秘密活学活用
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宇宙的秘密

世上所有人都在一种“无穷力量”的控制下运行,同时也被这种法则引导着。人类通过对这个宇宙中最精确的法则的运用,成功地建造出了宇宙飞船,并分秒不差地掌握了登月时间,实现了长久以来的太空梦想。

──鲍勃·普科特(哲学家、作家、成功学家)

人类赖以生存的地球年复一年地围绕太阳公转,太阳以它巨大的引力支配着太阳系中的每个成员。从某种程度上说,类似太阳的这种引力,是浩瀚无比的宇宙、星系的最主要特征。

根据大爆炸理论,大约在150亿年前,宇宙的所有物质都高度集中于一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。之后,大爆炸产生的碎片和散漫物质经过漫长时间的凝集,大约在46亿年前形成了太阳系,作为太阳系一员的地球,也是在这个时期形成的。

太阳系以太阳为中心,它是包括太阳在内的所有受到太阳引力约束的天体的集合体,主要包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等8颗行星,至少165颗已知卫星,3颗已经辨认的矮行星(冥王星与其卫星)以及数以亿计的太阳系小天体。在太阳引力的作用下,这些天体都按照特定的轨道周而复始地运行着。

太阳系是宇宙大爆炸的产物。宇宙大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近。所以,同太阳系一样,银河系中类似太阳的数量超过1000亿颗的其他恒星,都是在自身引力的长时间作用下形成的稳定星系。同样,与银河系并列的河外星系的形成,也离不开引力的作用。

太空星系的形成离不开引力,其存在更离不开引力。

资料表明,现今的宇宙是处于膨胀状态的。早在1912年,美国天文学家斯莱弗就开始研究星系的视向运动状况,他在13年中一共测得了40个星系的视向速度,并发现其中38个星系都在远离地球而去,即绝大多数星系都表现出这种“退行”运动。

后人的研究进一步证实了这一普遍现象。1929年,哈勃仔细分析了已知距离的24个星系的退行速度后,得出了一个惊人的结论:星系的退行速度与距离成正比,并据此提出了著名的哈勃定律。

根据宇宙学原理,只要星系的视向速度与距离成正比,那么,不仅在银河系位置上可以看到这一现象,而且在其他星系位置上也会观测到同样现象,只是同一星系在不同位置观测者看来有不同的视向退行速度。从而得出一个重要结论:银河系在宇宙中丝毫不具有特殊地位,银河系并不是宇宙的中心;其次,从地球观测到的星系视向速度与距离成正比这一事实,不仅说明河外星系与银河系之间的距离在不断扩大,而且说明任意两个星系之间的距离也在不断加大。由此得出一个重要推论:整个物质宇宙在不断膨胀。

就像生活中不断膨胀增大的气球,随着体积的逐渐增大,气球表面上两个点之间的距离也会随之增大,在宇宙膨胀的大环境中,彼此相互退行的太空星系要保持自身的完整和存在,必须依靠引力继续维系属于自己的天体。其中,尤其是要同引力场极强的太空黑洞作斗争。黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生坍塌,其物质特别致密,它有一个称为“视界”的封闭边界,黑洞中隐匿着巨大的引力场,以至于包括光在内的任何物质都只能进去而无法逃脱。

爱因斯坦的学说认为,质量使时空弯曲。如果将时空比作一张巨大的绷紧了的体操弹簧床,在弹簧床床面上放一块大石头:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则床面会下沉得更多,弹簧床面弯曲得越厉害。

同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。

如果让一个网球在平坦的床面上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方,路径则会呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时,会继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体,则会沿弯曲的轨迹前进。

由此来看,黑洞对其周围时空的影响就很明显了。设想,在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以在宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。

那么,为什么任何物质都不能从黑洞逃逸出去呢?正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而如果要挽救这类运气不佳的物体,则需要比黑洞更大的能量,更大的引力场。

宇宙中的恒星是数以亿计的,而黑洞又是大质量恒星塌缩后的产物,所以它的数量也是难以估量的。对于地球来说,以第二宇宙速度(11.2km/s)飞行即可离开地球,但对于黑洞来说,其第二宇宙速度之大,竟超越了地球上最快的光速,所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,人们看到的只是黑色一片。黑洞这种巨大的引力场引起了人们对太空的广泛兴趣,当然,作为地球人,更多的是一种对潜在太空生存危机的惊恐感、责任感和使命感。

根据牛顿万有引力定律,太空中的每个天体都有自己的引力,地球也不例外。太阳引力使地球围绕太阳转,地球引力使月亮围绕地球转。所以,可以这样说,地球上的每个人都生活在引力之中,都生活在吸引与被吸引之中。