第1章 科学之谜(1)

宇宙

宇宙是怎么诞生的？至今仍然是个谜。大多数科学家倾向于“宇宙大爆炸”假说。

“宇宙大爆炸”假说认为大约在200亿年前，一种叫“原始火球”的物质发生了大爆炸，宇宙由此诞生。

“宇宙大爆炸”2秒钟之后，在100亿度高温之下产生了质子和中子，在随后的自由中子衰变的11分钟之内，形成了重元素的原子核。

重元素的原子核形成后大约又过了1万年，产生了氢原子和氦原子。之后，星云、星系的恒星逐渐形成。

1929年，天文学家哈勃对24个星系进行观测和研究，发现宇宙在膨胀。科学家通过计算得知现在这个宇宙的年龄为200亿年。

“宇宙大爆炸”有许多根本性的问题无法解释，比如大爆炸前的宇宙是什么样？大爆炸是什么引起的？宇宙的膨胀未来的局面是怎么样？

第二种假说是“宇宙永恒”假说。这种假说认为宇宙自古就有，并将永恒。一些星体在某处湮灭了，在另一处就会有新的星体产生。

第三种假说是“宇宙层次”假说。这种假说认为宇宙的结构是分层次的：恒星层次、恒星集团层次、星系团层次、超星系团层次等等。

关于宇宙的种种假说虽然说明了宇宙行为模式的部分原理，但都存在致命缺陷。

黑洞

黑洞是天空中大质量恒星的最终产物，是一个超多密天体，它是如何形成的呢？

当大质量的恒星演化到晚年，经过超新星爆发，就有可能坍塌成黑洞。

在宇宙早期，也会形成一些小黑洞。小黑洞的体积只有原子核那么大，质量和一座山差不多，达到上亿吨，里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站。

黑洞是一种非常神秘的天体，它的体积很小，密度却大得惊人，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。

由于黑洞的密度大，所以引力也特别强大，不管什么东西只要被它吸进去，就别想“爬”出来，连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的巨大引力。

由于黑洞本身不发光，所以用任何强大的望远镜都看不见黑洞。尽管如此，大多数科学家仍相信，宇宙中有着许许多多黑洞。

黑洞就像一个谜，没有人能看见它。如何探测一个黑洞呢？它的直径只有几公里，不发出任何辐射，距离地球也有几百亿公里。

黑洞强大的吸引力会影响附近的天体，这些天体在被黑洞吸引、吞没的过程中，会发射出X射线或γ射线，而一旦落入黑洞，便无影无踪。

天鹅座X—1的伴星5可能就是一个黑洞。还有科学家认为，银河系的中心也存在一个巨大的黑洞。

外星生命

外星生命需要智慧，也就是说一个小团体会表现出智慧，那么大一些的行星也许也会表现出智慧。

外星生命也许会进化为不与单个生命体相连的形式，可能是一群在宇宙中游荡的微生物。

外星生命可能以任何一种形式存在，它们的行为无法预测。

外星生命存在的必要条件是有一个类似地球的行星，并能绕类似太阳的恒星运动。

地球的生物生存环境非常理想，地日位置适中，地表平均气温15℃，液态水大量存在，大气中有78%氮、21%的氧，另有少量的二氧化碳和水汽等。

氧气是高等生物维持生命之本，在外星系其他行星上尚未发现有如此大量的自由氧。

生命的存在条件非常苛刻，生命演化过程中，被绕行的恒星必须不断发光，使之得到辐射能量。

如今，寻找天外文明的第一步已变成了寻找第二个太阳系，进而发现类似地球的行星，从而寻找外星生命的存在。

太阳系起源

太阳系是什么时候形成的？太阳系应是在46亿年前形成的。

太阳系是如何形成的？德国的康德和法国的拉普拉斯都认为太阳系是由同一团巨热的原始星云演化而形成。

星云说认为，在万有引力的作用下原始星云物质冷却而收缩，转动加快并形成一些绕中心转动的环。

经过长时间的演变，星云的中心部分凝聚成为太阳，各个环则演化为行星。

太阳系半径只有约39.5个天文单位。

太阳系空间并非真空，而是充满着尘埃和极稀薄的气体，即行星物质。

第十大行星

第十大行星是迄今为止人类所知的太阳系中轨道最远的行星，它与太阳的距离是地球与太阳距离的97倍。

第十大行星是科伊伯带中第三大天体。科伊伯带即太阳系的边缘地带，这一地带主要由小行星和星际物质组成。

第十大行星位于冥王星轨道外，处于鲸鱼星座中，它体积巨大，大小相当于冥王星的1.5倍，它距太阳的距离是冥王星的3倍，它由冰质岩石组成，距离地球约150亿公里。

这颗行星是由美国加利弗尼亚理工学院行星天文学家迈克·布朗教授于2003年在美国圣地亚哥观察到的。西方媒体用“planet”来称呼这一新天体，并称之为太阳系的第十大行星。

布朗教授认为，这颗天体位于科伊伯带，由于它巨大的体积以及其与目前太阳系九大行星之间的位置关系，这颗天体只有可能是一颗行星。

该行星的发现或许将重燃人们关于“冥王星是否能算作是一颗行星”的争论，它迫使人们重新对太阳系结构以及行星的概念进行研究，或许对行星的定义也会有所改变。

如果这颗行星被证实为是太阳系的行星，那么这将是继1930年发现冥王星后，人类在太阳系首次发现新的行星。

关于该天体是否真的是一颗行星，目前科学家们还有争论。

火星

火星为距太阳第四远行星，也是太阳系中第七大行星。从地球上望去，火星犹如一个巨大的火球，是太阳系中同地球最相似的行星。

1965年，“水手4号”飞行器第一次对火星进行探测。1997年7月4日，火星探路者号终于成功登上火星。

科学家们在火星赤道附近发现了一个巨大的冰海，此冰海的形成不超过500万年，在其北极附近，科学家相信火山活动仍持续进行。

美国科学家掌握了强有力的证据证明，火星上有生命存在，而且这些生命体可能都躲在火星地表以下的山洞中，靠火星地表以下的水源生存。

火星南极的冰盖上有许多圆坑，这些坑约有8米深，直径从数百米到上千米不等，坑底部温度较高，不能形成干冰，所以底部为水冻的冰。

据估计，火星上以这种形式存在的冰有1.5万～6万立方千米，融化后可以把整个火星表面铺上一层厚度为10～40厘米的水。

火星上水资源曾经相当丰富，那火星上的水究竟跑到哪里去了？研究结果显示，火星上的水有不少可能转移到地下，被冻了起来。

南极冰盖约厚8米，这表示火星与地球和金星相比，只有一小部分的二氧化碳。

现在的火星表面干燥多尘，平均温度达到—53℃，覆盖在其两极的冰的成分是二氧化碳，大气稀薄，在表面上发现水的可能性很小。

彗星

彗星，俗称扫帚星，“彗”字即扫帚之意。古代人看到形貌奇怪的彗星出现，感到恐惧，把它看作灾祸的征兆。其实，彗星的出现只是一种自然现象。

17世纪，英国天文学家哈雷计算彗星轨道，他断言同一颗彗星有三次回归，为了纪念他，将这颗彗星称为“哈雷彗星”。

哈雷彗星的回归周期为76年，最近一次的回归是在1986年。

彗星是由太阳系外星际间物质所形成，因受到邻近恒星的影响，加上行星与太阳引力的拉扯，使遥远星云物质被吸进太阳系而形成。

世界上公认中国是对彗星观测和记录最早的国家。中国古书《淮南子·兵略训》中记录了公元前1057年的一次彗星，它就是后来被命名为“哈雷”的彗星。

如何知道一颗星星是行星、恒星还是彗星呢？

在接近或远离太阳时，彗星的轨道比较特别，一般近似呈抛物线状。而且在靠近太阳时，他的表面冰被气化而变得更加明亮，而且有长长的尾巴。

彗星的结构多样且易变，但所有彗星的主体被包裹在一团由挥发性物质组成的气云里，这团气云被称为彗发。

在彗发的中心可见一个小而明亮的内核，被称为彗核。彗发和彗核一起构成了彗星的头部，称为彗首。

月球来历

月球到底是从哪里来的呢？对月球的来历有三种说法。

第一种说法认为，月球和地球是同一个时期从宇宙的尘埃中生成的。

第二种说法认为，月球是地球所生，它是由地球拋出去，属于太平洋的一块土地。

最后一种说法则认为，月球是不小心成为地球的卫星，在一个非常偶然的情况下，月球被地球的引力所牵引，锁定在现在的位置。

科学家研究和鉴定从月球拿回来的岩石标本后发现，月球上的岩石比地球上最古老的岩石历史要更加悠久。

月球中厚度为八英里的表层具有放射性成分，这也是科学家百思而不得其解的现象。

最近月球“勘探者”号发现，月核仅占月球质量2％～4％，这表明，月核不是在太阳系形成初期由尘埃聚合而成的。

相比之下，地球的铁质核心约占地球质量的30％。

月球的密度与地球地幔的密度相近，这使人联想到月球可能是地球与一个大型天体发生破坏性碰撞而产生的。

进化论

1859年，达尔文提出了进化论学说，他认为生物不是神创造的，而是经过漫长的岁月从简单到复杂逐渐进化而来的。

进化论通常指生物界的进化理论，亦称“演化论”，旧称“天演论”。

达尔文认为生物进化的主导力量是自然选择。他吸纳了许多经验和认识，提出生物进化理论，改变了人们对客观世界的认识路径。

生物是从非生物进化而来的，进化过程中，通过变异、遗传和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多。

在19世纪中叶以前，很多人还是相信物种是上帝依照一定的目的而创造的，不同物种之间是毫无联系的，而且物种是一成不变的。