质量的恒星非常快地消耗它所含的氢燃料，因而寿命比较短。我们的太阳有充分多的氢元素，就目前的辐射速率来看，它还可以维持好几十亿年。象五车二那样的亮星，它大约在二千万年内就会燃烧完；而一些最亮的恒星，如参宿七，甚至可能维持不到一、二百万年。这就是现代科学的推理，由此而得出的结论是：一个恒星越亮，它就应该越年轻。 当然，之所以造成如此巨大的错误，主要是因为现代科学对于恒星演化的机理、动力以及整个过程中的效应完全不了解。仅凭主观臆断，往往会得到似是而非的结论。 五 脉冲星和超新星 （一） 当恒星收缩到一定的程度，核反应会激烈地进行，这时将产生大量的光和热。太阳就是这样，太阳深部所产生的能量使得内层物质被加热，整个太阳就象一锅煮沸了的开水一样，所有的流体都在剧烈地对流。内部的能量和内层的热物质从下面急速涌出，使得太阳的表面不断地激奋起来。 由于这种紊乱的上升和下降运动，使得太阳的光球上出现了米粒组织。亮米粒的直径可达数百英里，可存在数分钟而不退，比暗区还要热一些。它们的形成过程是，某团气体在太阳的深层被加热升到表面就成为一块壳斑。另外，还会出现黑子。黑子比光球暗，这表明黑子的温度低。这种对流具有一定的周期性质，例如黑子出现的周期约为11年。 而更为重要的是高温爆发现象。太阳深部所产生的能量必然透过表面辐射到太空中去，如果能量不能扩散出来，太阳便会愈来愈热，最后将爆发而冲出来。这如同煮沸的水一样，在内部不断产生气泡而在表面迸破，只不过规模更为宏大一些罢了。这在太阳来说，便是所谓的耀斑现象。最初的征兆之一是局部亮度增强和射电辐射的急促爆发。过15至30分钟以后，正式爆发开始，耀斑发射出短波射线、紫外辐射，可见光和射电辐射，同时它还以每秒600英里发上的速度向外喷射气体，产生的激波以每秒1,000英里的速度在日面上传播。 一般地，星球演化到一定的程度，都会经历这一阶段，都会产生高温爆发。对于遥远的星球，这种高温爆发可以通过仪器被我们记录到两个方面的现象，一种是X射线，另一种是射电波。它们都是在星球高温爆发时产生的。随着恒星的演化愈到后期，表面的粘滞性愈大，对流愈不易进行，这种热爆发的周期就越来越短。这时，煮沸的开水已经变成了很粘稠的小米粥，在表面不断地快速发生气泡。这便是星球的射电波以及X射线产生的地方。 （二） 一个X射线源只有在温度非常高、质量又非常大的条件下，才能够发出强度很大、能够穿过遥远的星际空间为我们所探测到的高能X射线。由太阳日冕发射出来的X射线的强度，是根本做不到这一点的。同样，太阳射电信号中断的时间太长，也不易为人们所察觉。只有当一个恒星演化到了最后的时期，才具有这些条件。这时，恒星的温度很高，它的表面非常粘稠，能量的排泄更不容易，因此，“冒气泡”的频率越来越高。同时，每一次冒气泡，也会使得接近凝固的表面的温度突然升高，发射出强烈的光和热，使一颗本来已很暗的星球的亮度突然增大许多。 在七十年代，天文学家发现，从某些射电源发来的射电波，强度似乎表现出非常快的起伏，就好象天空的这里或那里有许多“射电闪烁”似的。当时，无法说明这些脉冲代表着什么，人们只能把脉冲源看作是一颗“脉动着的恒星”；它每作一次脉动，就送出一次能量爆发。这个名称马上被简化为“脉冲星”。所有脉冲星的脉冲都十分有规律，这是他们的特点。但是，各个脉冲星的准确周期却各不相同。有一个脉冲星的周期长达3.7秒。但1968年11月在蟹状星云中探测到的一颗脉冲星，它的周期只有0.033089秒，也就是说，它在一秒钟内脉动三十次。 我们知道，在太阳耀斑发生的时候，光度会增大。同样，其他恒星也是如此，只不过因为距离太远而难以观察到。1969年2月，人们注意到，在蟹状星云里果然有一颗暗星的光线忽隐忽现，而且闪烁的周期同它的微波脉冲精确地相同。 综上所述，我们已经完全明白，所谓的脉冲星便是处于凝固前期的恒星。这时，恒星已经是晚年阶段了，它表面的物质非常粘稠，恒星内部的能量无从扩散，因此只好“高温爆发”了。恒星的核反应已经到了最高层次，内部的温度很高，高温爆发而喷射出的物质将发射出非常强的X射线和脉冲波，同时，光度也有所改变。 （三） 但是，现代科学并不是这样来考虑的。现代科学的思维完全发生了毛病，从一开始就错误地认为，只有当整个星球在作体积的大振动时，才能发射出脉冲波。 脉冲星的周期很短，只有三十分之一秒到四秒左右，也就是说，它在一秒钟内脉动三十次。这就自然产生了一个问题：什么东西才能够产生出具有如此惊人的规律性而又如此短暂的闪光束？有关的天体一定要在非常短的时间内经历某种非常有规律的变化，才会产生出这种脉冲来。那么，这种天体会不会就是一颗环绕恒星运转着的行星，它每公转一次都运行到恒星的背后（从地球的方向看去），而当它又显露时，就发射出一次强烈的射电波闪光？或者，它干脆就是一颗自转着的行星，它每自转一周，从它表面上某一斑块泄出的大量射电波就对着我们的方向扫过一次？ 可是，假如是这样的话，那颗行星绕恒星公转的周期或者它的自转周期就必须只有几秒或几分之一秒，而这是无法想象的。要产生象脉冲星这样快的脉冲来，有关的天体就必须以惊人的速度自转或公转着。这就要求它除了非常小的体积外，还要有异常高的温度或非常强大的引力场，或者要求两者兼而有之。 这立即使人想到白矮星。不过，即使是白矮星，也不可能以短到可以说明这种脉冲的短周期相互绕转、自转或脉动。就是白矮星也嫌太大，而且它们的引力场也还是太弱了。于是乎，中子星便被发现了。在力的作用下，中子能挤压在一起，直到互相紧贴着。因此，中子星非常小，密度又非常高，足以在不到四秒钟的时间内自转一周。 这些解释和发现都是牵强附会，想入非非。 （四） 关于白矮星的发现，还有必要叙述一下其他方面的内容。因为，在恒星凝固的前夕，它表面的光度将变得很小，然而，在这个极暗的星体里，核反应到了最高的层次，在它的光谱中将出现金属原子的发射线，而且X射线的强度非常大。这些都为白矮星、中子星、黑洞提供了强有力的证明。 在1962年，美国仪器制作者克拉克在试验一架新望远镜时，在天狼星附近发现了一颗暗星——天狼B，它的亮度只有我们太阳的四百分之一，但是，在它的光谱中有一些特殊的吸收线，而产生这些吸收线的原子振动“只有”在非常高的温度下才能产生，这说明它要比我们的太阳热一些。但是，如果天狼B这么热，为什么它的光线会如此微弱呢？现代科学的答案是：天狼B比我们的太阳小得多。因为既然天狼B比太阳热，那么按照现代科学的理论，它单位表面发出的光线就比太阳强，这样，为了说明它所发出的光强总量很小，就必须认为它的总的表面是很小的。粗略地估计，这颗恒星的直径不会超过25,600公里，只不过比地球直径大一倍。但是，天狼B的质量竟同我们的太阳一样大！因此，亚当斯不得不努力去想象怎样把这样大的质量压缩在天狼B那么小的体积内。要这样压缩，这颗恒星的密度必须是铂的3,000倍左右。多少年过去了，人们发现了更多的超密恒星。这些恒星叫做“白矮星”，因为它们体积虽小，却有很高的温度，并且发出白光。 同时，我们在太空中深测到了几十个比较微弱的X射线源。一个X射线源只有在温度非常高或者原子非常不稳定的条件下，才能发出强度大到可以让我们深测到的X射线。事实上，在恒星内部，温度是很高的，而且重元素都是放射性的，当这些内部的物质喷发出来的时候，就会发出巨大的X射线。然而，在现代科学中，X射线却被当作是在星球的表面发出的，这就要求一个天体要同时具有大质量和高达一百万度的温度，或者说，它应该是一种“超白矮星”。白矮星上的亚原子粒子在一定条件下能够结合成一种不再变化的粒子，即“中子”。而后，这些中子又被强烈地挤压在一起作紧密堆砌。结果，就会形成一个直径不过十公里左右的园球，但它却包含了一个充分大的恒星所拥有的质量。这就是中子星。 然而，中子星也还不是极限。奥本海默在1939年就预言过，一颗恒星只要质量足够大和温度足够低，它就有可能完全坍缩，直到化为乌有。当这种坍缩过程越过中子星阶段后，引力场会变得强大无比，以致再也不会有任何物质和光线能从引力场中逃逸出来。这时，从外部再也看不见它了，它简直变成了空间中的一个“黑洞”。世界各国投入了大量的人力和物力，将高倍望远镜对准天空，正在期待着发现“黑洞”呢。 可见，人们的想象力真够丰富，简直是耸人听闻！这是牛顿定律的伟大成果！也是二十世纪天文学家特别是理论家的骄傲！ （五） 当恒星进一步冷却，在表面就形成了一层较硬的外壳。外壳形成后，内外核反应所放出的大量的热就更不易发散出来，高温爆发也成为一件困难的事情。但由于能量的积蓄，终于一天火山爆发了！巨大的能量突然冲破外壳！在此时，已不是冷凝前的那种简单的高温爆发，而是一种被压抑起来，积蓄很久的能量的突然猛烈的爆发！这时，大量高温物质猛烈射出，弥漫了很广阔的天域，这些物质一方面由于高温，另一方面由于重元素极不稳定，因此在宇宙中光芒四射！ 这种现象早已被发现，由于在爆发之前，星球有着外壳，发出的光度极为暗小，因此我们很难观察或者注意到它。但是，突然由于极剧烈的高温爆发，在原来连一颗星也看不到的地方，居然有一颗星亮了起来，且毫不费力地就可以看见，因此，这类天体被称作“新星”——新出现的星。 当新星爆发时，发光强度在数小时可能猛增至原来亮度的千百万倍。准确倍数很难测定，因为只有等到亮度增加到一定程度，新星才为人们所注意。达到峰值以后，亮度开始衰减，最初很快，经过一个阶段才变慢下来，这样持续几个月甚至几年方恢复到原有的亮度。例如，在中国古代的天文史上，就保存了相当大量的新星爆发的记载。其中讲到1054年7月在天空曾出现一颗"客星"。这颗星当时非常明亮，甚至白昼也能看到它；按照它的光辉来说超过了金星，而金星是仅次于太阳和月亮的一个最亮的天体。这颗星有好几个月可用肉眼看到，后来渐渐熄灭了。 在亮度的初始速减与以后的缓减之间的过渡阶段还经常观测到光强的起伏，如同新星在脉动一样。不过，在某些新星的过渡阶段也观测到亮度在单调而急速地下降，并且这样的新星在其逐渐衰至原来亮度之前还会再变亮一次。当我们用已有外壳的恒星作高温爆发来解释新星，这些事实是多么理所当然和合乎实际的！就象积蓄了很多能量的小米粥一样，在一次大的暴沸之后还冒几次气泡。 （六） 但是，现代科学并不这样认为。他们认为新星的产生是由于恒星的大爆炸所产生的。因为新星在爆炸后仍然恢复了适当的正常生活，所以由此推断大爆炸只损失了它的质量的百分之一、二。一般说来，新星的光度大约等于 50,000个太阳。那么，如果一个新星彻底地爆炸，它就可以达到两亿余颗太阳的光度。这种光度惊人的恒星就称作“超新星”。 问题的复杂性并不在于超新星本身，而是在于超新星爆发后的残骸。事实上，我们还从未发现超新星本身，而只有从爆炸后的残骸去寻找原来的超新星了。例如，天文学家认为中国1054年所记录的便是一颗超新星，从而对那个位置进行了研究。但在那里只有一小块云块天体，因为那个天体的形状很不规则，看去好象是一只螃蟹，就将它叫做“蟹状星云”，人们就只好将这样一个大空间范围内的蟹状星云，当作1054年的超新星的遗迹。然而，在更多的所谓超新星的位置上，都未曾观测到有类似的湍动气体区域。那么，爆炸后的超新星变成了什么呢？要找到爆发后的恒星是非常困难的，甚至是不可能的，这就表明，它们一定非常暗弱，因而是白矮星。这样，超新星、蟹状星云、白矮星三者都相互证明，都为对方的存在提供了强有力的证据。 其实，新星爆发后，将逐渐冷却下来而成为一颗不发光的行星。新星并不是爆炸的结果，而只是恒星表面的高温爆发，这种高温爆并不涉及到星球的中心，更不会爆炸得一干二净。新星并不是一些膨胀着的恒星，只是在爆发时，大量高温物质被喷向宇宙空间，形成了一个膨胀着的气体壳层。这种高温爆发对星球主体没有多大影响，更不意味着一颗恒星的灭亡。当经过一次高温爆发后，星球抛射了大量的热量，暂时平静了下来，由于冷凝又将再次形成外壳。这样的高温爆发在每个恒星都得重复很多次。直至星球的温度已降得很低了，地壳也太厚了，终于有一天再不能进行冲破整个外壳的大爆发，而只是局部的火山爆发了。这便是我们地球现在情景。 六 宇宙膨胀吗 （一） 当一个振荡子振动时，给周围空间以一种压缩和松驰的周期交替的力量。每一次引起的疏密变化都是以球面向各个方向传递开去，因此，振动的传播是以振荡子为中心的球面疏密波。很显然，背景连续物质的密度越大，振荡子振荡时所受到的阻滞就越厉害，振动的频率也就越小。或者说，空间对振动有一个阻滞作用，在传递振动时，空间必然作一定程度的形变，或者压缩，或者扩张，而改变这个状态是需要能量的。密度越大，就越难以改变，所贮存的能量也就越大，所以能量与空间的密度成正比。另一方面，振动的频率越大，迫使空间振动改变方向的次数越多，所需要的能量也就越大。假定其比例系数为h，则有 ε= hv 电磁波为什么不象绳波和水波那样，其能量正比于振幅呢？因为绳波只能沿绳子的方向进行传播，而电磁波却是球面一致地传播。绳波可以以向上运动和向下运动来传递能量，而电磁波上一点，当它有向上运动的趋势时，其顶上的一点必然与它处于挤拥的状态，给它一个向下的力，所以虽有向上运动的趋势，但并没有真正的向上波动，这种趋势只表现为相互拥挤的程度，即密度，“h”即是表征密度的物理量。因此，我们没有必要再为电磁波与水波、绳波的性质不同而感到大惑不解了。 从ε= hv可知，具有同样能量的振荡子，在连续物质密度大的空间振动较慢，在连续物质密度小的空间振动较快。原子的振动也可以看作一个振荡子。由于宇宙中各处的物质密度有所不同，那么原子振动的频率也就有所不同。在一个较年轻的星球上，由于物质密度较大，其上的H原子或者Fe原子振动的频率就要比地球上为小。但在传播过程中，振动频率却保持不变。这样，我们记录下它的原子光谱，将发现它的光谱位置有所移动！这就是红移的基本原理。由于太阳内部的密度较高，因此我们预计发自这里的光谱线将产生红移，事实正是这样。一般地，年轻的天体都会呈现红移，许多星系的红移以及仙女座的紫移都为我们提供了确定各星系密度及年龄的资料。 （二） 自1960年，我们发现了所谓的“类星射电体”即“类星体”以来，天文学家在经过艰苦劳动之后，终于获得了类星体的光谱，却发现了好些无法证认的陌生谱线。3C273是这类奇特天体中最明亮的一个，它的光谱十分清晰。光谱中有六条谱线，其中四条谱线彼此间的间距看起来就象是一组氢线；不过，氢线本来不应该出现在现在这个位置上的。可是，难道不可能这些谱线的位置本来是在别处，只是由于它们向光谱的红端移动，才在它们所在的地方出现呢？假如承认这四条谱线是红移后的氢谱的话，那么，另两条谱线也就能够得到承认：一条代表失去两个电子的氧，另一条代表失去两个电子的镁。 事实正是如此。正是由于在恒星上的介质密度大于地球，所以在恒星上的原子振动就要慢一些，相对于地球上的原子光谱就要产生红移。一般来说，我们所接受到的原子光谱应该是燃烧的星球即恒星所发出的，那么，哪一种类型的恒星的红移最为显著？当然，在形成外壳之前，似乎演化的年龄越高，星球表面的密度就越大。这些接近于冷凝的恒星，我们现在普遍称它为类星体，因为它们的光度暗弱，然而却有不寻常的射电辐射，更重要的是，它们的红移特别巨大。 当然，恒星的光度了也将逐渐改变。桑德奇在1965年曾宣布他发现了一些天体，这些天体看来很象通常的淡兰恒星，但却具有和类星体一样大的红移量。它们象类星体那样又远又亮又小，但是却不发射射电波。桑德奇把它们叫做“兰星体”。 那么，按照这样的推理，是否比类星体年轻的恒星的红移量要小一些呢？的确如此。我们现在将有一个极其明亮而非常小的核心的恒量称作“塞佛特星系”，这类恒星还未收缩到极点，仍然有很强的核反应，所以密度较低，因此，我们发现塞佛特星系只有中等程度的红移。 （三） 现代科学又是怎样来解释红移现象的呢？ 因为人们只知道一个“多普勒效应”，所以，也就固执地认为光谱红移必定是“多普勒效应”了，“多普勒效应”是大家都很熟悉的，最普通的实例就是火车飞驰而过时的汽笛声：当火车朝我们开来时，笛声越来越尖，而当火车离我们而去时，笛声则逐渐变低。笛声音调的变化是由于声源的运动使得每秒钟里撞击我们耳膜的声波数目发生了改变。天文学家将红移现象也看作是恒星远离我们而去的效应，以此而得出的结果却令人迷惑不解。 3C9的红移如此之大，波长的改变量竟然超过原波长的二倍！也就是说，氢的L2线由末位移时的波长1216埃变为3648埃，H2线由原来的6563埃波长位移到红外区的19689埃，利用经典关系式 把位移量化为视向速度，即知它的退行速度居然等于光速的二倍！这个速度太大了，我们不要忘记，在自然界中还有一条爱因斯坦的法则：任何物体的速度都不能够大于光速！于是，用狭义相对论公式打折扣后的数值要小一些，求得3C9的视向速度为0.8C，即光速的80%。 了不得了，3C9竟以这样的速度远离我们，而且，其他的天体或者星系也是如此！我们用望远镜获得了一个比一个更加暗弱的恒星的光谱，所得出的退行速度也越来越大。哈勃指出：除本星系群以外，所有的星系都具有正的视向速度，也就是向红端的多普勒位移。既然所有河外星系都在退离我们，我们便会推断出银河系是宇宙的中心。既然速度这么大，宇宙早在一天之内就扩散光了，哪能还有人类这么悠久的历史？另外，太阳上原子的振动也存在着显著的红移，那么，太阳正以多大的速度抛弃我们而去呢？ （四） 为什么星球要退离我们呢？这与儿童手中的玩具气球很类似。试没想有一个表面上画着许多小点的气球。当气球膨胀时，气球表面的各个小点便回散分开。对于站在任何一点上的一个小人来说，其它各点似乎全部在退离他而去，而且，离他越远的点，退行速度越大。我们的宇宙就是这样的一个气球，宇宙在膨胀！ 著名的哈勃原理指出：距离我们愈远的星系，其红移量愈大。一个距离为2亿光年的星系应该具有3600英里/秒的视向速度；如有一个星系的视向速度为5400英里/秒，则它距离我们应该是3亿光年。从此，我们便利用红移值而计算出了一些天体离我们的距离：北冕座星系7.4亿光年；牧夫座星系团为1.36亿光年；长蛇座星系团为21亿光年。类星体都具有很大的位移，这就意味着，在我们的银河系，在我们银河系的周围都没有类星体，类星体应当是已知的最遥远的天体，距离应当在几十亿光年以外。这样，类星体就被我们的天文学家很礼貌地请出了银河系。 如果类星体确实象它们的红移量所表明的那样，离我们非常遥远，那么，天文学家就真是遇到一些无从下手的难题了。既然类星体在那样遥远的距离上还呈现出我们所看到的光度，它们就一定具有异常大的光度了，这时它们的光度应为一个一般星系的总光度的30倍到100倍。这样，天文学家就再也不能容忍类星体是一颗恒星了，将它提升为“星系”。 更为有趣的是，恒星的年龄越老，它的密度就越大，所发生的红移也就理所当然地越大，而由此计算出来的距离也就越遥远。类星体都在几十亿光年以外，塞佛特星系都在十亿光年之外。这些有特殊性质的，有着射电源的天体都被我们驱逐了。他们似乎是以我们地球为中心而对称分布的。在经历几百年的论战之后，我们终于又为地心说找到了最现代、最科学、最伟大也是最辉煌的证据！妙哉！ （五） 既然宇宙在膨胀，那么，最合逻辑的推论是：宇宙在过去要比今天小，而且，当宇宙在遥远过去的某个时刻开始存在着，它应当是一个致密的物质核心。这个问题也正是二十世纪四十年代在宇宙年龄方面所表现出的矛盾。从宇宙膨胀的速率和各星系当前的距离来看，宇宙的年龄似乎不应该超过20亿年。可是，地质学家们却已依靠放射性证实了，地球的年龄肯定不小于40亿年。没有办法，我们只好将宇宙间各星球的相对距离扩大到两三倍，宇宙的年龄也就增长到两三倍。于是，从岩石和红移得出的结果现在一致了——太阳系和星系的年龄都是50或60亿年。 为什么宇宙会膨胀？最容易，而且必然会有的一种解释是：膨胀是最初一次爆炸的结果。在不知多久以前，上帝在宇宙中生下了一个极端致密的“宇宙旦”，这个宇宙旦发生了爆炸，于是就诞生出我们所说的这个宇宙。这个宇宙旦的一片片碎块就形成各个星系。这比上帝在一个星期之内创世的说法有很大的进步，将其进化到了脊椎动物的阶段。上帝不是直接创世，而是先生下一个旦，就象母鸡孵旦一样，到一定的时候，小鸡就会破壳而出。但是，上帝毕竟是上帝，比母鸡的能耐可大多了，在一个旦里可以产生无数的小鸡，而且还飞散开来。正是由于好几十亿年前那次威力无法想象的巨大爆炸的作用，我们的地球至今还在象一个弹片那样在宇宙中飞行，而我们自己则可以悠闲地生活其上。 “宇宙旦”里的物质是从哪里来的呢？一种说法是，宇宙开始时是极其稀薄的气体，上帝利用万有引力将其逐渐收缩成一团致密物质装进宇宙旦里，然后又下令让它爆炸，经过膨胀又回到差不多是绝对虚空的状态，再让它收缩。上帝就这样一会儿让宇宙收缩，一会儿又让宇宙膨胀，我们就处于这样一个振荡的宇宙之中。至于为什么一会儿膨胀，另一会儿又变成收缩，那我们就没有必要去庸人自扰了，反正上帝的法力无边。 另一种说法是，物质在不断地无中生有，自行创造。当一批物质扩散光了，另一批物质会无声无息地诞生了，使得空间中总的密度永远保持不变。这样，虽然存在着巨大速度的扩散，但密度却从不降低，这与我们的经验相矛盾，但不要忘了，经验是很粗糙的，只有经过实验证实的宇宙膨胀才是正确的，才是科学的。上帝不断地赐予我们物质，上帝鼓励宇宙膨胀！ 正是这样，在天文学中，我们连星球间的相对距离都弄错了，星球的位置我们还没有正确地标出，连一个天体是恒星还是星系我们都完全混淆了。在此基础上所提出的一切理论当然都是错误的，例如宇宙学至今还是一张空白，宇宙学的研究必须从零开始。 七 天体的归宿 （一） 在星球的整个演化历史中，它都在一直地抛射着自己的物质。 在恒星阶段，这种被抛射的物质便形成所谓的太阳风。由于大量热的产生，以及存在着巨大的密度差，因此，热不断地向外围空间辐射，物质不断地向外围空间扩散。其实，热质也就是一种连续物质，这样，粒子状态的分子和连续状态的光热不断地向外猛烈地运动。例如，这种运动从太阳向外传导引起外冕膨胀。在日面上6,000,000英里的高空附近（约14个太阳半径处），日冕还以超过每秒100英里的速度向外膨胀，比相同气体中的声速要快得多。外冕形成一种超高速风，这种外冕太阳风以大约每秒250英里的速度掠过地球。太阳风甚至还波及到木星的轨道，但到底能吹多远，还有待人们进一步探测。太阳风的存在已经被宇宙飞船在飞往月球、金星和火星的途中所作的测量结果所证实。可想而知，物质的逃逸速度大得惊人！ 在行星和卫星阶段，虽然存在着凝固的外壳，对于物质的直接扩散有着阻碍作用。但是，物质的逃逸却从来没有停止过。地底下的热气体通过火山爆发或者其他艰难的途径穿过地壳，地面上的物质也通过分解和蜕变转化为轻组分，这些分子量小的所谓气体分子便不断地上升至空中，而后逃逸到广阔的宇宙空间中去。虽然大气层总保持着恒定的大气压，但是它的内容物却在不断地更新和替换。一批分子扩散得无影无踪了，而另一批分子则正从风化以及分解中而产生，它们将来弥补和填充前者所留下的地面空间。除了水蒸汽可以在空中凝结而落下之外，我们从不可能发现气体从高处流向地面，而总是气体不断地向上飘升。同时，风化的过程从来没有间断，物质的分解和蜕变从来没有停止，大量的轻分子在不断地产生。总之，空气分子是不断地逃到地球引力场之外！ 这种物质的逃逸过程从不停止，它日以继夜地减少着星球的质量，直至星球最后崩溃和死亡。 （二） 恒星之所以能够收缩成很小的球体，重元素之所以能够生成，是因为恒星具有很大的质量和密度。在高温高压下产生的重元素，一旦暴露于地面，它将变得非常不稳定，将逐渐蜕变和分解，同时，岩石解体，矿物风化；同样，当质量进一步减小，相互吸引更为微弱，这时不仅单个的岩石或者分子、原子不稳定，甚至整个星球都失去了相互结合的能力，处于崩溃的边缘。到一定的时候，就象岩石风化为土壤一样，大的行星也会崩溃成无数的碎片，这便是我们通常所说的小行星。当一个行星崩溃时，所产生的小碎块是大量的，它们基本上都停留在原来的位置，而成为行星的遗骸。 在前面一章中，我们曾提到过提丢斯——波德定则。我们从0.0、0.3、0.6开始，依次将诸数倍乘，再把所得数列加上0.4便得到下次级数： 0.4、0.7、1.0、1.6、2.8、5.2、10.0、19.6…… 这个序列大致近似于行星距离的天然序列，只是分别表示火星与木星距离的1.6与5.2之间的数字，2.8是个多余的例外。那么，2.8所对应的那颗行星到哪里去了？1800年1月，意大利的天文学家比亚齐发现了一颗极小的行星，后来称之为谷神星，它与太阳间的距离正好与期望值2.8相符合。1802年3月又在距太阳大约同样近的地方发现了第二颗小行星——智神星，于是小行星的搜寻工作便开展起来。自那时起，这种极小的行星已发现了数千颗之多，其大多数是围绕太阳运行在火星与木星之间的空隙中。每颗小行星其实就是一块绕日运转着的岩石，它们只有从远处看才像一颗星。小行星都非常小，只有极少数比较大，足以在大望远镜中能见到它的圆面。谷神星最大，其直径也只有480英里，智神星次之，直径为300英里；其余的还有：灶神星，240英里；婚神星，120英里。除此以外，其他的小行星就更小了。这些小行星说明以前在火星和木星中的确存在着一颗行星，但是，以后却崩溃了，小行星就是崩溃后的产物。 当然，这种小行星更不稳定，分子挥发的速度更快，趋向于彻底崩溃。如果这样一颗正在崩溃的小行星进入我们的视野，而且还强烈地反射着太阳光，那么，就将称之为“慧星”。慧核很小，直径只有几公里，而快速挥发的分子却弥漫很大的体积，使得慧发的直径还大于太阳！ （三） 行星崩溃的大的颗粒我们可以观察到，称之为小行星，而在崩溃的同时，形成更多的是我们无法观察到的小颗粒和尘埃。事实上，小行星也将进一步崩溃。如果某些小碎屑偶而落入地球的重力场，那么，在高速的穿越当中，就会熔化或者燃烧，大部分都消耗殆尽而无踪无影，只有极小部分到达地面成为陨石而被我们收集。 当这些碎屑熊熊地燃烧着掠过我们的高空大气时，从地面看到的是一颗“流弹星”或“流星”。在没有流星雨的时候，一个观测者在夜间的每一小时可观测到10个左右的流星，照此推算每天整个地球要遭受大约二千四百万颗流星的撞击。而当流星雨发生时，人们更会发现数百颗的流星使得天空光辉灿烂。这不仅仅局限于可以看到的流星，若再加上那些视力不及的流星，可以估计每天都至少有八十亿这种小碎屑落入地球的引力场。宇宙空间的小碎屑何其多！慧星掠过地球时，流星更为增多。 我们收集到的陨石可分为三类：铁质陨星，石质陨星与石——铁陨星。铁质陨星含铁90%，镍8%以及另外一些元素。石质陨质具有完全不同的成分：主要是氧占36%，铁占24%，硅占18%，镁占14%，其余便是一些微量元素。石——铁陨星的各种含率则介乎上述两种主要类别之间。这与地球上地壳和地核的组成何等相似，这不正说明它们都是另外一颗“地球”崩溃后的小碎片么？而且，如果不经过高温高压阶段，又从哪里产生这些重元素？如果不经过岩石的冷却过程，铁镍之类的重元素又怎能和其他物质分异为不同的陨石？ （四） 碎屑和尘埃仍然不是最后的结局。这些小碎屑和尘埃要继续崩溃，分子要继续分解，原子要继续蜕化，直至最后都变为氢原子。而这样的结果，氢原子的密度又过大，氢原子也将崩溃，从粒子状态变为连续状态。这是一个高空核反应的过程，是一个发光的过程。 长期以来，有一种叫做“气辉”的现象让人们迷惑不解。气辉是指在夜晚，甚至在没有月亮时，天空的各个部分都普遍地非常微弱地发光这种现象。气辉的总光量要比星星的总光星大很多。但它弥散得太厉害，除非使用天文学家的精密的聚光仪器，否则是探测不到的。这种气辉便是分子分解时，或者原子蜕变时，或者氢原子崩溃时所产生的发光现象。由于在整个宇宙空间，都充满了碎屑和尘埃，因此这种发光现象是普遍存在的。不过，在各个星球周围，尘埃的密度达到最大，使得发光强度更为显著，行星、卫星以及小行星便成为一个个微微闪亮的天体，让我们能够比较轻易地看到它。 我们知道，在实验中，假如一个元素衰变，那么它放出大量的亚粒子，诸如a射线、r射线、β射线、x射线等等。同样，当原子在宇宙空间中崩溃时，也会放射出大量的射线——这便是所谓的宇宙射线。宇宙射线对于宇航员的身体有着很大的伤害。一般来说，轻元素小分子从地面逸发，在空中进一步向氢原子转化，到达一定高度时，氢原子的浓度达到最大值，这时氢原子的崩溃最为显著。这便是为什么“宇宙射线”在空中一定高度处浓度最大的原因。 八 星球自转 （一） 为什么星球存在着自转？恒星以及行星自转的初速度从何而来？我们知道，星球都是由原始星云收缩而来的，我们要考虑天体的自转，就必须追溯到天体的早期阶段。 在太阳开始形成的时候，早期太阳的胚胎——无数天体碎片及尘埃存在于广袤的范围之内。这些原始星云开始强有力的收缩。所有收缩的流体，在收缩过程中，只要稍微有一点方向上的不均匀，就势必造成一种与收缩方向垂直的流动，而且一当这个流动开始，就会越来越加剧。在海底的漩涡，在水池子的入口处都是如此。在变化万千的宇宙之中，更不可能到处均匀一致，因此在收缩过程中形成自转是不可避免的。 事实上，在太阳的早期，各个行星还非常年轻，它们的体积还非常庞大，它们的角动量还足以影响很广阔的范围。由于拖曳作用，这些行星的自转，也带动着周围的空间及尘埃一起转动，而这些尘埃又将形成太阳的胚胎，这就是说，在太阳正式形成之前，它的胚胎就已经在自转了。虽然这时的自转还非常轻微，但由于体积的收缩，理所当然地将形成较大的自转角动量。 （二） 那么，自转的方向又是由于什么决定的呢？ 我们假设在早期太阳胚胎的旁边，有一颗很大的行星或者恒星，那么，一方面，由于行星的自转，对空间产生了一种拖曳作用，另一方面，运动是需要消耗能量的，物质都尽量保持静止，这样就产生了矛盾，行星周围的空间被拖着一起运动，而远方空间却静止不动。在这中间就产生了一种抗拒拖曳的作用力，或者说，宇宙给予了周围尘埃向相反方向运动的一种力量，远方空间拖曳着原始胚胎开始相对于行星作转动。原始胚胎收缩后，这种相反的抵消拖曳的作用就会密集起来，形成一个拖曳方向相反的新星。这种机理我们并不陌生，它非常类似于逆磁性：对于任何一种强迫的力量或者强迫的运动，物体本身都会自然而然地产生一种抗拒作用，产生一种相反的力量或者相反的运动，来削弱外界对自身的作用，并且，它还努力去抵消这种力量，去中和这种运动，使得在外界不显。这是由于连续物质的粘性以及相对静止所决定的。 或者更通俗地说，行星拖曳着原始胚胎，但原始胚胎没有以那么高的速度随同它一起运行，由于运动是相对的，那么，原始胚胎就在相对于行星的介质作反方向的运行。 这样，所形成的一个新星与原有的行星的自转方向完全相同，对于处于它们连线中心的尘埃，两者的拖曳力量正好相反，互相抵消。所以，太阳系的恒星以及几乎所有的行星的自转方向都是相同的，太阳、水星、火星、木星、土星等等，都是绕自己的轴作同样的逆时针自转。 （二） 在开始的时候，自转速度极其缓慢，但由于收缩，原始胚胎的自转逐渐加快。这是符合角动量守恒定律的，因为收缩以后各部分到旋转中心的距离缩短，因此角速度加快。就象一个花样滑冰的运动员一样，在旋转的时候突然把张开的双臂收拢，转速便加快了。例如太阳大约每二十七天转一周，而类木行星自转的周期却大大加快，都在十个钟头左右，土星：9小时50分；木星：10小时14分；天王星：10小时49分；海王星：15小时40分。 但我们不能忘记，在收缩使自转加快的同时，还存在着另外一种完全相反的效应：由于空间的阻滞作用，逐渐消耗星球的角动量，使角速度减小。当星球凝固后，不能再收缩了，因此后一种效应开始起主导作用，使星球的自转逐渐减慢，例如火星：24小时37分；地球：23小时56分；而水星58.6日，金星248日！ 也就是说，在凝固之前，自转角速度是从小到大，而在凝固这后又从大变小。更有趣的是，由于这种减慢作用，月亮的自转速度已经为零了，或者说自转周期无穷大。因此，月亮总以固定的一面对着地球，它的本身没有运动，只纯粹地为地球所拖曳着一起公转。这比现代理论中月亮运动的解释要明了和合理多了，不然的话，月亮的自转怎能恰好维持其一面永远向着地球？同样，金星与水星是否也是自转速度为零，或者近似为零？注意一下它们绕太阳的公转周期，金星224.69日，水星87.96日，与它们的自转周期，金星248日水星58.6日是何等接近，可以看出，它们也总是以固定的一面对着太阳。 （四） 在原始星云自转的过程中，由于离心力的作用，在旋转平面还有一种向外的运动趋势，这就造成旋转平面内与自转轴方向的收缩不等性，在自转轴方向物质都已经靠近中心，而在旋转平面内物质却被离心力抛开，这就使整个太阳系成为一个非常扁平的园盘。在太阳系，所有行星的公转轨道也都在这一个共同的平面上。 当收缩区域内存在着大的星球，那么，由于星球之间的排斥作用，星球靠近原始胚胎中心的速度比尘埃以及小碎块要小得多，这样行星都被留在外层。行星越大，越不易靠近，越被排斥开来，因此，较小的水星、金星、地球、火星在太阳系的内侧，而体积较大的木星和土星则被更大地排斥而留在外层。 不仅如此，不仅太阳的自转决定了行星的公转平面，而且太阳的自转也影响行星的自转方向以及卫星绕行星的公转轨道。由于收缩力量和离心力的不断作用，使得所有物质都无限地向一个平面上移动，卫星也是如此，纵使开始时卫星的公转平面与太阳的旋转平面有很大的夹角，在收缩的过程中，这两个平面的夹角也会越来越小，直至卫星在公转轨道的任何一处都不会离开园盘的平面。行星的自转对周围空间也有一种拖曳作用，如果自转轴与公转轴有一定的夹角，那么由于不断的修正作用，这个夹角将越来越小，直至自转轴与公转轴平行。一般的行星都是这样，自转轴正好垂直于公转轨道平面。只有金星的自转轴与公转轴正好反向，从地球北极上空向下望，金星竟沿着顺时针方向由东向西自转，而不是象其余行星（除天王星外）那样由西向东。金星就象是倒立着，北极朝下，南极朝上，其他行星都是直立在太阳系的园盘之上。 九 天体的磁场 （一） 所有运动的物体都将拖曳空间，这个拖曳的趋势就形成磁场。地球存在着自转，因此地球本身就是一个巨大的磁体。由于地球绕南北极从西向东旋转，因此地球磁场的方向就是从南到北。当将磁化后的钢针悬挂起来，任它在水平面内自由转动，它最后就将停在南北方向连成的线上。 理所当然地，星球自转的速度越大，磁场也就越强。例如，木星磁场的强度至少是地球磁场的12——16倍；而月球没有自转，因此，月球没有磁场也是情理之中的。 实际上，我们所测得的磁场是空间的运动性质。我们之所以没出地球有磁场，是因为由于地球本身的自转，地球相对于背景连续物质这种空间有着相对的运动，这种运动产生一种拖曳趋势——但仅仅是趋势而已，并不运动，磁场正是这种没有产生运动的拖曳趋势所引起的紧张力量。月亮只纯粹地为空间拖曳而走，在两者之间没有相对运动，因此也就没有磁场。 （二） 不仅天体的旋转会产生磁场，而且无论什么类型的运动，都会拖曳空间而产生磁的拢动。例如，从太阳沿着半径吹向外层空间的太阳风也具有磁场，因此地面上的磁场是两种运动的加和。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用，好象要把地球磁球从地球上吹走似的。在地球的向日面，地球磁场向太空伸延到10个地球半径的地方，在地球的背日面，地球的磁场形成了一个“磁尾”，在该方向25个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延40个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球，也就是说，如果把指南针放在这里的话，其北端将指向地球。磁尾南部的磁力线则背向地球。 正是由于太阳风的作用，地球上的磁场并不纯粹是由自转而产生，而有一种背向太阳的运动，这样磁极就不与地理地极重合。磁北极在加拿大海岸以北离北极约1,000公里的地方；同样，南磁极在罗斯海西部南极洲的沿岸附近，离南极大约1,600公里。还有，两个磁极并不在地球两端正好相对的两点上，两磁极穿过地球的连线（磁轴）并不通过地心。 由于地球不断在旋转，因此地面的某个地方对于太阳风的位置就一直在改变，当这个地方背向太阳风时，磁针与地面的夹角就要大一些，当这个地方正对太阳风时，磁针与地面的夹角就要小一些。当这个地方的自转正好与太阳风同向，磁场就会变大一些，若正好与太阳风反向，磁场就会变小一些。正是由于地球不断在运动，地面上每一点处的拖曳力量也不断地在改变。正是由于磁场是空间拖曳而产生的，所以它与地理北极毫无关联，它并不一定正向北极。在一个人向东或向西航行时，罗盘指针对“正北”（即北极的方向）的偏离是无规则的。事实上，在哥伦布的首次航行中罗盘指针就一直有漂移现象。甚至就在同一个地方，这种罗盘指针对正北的偏移即磁偏角也随时间而有较大的变化。例如，伦敦的磁偏角在二百年里移动了32°；1600年它是北偏东8°，以后一直沿逆时针方向稳定地转动，在1800年达到了北偏西24°。从那以后，它又往回移动，在1950年已只有北偏西8°。 （三） 事实上，不仅存在着整体磁场，而且还存在着许多局部磁场。任何一处空间的扰动都会产生磁场。太阳正处于激烈的燃烧之中，它的物质的运动非常紊乱，因此产生的磁场也非常繁杂。太阳有一些局部磁场显然是与太阳黑子有联系的，它们比地球的磁场强几千倍。每颗黑子都带有磁场。每当黑子出现，便产生显著的磁干扰地磁。在星际中间，由于各星球的紊乱运动，因此，到处都是漩涡，到处都是错流，星际介质不断地在相对运动，这些都会产生磁场。虽然月亮已经几乎没有自转了，只纯粹为地球拖曳而走，不能产生整体磁场，但由于高山和洼地的存在，在地势不平处会产生轻微的拖曳不均匀，空间出现运动，可以产生较小的局部磁场，这些都已经被检测到。 （四） 遗憾的是，对于现代科学来说，地磁至今仍然是一个谜。地磁是怎样产生的？它有哪些性质？现代科学不得不承认，他们在这个问题面前无能为力，他们所能勉强提出的假说也是苍白无力的。现代科学将磁场当作是原子的专利，只有磁石等等才能有这种作用，因此地球既然有磁场，那么它就必定是一块大磁石。 在一段很长的时间内，科学家们曾设想地心可能是一个巨大的铁磁针。根据计算，地壳中铁磁体的含量要构成地磁场就太少了，人们猜测地核基本上是由铁磁体（即铁和镍）组成的，铁和磁在某种超自然力的支配下整齐地排列，而成为特殊的磁化状态。但是，这同地核的温度超过2000℃的资料是不一致的，因为这种温度不仅高于居里点很多，而且也不大于铁和镍的熔点。铁的居里点是760℃，当加热到这个温度，铁会失掉它的强磁性（即铁磁性）。此外，曾经证明地核是液体状态的，而恒定的磁铁呈液体状态存在的可能性也被理论所否定了。这便是地磁的铁磁体假说。 第二种关于地磁的理论是热电假说。我们知道，电的流动可以产生磁场，有些科学家认为，在地球内也存在着电流，但是要形成地磁场，至少需要109安培的电流强度。他们认为，地核，特别是它的外部，处于液体或接近液体的状态，因此，它是较为活动的，而且能很快地反应在对它所施加的力上。进一步假设，在成分不同的地幔与外地核的交界处，存在着温度不同的地段，例如由于地核物质的对流产生的不同地段。在这种条件下，在地幔和地核边界上可能产生电流及与其有关的磁场。 第三种是发电机假说。这个假说相当复杂，但是形成磁场的机制可以概略地用双园盘式发电机的实例来说明。两个园盘在弱的外部磁场中旋转时，与轴和外缘相交的两根导线的回路中产生方向相反的两种电流。这两种电流形成磁场，其强度会明显地超过外部附加的初始场的强度。有些科学家认为，地球就是这样一个发电机，在地核中这两种方向相反的电流，可由液态的外地核物质的热对流产生。 虽然一个个假说都离奇得很，但它们都没有达到预期的目的，既不能解释地磁的性质，也不能一般地提出产生地磁的机制。地磁的强度是相当大的，而且是整体性的，磁场的方向与地球的自转轴基本相同，这些都提醒着人们，地磁是地球自转的附加效应。 本文作者：段宗曜 hbhgduan@163.com 欢迎转贴 |