□ 黎成龍
天鵝座X-1是一個(gè)黑洞
我們知道,許多已知的主序恒星,它們的質(zhì)量遠(yuǎn)大于10M⊙,而達(dá)100M⊙(理論上不大于90M⊙)。那么,10M⊙以上的主序恒星,它們的歸宿如何呢?
藍(lán)道、奧本海默、沃爾科夫等人的研究發(fā)現(xiàn),超巨星中心的中子星,若質(zhì)量超過2.5M⊙時(shí),自身的中子簡并壓也不能再支撐下去,這個(gè)極限被稱為“藍(lán)道-奧本海默-沃爾科夫極限”。
在超巨星中心形成的,超過這個(gè)極限的中子星,會(huì)在不到1毫秒的時(shí)間內(nèi),突然坍縮為一個(gè)恒星級(jí)黑洞。
在坍縮中釋放出來的巨大能量,迅速向外傳播,把超巨星的外殼炸得粉碎。這種超新星爆發(fā),比前面說到的更強(qiáng)烈。
由于外殼中的各種物質(zhì)被加熱到更高的溫度,使它們?cè)诙虝旱臅r(shí)期內(nèi),進(jìn)一步發(fā)生核聚變反應(yīng),比鐵更重的元素,如鈷、鎳、銅、鋅等,直至鉑、金、鉛、鈾、镎、钚等被產(chǎn)生出來。
不過,這些核聚變反應(yīng)只吸收能量,而不釋放能量。這樣,由于溫度迅速降低,使這些核聚變反應(yīng)迅速停止下來。
新生成的重元素,連同其它元素,被一起拋灑到太空,成為形成下一代恒星的材料。
黑洞是恒星演變的終點(diǎn),是一切恒星的歸宿。
黑洞
宇宙的未來不管是繼續(xù)膨脹還是轉(zhuǎn)而收縮,最后都會(huì)變成一個(gè)大黑洞。因此,黑洞也是整個(gè)宇宙的歸宿。
像銀河系這樣的星系,在1012年后,將耗盡所有的氣體和塵埃,不再有新恒星誕生。因此,F(xiàn)·戴森和J·伊思蘭等人認(rèn)為,繼續(xù)膨脹的宇宙,在約1025年后,像銀河系這樣的星系,壽命最長的恒星也將死亡,旋臂消失。在約1027年的時(shí)間內(nèi),所有星系的所有恒星的燃料都將耗盡,成為白矮星、中子星和黑洞,它們都將聚集在星系中心,最后成為一個(gè)質(zhì)量達(dá)1011M⊙的大黑洞。
而由星系聚集的星系群和星系集團(tuán),也會(huì)在約1031年的時(shí)間內(nèi),將各星系形成的大黑洞聚集在中心,形成一個(gè)質(zhì)量達(dá)1015M⊙的超巨大黑洞?;蛟S還有一些中子星和白矮星。1973年,美國物理學(xué)家霍華德提出,由于白矮星、中子星的中子也會(huì)衰變,從而使它們蒸發(fā)掉。但也有人認(rèn)為,白矮星和中子星在更久遠(yuǎn)的將來會(huì)坍縮為新一代的黑洞。
黑洞的強(qiáng)大引力,使它吞食包括光線在內(nèi)的一切物質(zhì)。最后,它們相互吞并,使整個(gè)宇宙變成一個(gè)大黑洞。
黑洞也會(huì)蒸發(fā)。恒星級(jí)黑洞、星系級(jí)大黑洞和星系集團(tuán)級(jí)超巨型黑洞分別在1067、1097和10106年內(nèi)蒸發(fā)完。寒冷的宇宙中只有弱相互作用重粒子、電子、中微子和光子。最后都將衰變?yōu)棣蒙渚€光子。
對(duì)于那些沒有被黑洞吞食的物質(zhì),根據(jù)大統(tǒng)一理論,質(zhì)子和中子大約在1032年后衰變?yōu)殡娮雍头措娮印k娮雍头措娮酉嘤鲣螠?,產(chǎn)生γ射線光子。所以,早在黑洞開始蒸發(fā)以前,那些沒有被黑洞吞食的物質(zhì)已不復(fù)存在。這樣,在黑洞完全蒸發(fā)后的宇宙,只有γ射線光子了,宇宙又收縮成一團(tuán)“陽氣”或“元?dú)狻?,成為一個(gè)僅僅充斥巨大能量的混沌世界。
宇宙自身與宇宙中的萬物一樣,有誕生也有消亡,這是最大的宇宙規(guī)律。
有生就有死,有死就有生,從生到死,從死到生,這是最根本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
宇宙大結(jié)構(gòu)
大家知道,我們的地球是圍繞太陽運(yùn)行的一顆行星,太陽是銀河系中的一顆恒星,而宇宙至少有1000億個(gè)像銀河系這樣的星系。
1981年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),宇宙的大結(jié)構(gòu)是由星系形成的泡沫狀結(jié)構(gòu)。
1983年,斯蒂芬·霍金指出,宇宙的形狀“有限無邊”。
這里,我們來講“宇宙泡沫狀結(jié)構(gòu)”的故事。
宇宙中的眾多恒星,像太陽一樣單個(gè)分布的叫“單星”。
但恒星扎堆是普遍現(xiàn)象。2~10顆在一起的叫“聚星”。在太陽周圍17光年內(nèi)的60顆恒星中,兩顆在一起的有11組,三顆在一起的有兩組。
兩顆恒星以引力聯(lián)系在一起的叫“雙星”或“物理雙星”(有的兩顆恒星看起來靠得很近,實(shí)際上相距很遠(yuǎn),沒有物理上的聯(lián)系,叫“光學(xué)雙星”,如角宿一)。
雙星是聚星的最小單元。著名的有天狼星、五車二、南門二、心宿二、北河二、天琴座ε等。
聚星還有“三合星”、“四合星”。
10顆以上恒星聚集在一起的叫“星團(tuán)”。
由十幾顆到幾千顆恒星松散地聚集在一起、形狀不規(guī)則的星團(tuán)叫“疏散星團(tuán)”。如有200多顆星的蜂巢星團(tuán)、有300多顆星的畢星團(tuán)、有1000多顆星的昴星團(tuán)(七姊妹星),以及英仙座雙星團(tuán)等。在銀河系已發(fā)現(xiàn)1000多個(gè)疏散星團(tuán)。
河外星系
由成千上萬、幾十萬、幾百萬恒星呈球狀密集地聚集在一起的叫“球狀星團(tuán)”。1677年,哈雷在大西洋的孤島上記錄到的半人馬座ω星,后來被赫歇爾在20世紀(jì)30年代確認(rèn)為是由眾多的恒星組成的球狀星團(tuán),后來知道它在180光年的范圍內(nèi)包含了100萬顆恒星。而武仙座球狀星團(tuán)則有250萬顆恒星。在銀河系已發(fā)現(xiàn)約200個(gè)球狀星團(tuán)。最大最亮的當(dāng)屬半人馬座ω星團(tuán)。
銀河系由眾多的單星、雙星、聚星和星團(tuán)組成,共有1000億到2000億顆恒星,它們因物理上的聯(lián)系而聚集在一起,在宇宙的膨脹過程中距離保持不變、不散開。
在宇宙中,共有1000多億個(gè)像銀河系這樣的星系,此外還有一些獨(dú)立星團(tuán)。離銀河系最近的是仙女座星系,距離250萬光年。如記及小星系,則是大、小麥哲倫星系,距離分別為16萬、19萬光年。
觀測表明,星系和獨(dú)立星團(tuán)在宇宙中也不是均勻分布的。許多星系和獨(dú)立星團(tuán)又成群結(jié)隊(duì)地聚集在一起,形成星系群或星系團(tuán)。銀河系、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系、仙女座星系和M33旋渦星系等約30個(gè)星系組成的星系群,叫本星系群,范圍約300萬光年。宇宙中共有多少個(gè)星系群和星系團(tuán),目前還不清楚。
離本星系群最近的是室女座星系團(tuán),距離約5000萬光年,它是一個(gè)不規(guī)則的星系團(tuán),共有2000多個(gè)星系。
星系群和星系團(tuán)不是最大的群體,它們又聚集成超星系團(tuán)。
本星系群和以室女座星系團(tuán)為中心的約50個(gè)星系群和星系團(tuán)聚集成的超星系團(tuán)叫本超星系團(tuán),范圍約3億光年。
本超星系團(tuán)的重要星系團(tuán)有室女座星系團(tuán)、獵犬座星系團(tuán)、獅子座星系團(tuán)、巨爵座星系團(tuán)等。
探測表明,超星系團(tuán)還不是最大的群體,在距銀河系約1.8億光年的地方有一個(gè)巨大的引力源在牽引著本超星系團(tuán)。
這個(gè)大牽引者可能是由許多超星系團(tuán)組成的超星系團(tuán)集團(tuán),它聚集著10000個(gè)以上的星系,其巨大的引力減緩著它周圍各星系之間因宇宙膨脹而相互遠(yuǎn)離的速度。
星系、星系群、星系團(tuán)和超星系團(tuán)的這種聚集,形成了宇宙的泡沫狀大結(jié)構(gòu)。
星系密集的地方是泡沫壁,即星系膜或星系纖維。那是一個(gè)接一個(gè)的星系,人們形象地將它稱為“星系長城”。距銀河系約3億光年的地方有一條長5億光年的星系長城。
而幾乎沒有星系的地方就是泡沫結(jié)構(gòu)中的大泡泡,也被稱為“星系空洞”。空洞的直徑達(dá)1~3億光年。
宇宙的這種泡沫狀大結(jié)構(gòu),并不表示宇宙中的物質(zhì)分布不均勻。恰恰相反,各個(gè)方向的微波背景輻射的一致性等證據(jù)表明,宇宙中的物質(zhì)分布是相當(dāng)均勻的,均勻度達(dá)到十萬分之一。
這個(gè)有限無邊的泡沫狀結(jié)構(gòu)的宇宙,它大大小小的每一個(gè)組成部分,都無時(shí)無刻地在運(yùn)動(dòng)著。
大家都知道,地球的衛(wèi)星月球,除了不停地以27.32天為周期自轉(zhuǎn)外,還以每秒1.02千米的速度繞地球公轉(zhuǎn),27.32天轉(zhuǎn)一圈,周而復(fù)始。
獵犬座漩渦星系
我們的地球則以23.94小時(shí)為周期不停地自轉(zhuǎn),同時(shí)還帶著它的衛(wèi)星月球,以每秒27.79千米的速度不停地繞太陽公轉(zhuǎn),365.25天轉(zhuǎn)一圈。
太陽有3種運(yùn)動(dòng),一是繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),它的中心部分像固體球一樣每27天轉(zhuǎn)一圈,外圍的氣體部分,從赤道到兩極,自轉(zhuǎn)周期為25~35天,赤道處為25.4天;二是帶著太陽系成員一起,以每秒20千米的速度向武仙座方向奔跑;三是與銀河系中其它恒星一起組成旋臂,繞銀河系中心旋轉(zhuǎn),太陽的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為每秒240千米,周期為2.2億年。
銀河系也在不停地自轉(zhuǎn),從邊緣到靠近中心處,每秒220千米、240千米、250千米、200千米不等。
而整個(gè)宇宙在不斷膨脹,大約每10億年膨脹5%~10%。
恒星在演變和死亡時(shí)拋灑在太空的氫氦氣體和較重的元素,形成星際氣體和塵埃云團(tuán)。隨著密度的增加,密度最大的星際氣體和塵埃云團(tuán),在重力(引力)作用下逐漸凝聚收縮,形成第二代恒星。與第一代恒星相比,在物質(zhì)組成上,除了氫、氦等基本成分外,還增加了氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂以及更重的元素。
第二代恒星在收縮形成恒星時(shí),旋轉(zhuǎn)速度不斷加快,離心力增大。離心力最大的是云團(tuán)赤道區(qū),它對(duì)云團(tuán)向內(nèi)收縮起阻礙作用。就是說使引力減弱,收縮率比其他區(qū)域小。結(jié)果,使收縮的云團(tuán)逐漸變成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的扁圓盤。由于云團(tuán)中各種元素的質(zhì)量不同,慣性大小不同,質(zhì)量大、慣性大的重元素集中在圓盤的邊緣。圓盤中心的氫、氦等氣體最后收縮成恒星,以較重元素為主的圓盤邊緣物質(zhì),則分裂、凝聚和收縮成一批行星和衛(wèi)星,它們?cè)谠缺馄綀A盤所在的平面內(nèi)繞恒星公轉(zhuǎn)。
第二代恒星雖然集中了絕大部分物質(zhì)和質(zhì)量,但卻沒有角動(dòng)量,旋轉(zhuǎn)的角動(dòng)量都分配到占總質(zhì)量極小部分的行星和衛(wèi)星上。我們的太陽就是一顆第二代恒星,它有8顆大行星、一些矮行星、眾多的小行星和彗星圍繞它旋轉(zhuǎn),還有數(shù)十顆衛(wèi)星分別圍繞其中的6顆行星旋轉(zhuǎn)。太陽占總質(zhì)量的99.86%,沒有角動(dòng)量,角動(dòng)量集中在各行星上。
DNA
在像地球這樣的行星或者衛(wèi)星上,在液態(tài)水中的氫、氧、氮、碳、磷、鉀、鈣等元素,在億萬年的頻繁相互碰撞中,借助陽光、閃電、海底高溫?zé)嵋褐惖耐獠磕芰?,逐漸聚合成甲烷之類的有機(jī)分子,進(jìn)而聚合成高分子,再發(fā)展成為蛋白質(zhì)、核酸和細(xì)胞,從單細(xì)胞生命到多細(xì)胞生命,從海洋生命到陸地生命,從低級(jí)生命到高級(jí)生命,最后進(jìn)化出人類來。
20世紀(jì)的生命科學(xué)揭示,帶有遺傳密碼的分子DNA是生命發(fā)育過程中的指示和命令,它在生物的傳種接代過程中高度專一地傳遞遺傳信息,使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。
DNA為高分子化合物,形狀像螺旋狀上升的扶梯,故名雙螺旋結(jié)構(gòu)。
與爻是八卦的基本單位一樣,DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸。
更有意思的是,與三爻組成一卦一樣,核苷酸也是由一分子磷酸(P)、一分子脫氧核糖(S)和一分子含氮堿基(A、G、C、T)三部分組成的。
含氮堿基則有4種,即腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。這樣,由于含氮堿基的不同。形成了4種不同的脫氧核苷酸,即腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸。這與陰、陽二爻組成四象相似。
下面的演繹在八卦中也似曾相識(shí):
DNA分子中的脫氧核糖(S)和磷酸(P)交替連接,形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)骨架鏈條;
每條骨架鏈條的內(nèi)側(cè)則依次排列著各種堿基;
兩條骨架鏈條內(nèi)側(cè)的堿基,通過氫鍵連接起來,形成堿基對(duì),每10對(duì)堿基形成一個(gè)完整的螺旋周期。
堿基對(duì)的組成有一定的規(guī)律,這就是腺嘌呤(A)必須與胸腺嘧啶(T)配對(duì);鳥嘌呤(G)必須與胞嘧啶(C)配對(duì)。
這叫堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。
這種排列組合是千變?nèi)f化的,因而造成了多種多樣的生物體。
我們知道,細(xì)胞是由細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜組成的。攜帶遺傳信息的DNA存在于細(xì)胞核中;體現(xiàn)生物體性狀的蛋白質(zhì),是在DNA控制下在細(xì)胞質(zhì)中合成的;將遺傳信息從細(xì)胞核中傳遞到細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)則是核糖核酸(RNA)。
RNA也是高分子,由許多分子的磷酸(P)、核酸和含氮堿基三部分組成。
與DNA比較,RNA成份中由核糖取代了脫氧核糖。在它的含氮堿基中,也由尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)。即它的4種含氮堿基為腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、胞嘧啶(C)和鳥嘌呤(G)。
在1996年完成的人類基因圖譜中,含氮堿基共有14個(gè),人一生的確定性和遺傳性程序,是由這14個(gè)堿基中任取3個(gè)構(gòu)成的64個(gè)密碼子基因控制的。
上述情形,我們?cè)诳淇私M成質(zhì)子、中子和介子等粒子,質(zhì)子、中子、電子組成原子,以及恒星內(nèi)部各級(jí)原子核聚變等情況中也似曾相識(shí)。為什么?愛因斯坦相對(duì)論中一條重要原理說,物理定律在宇宙中的各處都是一樣的。也就是說,上述情形是一種宇宙規(guī)律。它們與《易經(jīng)》的演繹規(guī)律相似,說明《易經(jīng)》的演繹方法符合宇宙規(guī)律。
原子結(jié)構(gòu)圖
整體是由個(gè)體組成的,但整體與個(gè)體大不相同,整體大于個(gè)體之和。
書是由為數(shù)不多的漢字或少數(shù)幾個(gè)字母組成的,音樂、樂曲是由更少的幾個(gè)符號(hào)和節(jié)拍組成的,照片是由無數(shù)個(gè)小點(diǎn)組成的,美術(shù)作品是由不同的線條和顏色組成的,夜晚的廣告牌是由一些通電的燈泡和玻璃管線組成的,這些單個(gè)的漢字、字母、符號(hào)、節(jié)拍、小點(diǎn)、線條、顏色、燈泡和玻璃管線是僵直的,毫無生機(jī)可言,但它們的集合,可以產(chǎn)生曲折復(fù)雜的故事情節(jié)、催人淚下的音樂、栩栩如生的人像、引發(fā)情感的畫面、傳達(dá)信息的宣傳效果。
由夸克組成的物質(zhì)宇宙,在大爆炸后產(chǎn)生星系、恒星,恒星的演變?cè)斐筛嗟脑兀a(chǎn)生行星、生命和黑洞等等,宇宙整體千姿百態(tài),多姿多彩,是一個(gè)夸克無法比擬的。
生命是由氫、氧、碳、氮、磷、鈣等組成的,說到底,是由夸克組成的,但生命與氫、氧、碳、氮、磷、鈣,與夸克有天壤之別。單個(gè)螞蟻和蜜蜂的忙亂活動(dòng),可以筑成精美的蟻巢和蜂巢,形成具有社會(huì)性質(zhì)的蟻群和蜂群;而人類的大腦更可以思維,具有意識(shí)和精神。
在《易經(jīng)》中,由爻的不同數(shù)量和位置的組合、演繹,將個(gè)體與整體的科學(xué)關(guān)系表達(dá)得淋漓盡致。
陰、陽爻的融合就是太極,就是宇宙之初,就是只有能量、沒有物質(zhì)的混沌宇宙;當(dāng)然也是宇宙之末,是所有正、反粒子相遇湮滅,雙雙消失而變成能量的混沌狀態(tài);
陰、陽爻和它們的不同位置組合,生成象征陰、陽消長的四象;
三個(gè)陰、陽爻和它們的不同位置組合,生成涵蓋宇宙萬事萬物的八卦;
八卦兩兩相重,也就是6個(gè)陰、陽爻和它們的不同位置組合而產(chǎn)生64卦,以致無窮無盡的卦,展示了錯(cuò)綜復(fù)雜的宇宙和人文環(huán)境。
太極、四象大于陰、陽爻之和,八卦、64卦更大大大于陰、陽之和。