奥妙的宇宙星系

作者:曾亦军   来源:恩福文化使团

宇宙飞船窗外,地球乍现眼前,宇航员把眼前景致拍摄下来后,兴奋不已。其中一位说:“这是太空飞行最精采的一刻。”

可是,与太阳相比,地球显得十分渺小了。太阳容得下一百万个地球且有余,太阳系又同其星系一起构成银河系,银河系的直径约为十的十八次方公里,光要走十万年才可能穿越这个星系,单是这个星系就有超过一千亿行星。银河系与仙女星系及二十余个其他星系,凭着引力形成一个星团,而这些星系又不过是一个庞大超星系团的微小部分。最令人惊异的,还不是庞大星系的数目,而是这些星系都在转动。以下谨用简单的说明,来看造物主严谨的设计和深思熟虑的构想。

宇宙膨胀的发动力

天文学家发现一件耐人寻味的事:来自各星系的光通过棱镜时,光波看来都变长了。这显示星系正以高速度远离我们。即使不是天文学家的人也可以看出,宇宙膨胀对于人类的过去及将来都意味深长。大部分科学家都认为,宇宙起初非常微小而密集(这个现象叫做奇点),整个宇宙原有巨大的引力,必须有一股巨大的力量,才能抵销这种引力。由此可见,宇宙膨胀的过程必然是由某种东西发动的。

如此,便出现一个问题:如果宇宙一度很小、很密集,那么在膨胀之前,宇宙内外到底有没有实体?这问题导致我们不得不正视宇宙有没有起源。英国天文学家伯纳德·洛伊耳爵士( Sir Bernard Lovell )指出,宇宙的膨胀不仅要有巨大的能量,还必须有丝毫不差的速率,“宇宙膨胀的速度如果快一万亿分之一,宇宙的物质现在也就全部消散了,速度如果慢一万分之一,引力也使宇宙在产生之后头十亿年左右就坍塌了。”

强弱适中的引力和电磁力

无论在浩瀚的宇宙里,还是在极微小的原子结构内,我们所见的万事万物,无一不受四种基本力的影响,即引力、电磁力、强核力、弱核力。

宇宙中明显存在的这四种力若不调节得恰到好处,构成生物必不可少的元素(如:碳、氧和铁)就不能存在。如电磁力和引力,如果引力太弱,就不足以约束电子绕着原子核活动。不绕着原子核活动严重吗?当然严重。因为这样一来,原子与电子就不能组成分子。而如果引力太强,电子就被困在原子核的表面,原子之间不能产生反应,生物就不能生成。单凭这一点,我们就可以清楚地看出,人的生存在乎电磁力调节得强弱适中。

从宇宙宏观来看,电磁力的强弱会影响到太阳光对地球表面的照射,从而影响植物的光合作用,甚至使它无法进行;亦可以使水失去它原有的特性,而这种特性是维持生命不可缺少的。电磁力对于其他三种力的相对程度也十分重要。美国方怀·布鲁尔博士( Reinhard Breuer )指出:“引力较小,恒星也相应较小,恒星内部引力所形成的压力就不足以提高温度,来达到产生核聚变的程度,于是太阳就不能发光。”可想而知这对人类的影响有多大。

如果引力按比例增强,即上述数字少了个零(十的三十九次方),又会发生什么?布鲁尔博士说:只要发生这么微小的改变,太阳寿命就会大为缩短。事实上,太阳和其他恒星都具有两种特性,就是长期效率高,而且长期稳定。打个简单比方,如果发动机要转动有效率的话,燃料和空气的比率需要维持一定的临界比率,而工程师要设计出复杂的机械和计算机,才能让发动机发挥最佳性能。太阳这颗燃烧效率极高的恒星又怎么样呢?各种基本力和性能都调节地恰如其分,这种丝毫不差的条理会是碰巧发生的吗?

恰到好处的两种核力

宇宙的结构不是只在乎引力和电磁力调节适中,另外,还有两种物理力也跟我们的生命有密切关联,即强核力与弱核力。这两种力量在原子核里面发挥的作用,充分显示出深思熟虑的设计。先看强核力,这种力使质子和中子在原子核内紧紧相连在一起。由于这种连接的力量,各种元素才能形成。而有的元素轻(例如氮和氧);有的元素重(例如金和铅)。如果这种力稍弱的话,看来只有氢才能存在。反过来说,如果这种力稍强,只有较重的元素才能够生成,氢无法形成,这对我们的生活会产生什么影响呢?如果宇宙没有氢气,太阳就没有燃料,也就不能发出维持生命的能量了。当然,我们也不会有食物和水,因为氢是食物和水的重要成分。

第四种力称为弱核力。这种力控制放射衰变,影响到太阳的热核活动。你也许会问:“这种力也调节得丝毫不差吗?”数学家兼物理学家弗里曼戴森( Freenan Dyson )说:“弱核力比一般核力弱几百万倍。它并不太强,刚好让太阳上的氢以缓慢稳定的速率燃烧,如果弱核力强一些或弱一些,任何一种依赖太阳的地球生物都将面临死亡的威胁。”这种恰到好处的燃烧速率让地球保持暖和,不致于烧焦。只有这样,人类才能生存下去。

太阳系的巧妙位置

人的生存还在乎其他因素丝毫不变。地球与太阳的距离也必须恰到好处。计算结果显示,只要地球离太阳近百分之五,地球在大约四十亿年前就已经出现严重温室效应(过热)。而只要地球远离百分之一,大约二十亿年前,地球就已经出现严重的冰川作用(几乎完全冰冻)。除了距离恰到好处之外,还有一点就是地球每天绕着自身轴自转一次。这个速度恰好令地球气候温和。金星每 243 天才自转一次,地球若自转速度像金星一样,就会和它一样,白天和黑夜同样长,出现极冷极热的气候,令人类很难存活。此外,地球环绕太阳的轨道亦至关紧要。彗星的轨道是比较长的椭圆形,幸好地球环绕太阳的轨道差不多是圆形,不然,就会像彗星一样出现极冷极热的现象,人类也就必死无疑了。

最后一点,就是太阳系在银河系里的位置。如果太阳系比较接近银河系的中央,太阳系遭周围恒星的引力,就会令地球的轨道发生改变。而如果太阳系位于银河系的周围,夜空就差不多全无星光。根据科学家目前对宇宙的理解,太阳若在银河系的边缘,化学元素的生成有阻碍,进而会导致根本不能形成太阳系这样的星系。

发布日期:2015-01-22