我,胡家奇,1962年出生于中国湖南,1979年就读于东北工学院(现东北大学),1983年毕业后主要在国家建材局机关工作,1994年创办企业至今。现为北京市门头沟区政协委员。
自从1979年无意中被卷入人类问题研究之后不久,我就决定了,这将是我一生最重要的工作。因为,随着研究的不断深入,我越来越深刻地认识到人类正面临极其严重的灾难,这就是科学技术的非理性发展正把全人类快速推向灭绝的深渊,人类社会的发展方向和发展方式出现了全面的错误,这种错误已经从根本上危及人类的整体生存和普遍幸福。如果不尽快采取措施,我们将会万劫不复,人类将没有再开始的机会。我要努力研究它,要一直呼吁,直至终生。
第二节 追溯宇宙
第二节  追溯宇宙     
  

        一、宇宙起源于“大爆炸”
        今天,一个普通的人都知道,我们赖以生存的太阳,只不过是银河系中一颗普通的恒星,地球是太阳的一颗行星。
        20世纪20年代之前,天文学家的视野一直局限于银河系,仿佛银河系就是所有的宇宙。首先发现银河系外还有其他星系的是美国天文学家哈勃,1925年,他通过天文观测,发现了银河系邻近的星系——仙女座星系,这是人类观测到的第一个河外星系(即银河系之外的星系)。在以后的观测中,哈勃发现,银河系之外远远不止一二个星系。在发现第一个河外星系之后,又经过十年的努力,天文观测的视野扩展到了5亿光年的范围,即用光的速度旅行,须走5亿年的时间,而光的速度为每秒30万公里,因此,这一观测距离在当时看来是足够大的。
        在对众多的河外星系进行观测后,天文学家发现,几乎所有的河外星系都在远离我们而去,且距我们越远的星系离我们而去的速度越快,如观测到室女座星云正在以每秒1000公里的速度离开我们,在当时的天文学家看来,这简直是一个不可思议的事。
        这些星系为什么会离我们而去?我们的宇宙从哪里来,又要向何处去呢?许多科学家从不同的角度对此进行了大量的研究。1927年,比利时天文学家勒梅特提出,如果把时间退回许多年以前,宇宙的所有物质都挤压在同一个点上,他把这个点称为“宇宙蛋”。宇宙蛋突然发生爆炸,爆炸的物质便形成了后来的星体。
        今天,大爆炸的宇宙形成理论已经被大多数科学家接受,而且这一理论正在不断地得到完善。
        宇宙形成于138亿年前,当然,这只是一个大致数,而且各种科学家的观点对这一数值有不同的认定,但差别不大。因此,并不妨碍我们的阐述。
        这一时间至少可以通过三种途径得以确认,第一种途径是根据对星系退行速度的观测,如果倒退至138亿年前,宇宙可以归于一个原点 ;第二种途径是对宇宙最古老的恒星进行研究,发现各个最古老的恒星以及由它们组成的星团,根据其年龄并进一步推断都接近于138亿年,这是宇宙最初形成的第一代恒星 ;第三种途径是针对原子衰变的特点,按照原子半衰期的规律对最古老原子的年龄进行检测的结果。
        人们通常对宇宙起点的描述是宇宙开始于一个原始原子,这个原始原子比我们今天通常所说的原子还要小得多,直径仅为10-33厘米,它的温度极高,密度极大,具体测算,温度为1032K,密度为每立方厘米1093克。这个原始原子在138亿年前突然爆发了,它爆炸形成的空间就是我们今天所看到的宇宙,它爆炸的碎片便是今天宇宙中的星系、恒星与各种物质。
        事实上,上述描述至少是不准确的。我们今天的宇宙学是建立在广义相对论和量子力学基础之上的,按今天的科学理论我们对宇宙的形成一直可以倒推至爆炸后的10-43秒,这一时间称为普朗克时间,这一时刻的宇宙尺度、温度与密度就是上述的数字。我们通常以这一时刻的状态作为宇宙的起点实际上是非常武断的,在这一时刻之前宇宙肯定有它的“零时间”,也有它的奇点,只是按现有宇宙理论无法描述普朗克时间之前的宇宙罢了。
        要真正理解对宇宙的描述是一件并不容易的事,它首先要求我们必须放弃对周围事物的观察经验,用一种完全不同的方式来了解我们置身于其中、时时刻刻都在感知的一切。
        从几何的角度看,点是0维的,线是1维的,面是2维的,立体是3维的,我们在初中就了解这一切,随意便可以想像点、线、面、立体是怎样的形状。然而,时空则是4维的,我们能够感知它,但却想像不出它的样子是怎样的。当然,一定有很多人不同意这样的说法,他们会说时间不就是始终如一地自然流淌吗?宇宙不就是我们所看到的空间吗?之所以人们会有这样的疑问,是因为他们被自己的经验迷惑了。
        根据现有宇宙理论的理解,在大爆炸之前什么都没有,是138亿年前大爆炸的那一刻才同时有了时间和空间,于是时间一直流淌到现在,宇宙空间一直膨胀到今天。
        肯定会有人问,在宇宙大爆炸之前,也许没有物质和生命,但时间总应该还是有吧?回答是否定的。时间只是开始于大爆炸的那一刻,大爆炸之前并没有时间。那么,大爆炸形成了宇宙星系与物质,在大爆炸之前至少应有虚空的空间吧?不然大爆炸的碎片怎么飞得出去呢?回答也是否定的。大爆炸那一刻同时有了空间,宇宙膨胀有多大,空间便有多大。一定还会有人问,那么宇宙之外是什么呢?宇宙的边缘与什么交界呢?回答是宇宙只有大小,没有边缘,也不与任何东西交界(也有科学家认为,我们的宇宙之外还有其他的宇宙,由于时空是4维的,因此,其他的宇宙我们是看不见的)。
        在通过天文望远镜对星系观察时我们发现,距我们越远的星系离开我们的速度越快,这并不是说我们就是宇宙的中心,实际上,站在任何一个星系的任何一个星球上观察宇宙空间,其结果与我们在地球上的结果都是一样。正如吹气球时我们发现,在气球上的任何一点观察,距这一点越远处相对这一点离去的速度越快,固定任何一点观测都容易使人产生自己就是中心的错觉,但实际上任何一点都只是普通的一点。
        138亿年前的那个爆炸是开天辟地的爆炸。大爆炸之初,我们今天所知道的四种自然力(即强力、弱力、电磁力与引力)是统一的,随着宇宙的降温与膨胀,这四种力开始分开 ;与此同时,物质与反物质的不对称性开始出现,物质比反物质略微多一点点。这是宇宙的极端混沌状态,在这个混沌的空间中物质与反物质相遇湮灭为光子并产生能量,这种湮灭有中子与反中子的湮灭,有质子与反质子的湮灭,有电子与反电子的湮灭,也有中微子与反中微子的湮灭。今天,光充斥于整个宇宙就主要是大爆炸早期的产品,而这场大湮灭之后剩下的少许物质便是今天我们的宇宙星系。
        大爆炸3分钟后,宇宙温度降至10亿K,这时,质子与中子相互结合为原子核,这一过程大约持续了1小时,当宇宙温度降至1亿K时,这样的核合成便结束了。根据理论计算,在核合成的产品中,氢约占3/4,氦约占1/4,极少的锂、铍、硼总共所占比例还不到百万分之一,今天的天文观测已初步证实了这一理论比例。
        此时的宇宙虽然充满着光子但并不透明,因为同时存在于宇宙中的还有大量的自由电子,它们阻挡了光子的穿行。大约30万年后,宇宙的温度降至3000K,电子的运动已经不那么剧烈,于是,氢核俘获一个电子变成氢原子,氦核俘获二个电子变成氦原子,锂核、铍核与硼核也各自俘获了相应的电子变为原子,在没有了电子的阻挡后,被解放了的光子使宇宙变得一片光明,宇宙结束了它的混沌时期,从此变得通透。同时,宇宙也由以辐射为主的时代进入到以物质为主的时代。
        上世纪的60年代,贝尔实验室的两位工程师彭齐亚斯和威尔逊在调试射电天文望远镜时,发现有一种极冷的光占据了整个宇宙天空,它包裹着每一颗恒星、每一个星系,充斥于宇宙的每一个角落,这种光不能用光学望远镜看到,只能通过射电望远镜观测到,它对应的温度为3K。我们知道,0K即绝对零度,是理论上的最低温度,为-273℃,3K这一温度正是从理论上计算的大爆炸的余热,那充斥于整个宇宙的冷光则是大爆炸之初遗留下的原始之光,是宇宙混沌初开时所留光子的遗迹。由于138亿年过去了,宇宙在经过极大的膨胀后,最初的光子散布于整个宇宙,已经变得十分稀疏,使得每立方厘米只有几百个光子,即相当3K的温度,它均匀普遍地存在于整个宇宙,称为微波背景辐射,或者背景辐射温度。这两个工程师的意外发现正是对宇宙大爆炸理论的最有力证明,他们两位也因此获得1978年度的诺贝尔物理奖。
        在宇宙顺着大爆炸的力量继续向外膨胀的同时,原子由于引力的作用开始凝聚到一起,从而形成巨大的云团 ;在大爆炸2亿年后,原子已被压缩得足够紧密,恒星诞生了。而此时宇宙的普遍温度,即背景辐射温度已经降至30K,宇宙已经由之前的黄色、红色,这时变成了像今天一样的黑暗天空,只有点点星光在闪烁。同时,星系也开始形成,大爆炸138亿年后的今天,宇宙还在顺着大爆炸的力量向外膨胀。

        二、宇宙与银河系
        毋庸置疑,银河系也是大爆炸的产物,但是,关于银河系的具体形成过程却没有像对宇宙形成那样有比较一致的观点。一般认为,在宇宙形成后不久,一团巨大的原子气在引力的作用下聚集到了一起,由于这种引力足够大,使它们能够从宇宙单纯的膨胀力中相对独立地封闭起来。与此同时,仍然是因为引力的作用,在这一巨大的相对独立的封闭气团内部,又产生了许多小一些的独立封闭气团,这些小一些的气团在引力作用下变得越来越紧密,以至于内部温度越来越高,大约在宇宙形成2亿年后,它们通过自己的引力相继点燃了其中的氢原子核,巨大的热能使气团熊熊燃烧,这就是第一批恒星的诞生。而包裹着亿万颗恒星的那个原始大气团因此也就演变成一个巨大的星系,这便是我们的银河系。
        根据目前的研究表明,银河系是一个旋涡状星系,由大量的恒星组成,有人将它比作运动员投掷的铁饼,呈圆形,厚度比较薄,中心是凸出的。沿直径方向,其中心我们叫银心,银心外围凸起部分叫核球,然后再是银盘和银晕。
        银河系的核球呈扁球状,直径大约1.6万光年,厚约1.3万光年,是恒星密集区,充满了浓厚的星际物质和星云。根据观测,核球中心有一个巨大的黑洞,判断的依据是核球中心有强烈的宇宙射线的辐射,这是黑洞吞噬天体留下的证据。
        核球外围恒星较密集的区域称为银盘,银盘直径约10万光年,厚约3000-6000光年,靠近中心区域厚,靠近边缘区域薄。包围着银盘呈球状体的称为银晕,银晕的直径约10万光年,这是恒星稀疏区,主要由一些年老且贫金属的恒星与星团组成,这里,有些恒星已经衰老到生命的最后时期,那些质量大的衰老恒星则以超新星爆发的方式将内部合成的重元素抛散出去,它们降落到银盘上,成为新的恒星系统形成的“材料”。
        银盘中央平面称为银道面,银盘为旋臂结构,旋臂由里往外延伸,大体与银心对称。旋臂是星系尘埃较密,年轻、明亮且富金属恒星较多的区域,也是恒星诞生的场所。银河系的银盘共有四条旋臂,即猎户座旋臂、英仙座旋臂、3000秒差距旋臂和人马座旋臂,目前,我们的太阳系就是在猎户座旋臂中。太阳距银心2.7万光年,偏银道面以北约26光年,它绕银心旋转,其速度为每秒220公里。即使如此之快,但绕银心旋转一周也需约2.5亿年,因此,我们称2.5亿年为一银河年。
        正常用肉眼观察天空,并不能看到银河系的旋涡状星云,也看不到其旋臂状结构。在夏夜晴朗的天空,我们只能看到一条明亮的星光之河横贯天穹,这是因为我们置身于银盘中,只能侧面观察银河系,因此银河系在我们的眼中便是长带状的了,且在人马座附近有一片星光特别明亮和密集的区域,那就是银河系的中心核球的位置。
        大致估计,银河系中有约2000亿颗恒星(也有科学家认为宇宙星系可能远远多于这一数值,能达到2万亿个星系),宇宙中又有约3000亿个星系,这是一个十分庞大的数字,如此多的恒星与星系,靠人去数是根本无法完成的,极而言之,今天全世界所有的人数一辈子也数不过来宇宙中的恒星。事实上,恒星与星系的数量是“称”出来的,它是根据恒星与星系的运转规律计算得出的结果。
        我们所在的银河系在宇宙中是一个比较大的星系,它并不孤独,在它周围围绕着10多个较小的星系,这些星系少则有几十亿颗恒星,多则有几百亿颗恒星,另外还有一些仅几百万到几亿颗恒星的矮星系,银河系用自己的引力统治它们,并左右它们的行动。与银河系为伍的还有比银河系更大的星系,在这个统一的队伍中,银河系只能算是老二,老大是仙女座星系,它由将近10000亿颗恒星组成,也统治着10多个小的星系。另外,在这个队伍中还有一些比银河系与仙女座星系小的星系,并不受两个星系的统治,但它们都有着内在联系,一起形成一个独立的巨大天体系统,我们称这种天体系统为星系团或者星系群。
        银河系所在的这个独立的天体系统较小,只有30来个星系,称团还不够格,只能称为群,全名为本星系群。距本星系群较近的星系团有玉夫座星系团、M81星系团和室女座星系团。
        在宇宙中星系团(群)确实是具有自己的独立性,我们知道,星系之间都各自远离而去,但作为本星系群的成员则不是这样,除了那10来个围绕银河系运动的伴星系之外,离我们200万光年的仙女座星系,则是以大约每秒120公里的速度驶向银河系,按此计算,大约30多亿年后它将与银河系相遇。
        在宇宙中,星系团(群)还算不得天体系统中的巨无霸,比星系团(群)更大的天体系统是超星系团,这是当之无愧的大型天体系统。超星系团又称二级星系团,是由许多聚集在一起的星系团组成的星系集团,我们所在的本星系群属于本超星系团,玉夫座星系团、M81星系团和室女座星系团都属于本超星系团的成员。本超星系团包含有约50个星系团和星系群,总数达数千个星系,是一个扁平状的巨大的星系团集团,本星系群只是它的一个边缘的成员,它的中心远在约6000万光年之外的室女座星系团,我们银河系正是围绕着室女座星系团的中心运转的,大约1000亿年运转一周。
        距本超星系团较近的超星系团有距我们约2.5亿光年的双鱼—英仙座超星系团和距我们约5亿光年的武仙座超星系团。超星系团之间是极其空虚的广袤空间,在上亿光年的巨大范围中,连星际物质都极其稀少,更不说任何天体了。
        比超星系团更高一级的天体系统,就是我们现在能够观测到的宇宙部分,称之为总星系。由于人类今天能掌握的观测手段还十分有限,因此,我们所能观测到的宇宙还远不是宇宙的全部。
        2016年3月,哈勃望远镜观测到迄今为止我们发现的最遥远的一个星系,即GN—211,又名婴儿星系,距地球达134亿光年。这是十分令人振奋的纪录,因为这一纪录告诉我们的不仅是一个十分遥远的距离,同时告诉我们的还是一个十分遥远的时间,因为光在行走的过程中不仅产生距离,且带来的是过去的信息,134亿光年既是那个遥远的星系离我们的距离,也是那个遥远的星系在134亿年前给我们发过来的古老的信息。也就是说,我们所看到的婴儿星系并不是今天的星系,而是134亿年前的星系,而今天的婴儿星系,肯定早已不是我们今天观测到的这个样子。要知道,理论的宇宙是138亿年的历史,这意味着宇宙诞生仅4亿年后的星系我们都能够观测到。
        那么,我们是否可以通过继续改进我们的观测技术,最后将所有的宇宙尽收眼底呢?实际上从理论上是不可能达到这一终极目标的,因为自然界最快的速度为光速,哈勃定律告诉我们,离我们越远的星系,离我们而去的速度越快,今天我们观测到的最远的星系已经在接近光的速度离我们而去,更远的星系离我们而去的速度更快。一方面它们接近光速离我们而去,一方面它们的光以光速向我们发出,这两个相反的速度相互抵消,就像在跑步机上跑步一样,不可能跑出实际的距离,因此,最远的宇宙我们永远也不可能穷尽。
        在了解了宇宙的宏观结构后再让我们回过头来了解宇宙的微观结构。在宇宙演化的历史中,我们所处的时期为宇宙的恒星时期,根据理论计算,这一时期还应持续上百万亿年的时间,恒星时期宇宙微观结构的主角自然就是恒星,我们赖以生存的太阳就是一颗普通的恒星。我们遥望满天的星星在天空中闪烁发光,那些都是恒星在燃烧。我们用肉眼能看到的恒星其实很少,只有6000多颗,而宇宙中的恒星数量却是我们所看到的许多亿亿倍。很多恒星已经死亡,它们变成了白矮星、中子星或者黑洞,再也不能够燃烧。
        恒星并不是静止的,就像太阳围绕银心运行一样,其他恒星也依一定的规律在运行。恒星也不是孤独的,它的家族中有一大帮成员,首先,行星受恒星的引力所统治,我们地球就是一颗普通的行星,是属于太阳系的一员。而围绕行星运转的天体我们称其为卫星,卫星也是恒星家族的成员,但直接统治它们的则是行星,它受行星的引力作用,被行星所左右,月球就是地球的卫星。卫星并不是恒星体系中最小的天体,除卫星之外,受恒星引力作用的还有许多小行星、彗星、陨星以及星际介质,它们都包括在恒星的星球家庭之中。
        恒星与恒星之间也不是完全真空的,其间有星际气体与尘埃、宇宙射线和粒子流,以及星际磁场,这些物质我们统称为恒星际物质。恒星际物质极其稀薄,且分布不均匀,在天文观测中常常发现太空中有一些集中的云雾状天体,我们称这些云雾状天体为星云,这是恒星际物质比较集中的区域。
        恒星在星系中也不是均匀分布的,在星系的中心区域恒星的密度都较高,边缘区域密度都较低,正如银河系的核球就是恒星密集的区域,银晕则是恒星稀疏的区域。不仅像银河系这样的旋涡状星系如此,椭圆星系、盘星系和不规则星系无一例外都是这样。
        恒星在星系中的分布密度除了上述规律之外,星系中的一些恒星还利用引力的相互作用形成星团,它们少则数万颗,多则上千万颗集中在一起,组成一个小的恒星系统。星团可以分为球状星团和疏散星团,都是星系的组成成员,隶属于星系家族。
        在宇宙中,暗物质和暗能量远多于可见物质,据推测,可见物质只有宇宙物质的5%,其他的绝大部分都是暗物质和暗能量。凭目前的科学技术水平,我们对这些暗物质和暗能量还知之甚少, 但却能够判断它的存在,如旋转星系的旋转速度比理论速度要快,这就说明有我们看不到的物质在加速它们的旋转。还如,宇宙的膨胀速度要比理论速度快,这就说明有暗能量在发挥作用。

        三、太阳系与地球
        要了解太阳系与地球,先让我们从太阳系与地球的形成说起。在银河系以及其他的宇宙空间,时刻都有新的恒星形成,天文观测不仅证实了这一事实,而且也从其他恒星的形成中可以推测到太阳系的形成过程。
        普遍认为,太阳系形成之前是一团灰色的云团,这一云团由大量的气团和尘埃组成。一般认为,这是由一颗比太阳大十几倍或者几十倍的大恒星爆炸后的遗留物,起初这样的大恒星爆炸后抛出的物质温度极高,在经过许多年后,这些物质开始慢慢冷却,颜色变暗。由于物质固有的引力,这些物质慢慢聚集到一起,变得比较集中,特别是中心部位变得越来越紧密。同时,也是通过引力的作用,中心部位的温度愈来愈高,密度愈来愈大,这就预示着一颗新的恒星将要诞生,这样的恒星诞生过程对于宇宙是习以为常的。
        当这个气团的中心变得更加紧密后,终于在巨大的引力作用下,其核心部位的温度达到1000万度以上,剧烈运动的氢原子核终于有能力冲破电磁力的束缚发生激烈碰撞,核聚变发生了。核聚变的巨大能量产生的光和热向四周发散,一颗新的恒星就此形成,这就是我们的太阳。从太阳系目前拥有的重元素分析,太阳应是第三代或者第四代恒星。作为一颗恒星的太阳,其年龄应从它发生核聚变的那一刻开始算起,距今已有约50亿年。
        在作为恒星的太阳形成的同时,它周围的行星也在形成,最初的过程是在形成太阳系云团的较外围地区有无数的小型行星,它们较大的直径达上百公里,较小的直径仅有数百米,其数量之多数以亿计。同时,除这些小行星之外,还有大量的岩石碎块与冰块。
        由于小行星非常多,它们之间不断地发生碰撞,有些碰撞会产生粉碎性爆炸,而另外一些较小的小行星在撞击较大的小行星时,则被较大的小行星所吸纳,使其变得更大。这样的碰撞持续了许多年,终于有一天,有一颗小行星变得足够的大,使之可以鹤立鸡群地存在于一片比它小得多的小行星之间。这颗小行星用它的引力使周围的小行星更加频繁地撞击自己,与此同时,自己则变得更加强大。这样的碰撞又持续了许多年,终于一颗可以被称为行星的星球诞生了,我们的地球就是这样的星球,是在46亿年前诞生的。以后这样的撞击越来越少,逐渐趋于平静,地球进入了稳定期。
        太阳系一共有八颗行星,外围最近的一颗为水星,然后依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
        月球是地球的卫星,也是离地球最近的星球,距地球的平均距离38万多公里。在太阳系的八大行星中,除水星和金星之外,其他六颗行星都有自己的卫星。其中卫星最多的是木星,已确认的卫星达69颗,居次位的土星,经确认的卫星也达62颗。
        太阳系除了有八大行星以及它们的卫星之外,还有矮行星和大量的小行星和彗星。另外,众多的陨星与行星际介质也是太阳系家族中必不可少的成员。
        太阳是太阳系家族中绝对的家长,它的质量占整个太阳系总质量的99.85%,所有八大行星的合计质量只占不到0.135%,行星的卫星、彗星、小行星、陨星以及行星际介质仅仅只占太阳系质量的0.015%。
        依靠目前的科学技术足以证明,在太阳系中,只有地球有智慧生命,其他所有的星球都不具备智慧生命孕育与生存的条件。通过进一步对智慧生命形成条件进行研究,有一个结论是确定无疑的,这就是太阳系中真正称得上创世纪的奇迹就是我们人类的出现,它的神奇与意义已经远远超过了作为一颗恒星的太阳,因为宇宙中的恒星数不胜数,但适合孕育智慧生命的恒星体系却少之又少。

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