關(guān)于天體演化途徑的一種新設(shè)想

段宗曜

【摘要】： 天文學(xué)很神秘，宇宙也似乎太復(fù)雜了一點(diǎn)。但是，如果深入研究，就能找出不同星球間共同的規(guī)律。作者認(rèn)為，雖然各種天體的現(xiàn)狀大不相同，但它們都有著同樣的起源，有著同樣的歸宿，都遵循著同樣的演化規(guī)律，而太陽(yáng)、地球、月亮等等只是處于這個(gè)演化系列的不同階段而已。

【關(guān)鍵詞】： 天文學(xué)、天體、演化、太陽(yáng)系、起源

二十世紀(jì)以來(lái)，天文學(xué)的發(fā)展，可以說(shuō)是方興未艾，各種發(fā)現(xiàn)日新月異，各種假說(shuō)層出不窮。然而，美中不足的是，宇宙似乎太復(fù)雜了一點(diǎn)，各種天體千奇百怪，彼此之間似乎毫無(wú)聯(lián)系，因而在現(xiàn)代科學(xué)中，每個(gè)天體都有著自己獨(dú)特的起源，都有著專利性的歸宿，難怪乎連萬(wàn)能的上帝都驚愕萬(wàn)分，難以想象他當(dāng)初是怎樣創(chuàng)造出來(lái)的！

我們能否將此簡(jiǎn)化一些呢？研究之后發(fā)現(xiàn)并不復(fù)雜。這里，僅將這個(gè)演化系列的主要線索以及基本證據(jù)提供給各位讀者。

1、 演化的基本途徑

也許人們會(huì)認(rèn)為，既然想包羅所有千奇百怪的天體，將整個(gè)宇宙的演化歸結(jié)于一條途徑，那么，這條途徑就必然非常繁雜和變幻莫測(cè)了。其實(shí)不然，不僅整個(gè)途徑都在情理之中，而且構(gòu)成這個(gè)途徑的每一步描述都早被人們當(dāng)是理所當(dāng)然的事實(shí)。我在這里只不過(guò)是更為巧妙地將其重新組合而已。

這條演化途徑的主要線索是這樣的：當(dāng)宇宙中某處的塵?；蛘邭湓用芏冗^(guò)大時(shí)，在引力的作用下便會(huì)產(chǎn)生收縮，收縮的結(jié)果是密度進(jìn)一步增大、壓力升高、 溫度升高。到一定的時(shí)候，便引發(fā)了核反應(yīng)，首先氫聚合為氦，成為一個(gè)燃燒的火球。進(jìn)一步地，當(dāng)氫的濃度足夠大時(shí)，氦聚合為第二周期的元素，繼而，隨著進(jìn)一步的收縮，壓力更大、溫度更高，第二周期的元素便開(kāi)始合成Fe以及其他各種重元素。這便是宇宙中元素的來(lái)源。這是演化的第一階段。

這些在高溫高壓下形成的重元素，由于熔點(diǎn)較高，火球邊緣的溫度不足以使其保持融熔狀態(tài)，因此，在表面冷卻而成為一個(gè)固體的外殼。地殼形成后，地核反應(yīng)所產(chǎn)生的熱便以火山爆發(fā)的形式噴出，在地殼表面形成層狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于體積的收縮，具有固體外殼的地球則像一個(gè)皺縮的蘋(píng)果，收縮的趨勢(shì)使它不斷產(chǎn)生造山運(yùn)動(dòng)和地震。這便是第二階段。

另一方面，由于熱核反應(yīng)，大量的物質(zhì)都被消耗，都被拋射開(kāi)去，因此質(zhì)量減少，并且逐漸冷卻，星球也就由盛到衰，以至死亡了。那些在高溫高壓下形成的重元素或大分子并不穩(wěn)定，因此，巖石不斷風(fēng)化，大分子進(jìn)行分解，重元素逐漸蛻變，輕元素和小分子不斷從地面逸發(fā)，進(jìn)一步減少星球的質(zhì)量，到一定的時(shí)候，引力就不足以維持其內(nèi)部的聯(lián)結(jié)，星球就將徹底崩潰，由小行星而塵埃，完成了一個(gè)周期。這是演化的第三階段。

由上可知，星球的演化系列可以分為三個(gè)階段：收縮階段、凝固階段以及崩潰階段。第一階段相當(dāng)于恒星時(shí)期，第二階段相當(dāng)于行星時(shí)期，第三階段相當(dāng)于小行星和隕石時(shí)期。 每一個(gè)星球都經(jīng)歷恒星、行星、 衛(wèi)星以及隕星各個(gè)過(guò)程， 而從生到死進(jìn)行一次循環(huán)。 我們的整個(gè)宇宙便是處于這個(gè)不斷的動(dòng)態(tài)平衡之中， 當(dāng)一個(gè)星球處于衰退和滅亡之時(shí)，另一個(gè)星球卻正在朝蓬勃地形成。

2、 太陽(yáng)系的起源

很顯然，我們的太陽(yáng)正處于第一階段， 地球處于第二階段，而月亮卻已進(jìn)入第三階段。 在清楚了太陽(yáng)、 地球以及月亮在年齡上的差別， 對(duì)于太陽(yáng)系的起源問(wèn)題便可以迎刃而解了.

在三十億年以前， 在宇宙中還沒(méi)有我們這個(gè)太陽(yáng)的蹤影，地球還很年輕，還處于恒星時(shí)期，它的體積要比現(xiàn)在大千萬(wàn)倍，它的質(zhì)量與現(xiàn)在的太陽(yáng)相當(dāng)。在那時(shí)，地球獨(dú)霸一方，它的自轉(zhuǎn)影響著很廣闊的區(qū)域，而月亮只是它的眾多行星之一。那時(shí)的木星和土星正在劇烈地燃燒，它的衛(wèi)星圍繞著它們公轉(zhuǎn)而成為兩個(gè)”太陽(yáng)系”。這是兩個(gè)龐大的家族，比現(xiàn)在的太陽(yáng)系還要旺盛，它們當(dāng)時(shí)的行星正是現(xiàn)在的這些衛(wèi)星。

過(guò)了大約二十億年以后，這些”太陽(yáng)系”已經(jīng)衰落了。它們的體積變得很小了， 它們的質(zhì)量也所剩無(wú)幾， 恒星已停止了燃燒，自轉(zhuǎn)速度也變慢了。它們的行星都已經(jīng)進(jìn)入了晚年，有的行星還已經(jīng)崩潰了、消失了。在這時(shí)，太陽(yáng)的胚胎開(kāi)始形成，在很大的范圍內(nèi)發(fā)生體積的收縮，這樣就將原來(lái)的一些”太陽(yáng)系”拉近了， 讓它們靠擾了。由于收縮的效應(yīng)，這個(gè)新太陽(yáng)的原始星云開(kāi)始產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而拖曳著地球、木星、土星等一起運(yùn)動(dòng)。時(shí)至今日，木星、土星以及地球只好屈居行星之位了，而它們?cè)瓉?lái)的行星也更加低人一等了—-被稱之為衛(wèi)星。

那么，這種演化理論有什么事實(shí)根據(jù)嗎？實(shí)際上，關(guān)于各種天體的資料與證據(jù)都這種理論的結(jié)果完全相符。

例如，在物質(zhì)構(gòu)成方面，太陽(yáng)正處于原始階段，氫和氦較多，并在進(jìn)行熱聚反應(yīng)，地球具有很多第二周期的元素和重元素，月亮、隕石等的成分更古老，風(fēng)化得更厲害。太陽(yáng)沒(méi)有固體外殼，地球的地殼平均厚度為70公里，而月亮卻幾乎成了一個(gè)實(shí)心固體球。假如不接受這個(gè)演化理論，那么，我們很難解釋，地球和月亮的重元素物質(zhì)從何而來(lái)？地殼進(jìn)一步加厚將變?yōu)槭裁矗俊?/p>

在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面，由于一方面太陽(yáng)要拖曳著地球等行星一起運(yùn)動(dòng)，而遠(yuǎn)方則靜止不動(dòng)，對(duì)其有著一個(gè)阻滯作用，因此拖曳速度隨半徑的平方根的而降低，即 V反比于半徑的平方根： ，或?qū)憺?/p>

我們將V=2πR/T代入此式中， 化簡(jiǎn)得：

這便是開(kāi)普勒第三定律。

3、 地球的年齡

對(duì)于不同的星球，例如太陽(yáng)、地球、月亮之間的縱向關(guān)系在上面已經(jīng)得到了證明，不僅如此，星球之間的橫向關(guān)系也存在著令人吃驚的規(guī)律性：處于同一年齡的星球其性質(zhì)和特點(diǎn)都相同，星球的大小、體積、自旋等都沿著一個(gè)方向有規(guī)律的變化，也就是說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)星球的某一個(gè)特性相同時(shí)，則其它所有的性質(zhì)都類似！

我們知道，星球在演化的過(guò)程中有兩個(gè)主要的效應(yīng)：一是在引力作用下逐漸收縮，二是不斷地向外拋射物質(zhì)。因此，在演化中，都是一個(gè)體積縮小、密度增大、質(zhì)量減少的過(guò)程。在體積、密度、質(zhì)量和年齡四要素中，只要我們知道一個(gè)要素的大小，便可以推知另外三個(gè)要素的大小。例如，體積小，那么必定密度大、質(zhì)量小、年齡老；反之亦然。是否如此呢？例如，太陽(yáng)系中有兩類行星，類木行星的體積較大，但密度較小，質(zhì)量較大，因此也比較年青，類地行星體積較小，但密度較大，質(zhì)量較小，因此類地行星相對(duì)年老。其中，木星和土星的質(zhì)量最大，體積最大，密度最小，因此它們也最老。太陽(yáng)系行星的體積、質(zhì)量、密度三者的具體數(shù)據(jù)如下（其中，直徑是以英里作單位，質(zhì)量以地球作單位，密度以水作單位）：

進(jìn)一步地，幾乎所有的特征都符合這個(gè)年齡序列。下面再略舉幾例：

3.1、 地質(zhì)構(gòu)成 木星和土星以輕元素為主，而類地行星則含F(xiàn)e較多；木星和土星被氣體廣泛包圍；地球上還存在著1個(gè)壓力的大氣層， 而月亮上幾乎沒(méi)有大氣。木星和土星是氣體外殼， 地球已形成固體外層， 正在進(jìn)行廣泛的火山瀑發(fā)， 而火星和月球則殘留下無(wú)數(shù)的火山坑.

3.2、 衛(wèi)星數(shù)目 每一個(gè)行星都經(jīng)歷過(guò)恒星階段， 都曾經(jīng)有過(guò)自己的”太陽(yáng)系”， 但隨著年齡的增大， 其原來(lái)的”行星”---即現(xiàn)在的衛(wèi)星逐漸崩潰和消亡， 行星的年齡越老， 則殘存的衛(wèi)星數(shù)目越少。木星和土星年紀(jì)最輕， 因此，木星有13顆衛(wèi)星， 土星擁有十顆衛(wèi)星， 比木星和土星體積較小即較年長(zhǎng)的天王星有五顆衛(wèi)星， 海王星有兩顆衛(wèi)星，另外， 類地行星中的火星只有兩顆，地球只有一顆，而體積最小的也是最老的水星和金星卻一顆衛(wèi)星也沒(méi)有！我們可以想象到，當(dāng)木星和土星也達(dá)到地球這樣的年齡時(shí)，它的衛(wèi)星大多數(shù)也已崩潰和消失。

3. 3、 自轉(zhuǎn)速度 在收縮的時(shí)候，星球自轉(zhuǎn)的速度會(huì)逐漸變快，就象一個(gè)花樣滑冰的運(yùn)動(dòng)員在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候突然把張開(kāi)的雙臂收攏，轉(zhuǎn)速便加快了。因此， 體積越小，年齡越大，則自轉(zhuǎn)速度越快。例如，太陽(yáng)大約每二十七天轉(zhuǎn)一周，而類木行星自轉(zhuǎn)的周期都大大加快，都在十個(gè)鐘頭左右：土星9小時(shí)50分，木星10小時(shí)14分，天王星10小時(shí)40分，海王星15小時(shí)40分。

4、 千奇百怪的天體

在恒星時(shí)期，也就是演化的初級(jí)階段，星球的變化規(guī)律也同樣是體積縮小、密度增大、質(zhì)量減少、表面積逐漸減小，但同時(shí)，由于恒星是一個(gè)燃燒的火球，它的變化和所提供給我們的資料就更加豐富多彩。這就導(dǎo)致了現(xiàn)代科學(xué)異想天開(kāi)地創(chuàng)造出許多千奇百怪的天體。

首先，我們注意一下恒星的溫度和光度的變化規(guī)律。一般地，原始星云溫度極低，由于收縮和核反應(yīng)，使溫度很快升高，過(guò)了鼎盛時(shí)期，由于燃料消耗殆盡， 溫度就逐漸下降，直至冷卻為一顆不發(fā)光的行星。相對(duì)應(yīng)地：體積由大至小、光度由紅而白再暗。所以恒星的演化系列應(yīng)該是：紅巨星------主序星------白矮星-----暗星。

另外， 由于恒星處于激烈的燃燒階段， 恒星內(nèi)部所產(chǎn)生的大量熱必然要透過(guò)表面輻射到太空中去。如果能量不能及時(shí)擴(kuò)散出來(lái)，這種熱積蓄到一定的程度， 便會(huì)高溫爆發(fā)而噴射出來(lái)，這在太陽(yáng)上就表現(xiàn)出耀斑和日珥。同時(shí)，這些噴發(fā)出來(lái)的高溫物質(zhì)發(fā)射出強(qiáng)烈的X射線和射電波。不僅太陽(yáng)如此，其它恒星也都會(huì)經(jīng)歷這一階段，都會(huì)產(chǎn)生高溫爆發(fā)，不過(guò)恒星的演化越到后期，表面的粘滯性越大，對(duì)流越不易進(jìn)行，這種熱爆發(fā)的周期越來(lái)越短。我們所接收到的射電波的周期也越來(lái)越小，這便是所謂的”脈沖星”。

當(dāng)進(jìn)一步演化，天體開(kāi)始冷卻，在表面形成了一層較硬的外殼。這時(shí)，內(nèi)核反應(yīng)所放出的大量的熱更不易發(fā)放出來(lái)，高溫爆發(fā)也成為一件困難的事情。但由于能量的積蓄，終于一天火山爆發(fā)了！巨大的能量突然沖破外殼，大量高溫物質(zhì)猛烈射出，在宇宙中光芒四射！因此，在原來(lái)一顆星也看不到的地方，居然有一顆星亮了起來(lái)，且毫不費(fèi)力就可以看見(jiàn)！不過(guò)存在的時(shí)間只有半年左右，這類天體就被稱作”新星”。

以上便是現(xiàn)代科學(xué)中幾乎所有千奇百怪的天體。進(jìn)一步的演化，星球的溫度進(jìn)一步降低，固體外殼逐漸加厚，而熱核反應(yīng)幾乎停止，這就使得星球相對(duì)平靜，再?zèng)]有全球性的高溫爆發(fā)，而只有局部性的火和地震。這便進(jìn)入了行星階段。

5、 星球的歸宿

地球和月亮的早期是一個(gè)燃燒的火球，那時(shí)只有輕元素，而后在高溫高壓下合成了重元素。 但是在裸露的地殼上，這些重元素將很不穩(wěn)定，巖石和礦物逐漸分化，重元素和大分子則不斷蛻變和分解，成為小分子而上升至空中，這便是大氣的成因。

進(jìn)一步演化的結(jié)果，使得質(zhì)量更小，吸引作用更弱，這時(shí)不僅單個(gè)的巖石或者分子、原子不穩(wěn)定，甚至由于質(zhì)量太小、萬(wàn)有引力太弱，整個(gè)星球都失去了相互結(jié)合的能力，處于崩潰的邊緣。到一定的時(shí)候，就象巖石風(fēng)化為土壤一樣，大的行星也會(huì)崩潰成無(wú)數(shù)的碎片，這便是我們通常所說(shuō)的小行星。

我們收集到的隕石可分為三類：鐵質(zhì)隕星、石質(zhì)隕星與石一鐵隕星。鐵質(zhì)隕星平均含鐵90%、鎳8%以及另外一些元素，石質(zhì)隕星具有完全不同的成份：主要是氧占30%，鐵占24%，硅占48%，鎂占14%，其余便是些微量元素。石一鐵質(zhì)隕星的各種含率則介乎上述兩種主要類別之間。隕星存在著這些重元素，說(shuō)明曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)象太陽(yáng)一樣的高溫高壓階段；之所以存在著與地球相若的兩種巖石，說(shuō)明它們是來(lái)自以前的崩潰的”地球”。不然的話，如何解釋？這些重元素從何而來(lái)？ 兩類巖石為何為異？

這樣， 一個(gè)星球便走完了自己的一生。

從此，在宇宙中再?zèng)]有任何令人迷惑不解的天體了。那些千奇百怪的天體， 原來(lái)都是一個(gè)完美和諸的系列！太陽(yáng)、地球、月亮等等只是年老者、年中者、年幼者偶而走到一起了，我們沒(méi)必要再去為”太陽(yáng)系的起源”而大費(fèi)腦筋、想入非非了！一個(gè)星球在消亡，另一個(gè)星球卻在成長(zhǎng)，整個(gè)宇宙處于一種動(dòng)態(tài)平衡，讓上帝創(chuàng)世說(shuō)、雞蛋爆炸說(shuō)都見(jiàn)鬼去吧！