第4章 奇幻的宇宙時空(3)(2 / 3)

由此可見,宇宙是否在旋轉涉及觀測精度,處理數據所用的統計分析方法及宇宙模型等一係列問題,短期內還下不了結論。

宇宙有關“反物質”說法之謎我們都知道,目前人類觀測到的世界是由物質構成的,而物質又是由原子構成的。原子的中心是原子核,原子核是由質子和中子組成的,電子在圍繞原子轉。

原子核裏的質子帶正電荷,電子帶負電荷,它們攜帶的電量相等。從它們的質量比較上看,質子是電子的1840倍,形成了強烈的不對稱性。因此,本世紀初有一些科學家就提出疑問,兩者相差這麼懸殊,會不會存在另外一種粒子,這種粒子與基本粒子電量相等而電荷相反?

1978年8月,歐洲一些物理學家成功地分離並儲存了300個反質子達85個小時。1978年,美國新墨西哥州州立大學的科學家把一個有60層樓高的巨大氫氣球放到離地麵35千米的高空,氣球飛行了8個小時,他們宣布捕獲了28個反質子。從此,人們開始相信,每種粒子都有相應的反粒子。目前,科學家利用高能加速器巳製造出了反氘核和反氦核。

既然有反粒子的存在,人們很自然地聯想到反氫分子、反元素、反分子,由此便構成了一個反物質世界。有人進一步提出假說:宇宙是由等量的物質和反物質構成的。如果真有反物質世界,那麼,它隻有不與物質會合才能存在。可物質和反物質怎樣才能不會合呢?怎樣才能判斷出宇宙中哪些天體是物質,哪些又是反物質呢?為什麼我們所知道的世界中反物質會這麼少?

待人們去解開的謎團。

黑洞之謎

晴朗的夜晚人們遙望星空,那些亮晶晶的小星星看起來沒有什麼個性,它們存在的唯一證明隻是它們的明亮。然而還有不發出亮光的星體,它們的意義更為重大。美國宇航局曾經發射了高能的天文觀測係統,研究太空中看不見的光線。在發回的X射線宇宙照片中,最驚人的一幕是那些從前認為“消失”了的星體依舊放出強烈的宇宙射線,遠甚於太陽這樣的恒星體。這證明了長久以來一個怪異的設想:宇宙中存在著看不見的“黑洞”。

黑洞的性質不能用常規的觀念思考,但是它的原理中學生都能接受。黑洞形成的必要條件就是:一個巨大的物體,集中在一個極小的範圍。晚期的恒星恰巧具備了這個條件。當恒星能量衰竭時,高溫的火焰不能抵消自身重力,逐漸向內聚合,原子收縮——牛頓法則起作用了:恒星進人白矮星階段,體積變小,亮度驚人。白矮星進一步內聚,最後突然變成一個點,整個過程不到一秒。在我們看來,恒星消失了,二個黑洞誕生了。

一個像太陽這樣大的恒星自身引力如此之大,可能最終收縮成一個高爾夫球,甚至“什麼都沒有”。由於無限大的密度,崩坍了的星體具有不可思議的引力,附近的物質都可能被吸進去,甚至光線都不能逃脫——這是看不見它的原因。這個深不可測的洞,就被稱為“黑洞”。科學家相信大多數星係的中心都有黑洞,包括我們身在其中的銀河係。根據相對論,90%的宇宙都消失在黑洞裏。所以一種更令人吃驚的說法是:“無限的黑洞乃是宇宙本身。”

黑洞裏麵有什麼?隻能從理論上推測。假如一位勇敢的人駕駛飛船奔向黑洞,他感覺到的第一件事就是無情的引力。從窗口望出去是周圍星光襯托下一個平底鍋似的圓盤,走得更近了,遠方似乎寬廣的“地平線”發出X光,包圍著深不可測的黑洞。光線在附近扭曲,形成一個光環。這時宇航員要返航已來不及了,雙腳引著他向黑洞中心飛去,頭和腳之間巨大的引力差使他如同坐在刑具台上,遠在“地平線”以外3000英裏,引力就把他撕碎了。

那麼,怎麼才能在無際的太空中發現黑洞呢?天文學家利用光學望遠鏡和X射線觀察裝置密切地注視著幾十個“雙子”星座,它們的特別之處在於兩個恒星大小相等,誰都不能俘獲誰,因而互為軌道運轉。如果其中一顆星發生不規則的軌道變化,亮度降低或消失,有可能就是因為附近產生了黑洞。

人類為探索黑洞付出了不懈努力。最為成功的一次是在肯尼亞發射的第一顆X射線衛星觀測係統,被稱作“烏胡魯”,這個裝置在發射後運行3個月就感到天鵝星座的異常。天鵝座X一1星發出的“無線電波”使得人們可以準確地測定它的位置。X一1星比太陽大20倍,離地球8000光年。研究表明這顆亮星的軌道發生了改變,原因在於它的看不見的鄰居——個有太陽5至10倍大的黑洞,圍繞X一1旋轉的周期是5天,它們之間的距離是1300萬英裏。這是人類確定的最早的一顆黑洞體。

自從哥白尼和伽利略以後,還沒有一個關於宇宙的理論具有如此的革命性。黑洞的普遍性一旦證實,那麼“宇宙不僅比我們所想像的神秘,而且比我們所能想像的還要神秘”。我們知道宇宙處於不斷的擴張中,這是“宇宙核”初始爆炸的結果,宇宙核仍是一切物質的來源。當那裏的物質越來越稀薄時,宇宙是否停止擴張?天體的巨大引力是否最終引起宇宙收縮?“相對論”回答:是的黑洞的存在部分地證實了它的預言。即使宇宙不會消失在一個黑洞中,也可能會消失在幾百萬個黑洞中。另外,徹底揭開黑洞之謎,還意味著給予有關人類終極命運的思索一個明確的答案。