神秘的宇宙宇宙是怎么起源的

　　在我们生活着的地球之外，是一个广阔无边的星星世界。这个世界叫做＂宇宙＂。宇宙是一个无边无际、无始无终的世界，无论使用多么先进的望远镜，我们的视线也不能到达宇宙的尽头；不论我们懂得多少知识，也无法全部了解宇宙的所有奥秘。
　　宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。
　　宇宙是如何起源的？空间和时间的本质是什么？这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲，宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辩，而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。
　　直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。
　　目前学术界影响较大的＂大爆炸宇宙论＂是1927年由比利时数学家勒梅特提出的，他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的＂宇宙蛋＂里，在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄裔美籍物理学家伽莫夫等人，又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后，经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。
　　＂大爆炸宇宙论＂是现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。
　　根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束。
　　宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。
　　人类对宇宙的认识，最早是从地球开始的，再从地球扩展到太阳系，从太阳系扩展到银河系，从银河系扩展到河外星系、星系团、总星系。
　　地球只是太阳系中一颗普通的行星。太阳系的成员除了太阳外，还包括地球在内的九大行星，几十颗像月亮一样的卫星，神秘莫测的彗星，数以千计的小行星，数不清的流星以及各种星际物质等。如果把距太阳最远的冥王星的轨道作为太阳系的边界的话，那么，太阳系所占的空间直径约有12太米。在广阔无边的宇宙中，整个太阳系又不过是像大海中的一滴水珠。庞大的太阳系家族，在茫茫星海中只能算是一个小小的家庭。
　　比太阳系更大的是银河系。银河系的直径有10万光年。在银河系里，大大小小的恒星有一千多亿颗。银河系还不算最大的，今天已经发现10亿多个和银河系同样庞大的恒星系统，我们叫它＂河外星系＂。所有的河外星系又构成更为庞大的总星系。总星系在宇宙中也不过占了一个微不足道的角落。目前，天文学家使用最先进的天文望远镜,已经观测到距离我们大约200亿光年的特别明亮的个别天体。
　　宇宙空间充满着无穷的奥秘：地球之外的星球上是不是也有人类存在？流星是怎么一回事？有的星为什么会突然大爆炸？有的星体离我们十分遥远，为什么却那么明亮？……这些都有待我们去研究、去探索。
　　宇宙中的生命是怎样产生的?
　　大千世界，芸芸众生。缔造无数辉煌的人与动物、植物、微生物等有生命之物体，都呈现勃勃生气，可是，鸿蒙新始，宇宙中的生命又是怎样产生的呢?
　　早在1953年，芝加哥大学化学系一位青年学生斯坦利·米勒曾产生过一个当时被人们认为是荒诞的想法：世界基本物质中的矿物元素能否必然产生生命?要是米勒不去大胆地进行实验，这个一时受嘲弄的所谓＂不可思议＂的设想恐怕只能永远成为争论的话题。他的老师尤赖不无耻笑地叫米勒试试，并跟他打了1000美元的赌，担保他＂不会成功＂.
　　斯坦利·米勒的设想和实验似乎过于简单，因此，尤赖教授的怀疑态度是可以理解的。米勒设想，把构成我们地球的最原始的矿物质放在一个庞大的试管里进行实验。这些矿物元素有甲烷、氨、氢和水气。米勒排除了种种干扰，勇敢地开始了探索。他在试管里把这些无机物质混和在一起。然后向试管通电，放出电火花，大家知道，40亿年前，构成地球的所渭＂原汤＂上空，经常发生强大的雷雨。经过一个星期的操作．米勒停止了实验。当他仔细观察试管时．发现底部有一种淡红色的奇异物质。米勒又惊又喜，立即对这种物质进行了化验分析，结果证明，那是氨基酸。大家都晓得，氨基酸是生命的要素。当然，米勒从无机物质中没有创造出生命来．甚至连最基本、最原始的生命形式也没有制造出来。但是他发现了一个化学程序，可能导致生命的出现。请不要忘记，米勒的实验只用了一个星期的时间，而地球却花了40亿年的工夫才有生命的出现……
　　应当说，是前苏联生物化学家奥帕里涅于1924年提出的一个具有革命意义的假设，才导致了米勒的极其天才的实验。奥帕里涅对地球上出现生命的过程做过如下描绘：40亿年前，在太阳紫外线的作用下．地球表面出现了第一批氨基酸，这些生命的原始物质掉进了海洋，便形成了所谓的＂原汤＂c随着时间的推移，生命的原始物质不断她进行结合，其结构越来越复杂，最后就产生了生命。这位前苏联生物化学家认为他的这个描绘并非是想入非非的事。他自己曾观察到，在注人大量溶剂的浓胶状态溶液中，蛋白质很容易结合起来。米勒1953年的实验表明，科学家们的思想已有了一个飞跃。当时有许多科学家认为，生命是只产生于我们地球表面的、自发的、例外的现象。米勒的发现极大地震撼了这些科学家的心灵。米勒以实验证明，一定物质的化学结合，必然会导致生命的出现。这个理论使生命是自发和例外地出现的学说顷刻瓦解了。
　　继米勒之后，诺贝尔化学奖获得者梅尔文和卡尔文把实验推进了一步，他们用回旋加速器发射的电子来代替紫外线。后来，另一名科学家福克斯又对‘‘原汤＂的各种条件进行了模拟实验。40亿年以前，火山爆发向地球表面喷吐着大量的火焰，熊熊燃烧着的岩浆直接流入了海洋。福克斯把模拟的＂原汤’’同岩浆接触，然后加热，使温度升到107 ，同时加进18个氨基酸分子。得到的结果表明，生命是必然出现的，因为福克斯的实验产生了类似多肽的物质．，换句话说，他获得了由几百个分子组成的氨基酸链。从此就形成了一门新学科：生源说。自1953年以来，实验室的实验越来越复杂了，科学工作者人工制造出了越来越高级的氨基酸和分子。到了1970年，人们竟研制成了去氧核糖核酸分子。
　　在取得这些地面新发现的同时，天体物理学家们也在宇宙空间找到了各种各样的分子。随着这些新的发现，也出现了一门新的学科：天体化学。这是一门完全崭新的学科，它产生于20世纪70年代。的确，天体物理学家们1972年在宇宙间发现了24种分子，而在1977年又找到了45种分子。
　　1977年5月23日，星期一。天文学家雅克·勒凯向法兰西学院介绍了在宇宙里发现的最新的分子，即由9个原子组成的分子：C2H2CN.这个字宙化学的新证据是默东天文台于1977年5月22日分析得出的，它表明宇宙中会产生越来越复杂的化学反应和化学结合。
　　不过，有人曾经认为，除原子和粒子外，宇宙不会孕育出别的东西来。可是事实恰恰相反，科学家们发现了越来越多的化学成份十分复杂的物体。有人甚至认为已经发现了由83个原子组成的卟啉分子，但至今没有得到证实。业已发现的相当高级的分子在宇宙里的生命发展中起着重大的作用。它们像蘑菇的孢子一样．驾着宇宙里的风或坐着冰冷的彗星迁居到各个星球上去。一些科学家认为这是十分可靠的假设。结论是：像地球上一样，化学在宇宙里似乎必然会导致一个越来越复杂的结构，这个结构又必然会导致生命的出现。
　　银河系至少有五个＂地球＂
　　＂飞流直下三千尺，疑似银河落九天。＂中国古代文化视银河为天河，把注意力扩大到河东和河西的牛郎织女两个星座，想象编造出牛郎织女爱情的故事。那么美好的爱情，中间偏偏出现个天帝，从中作梗，女子们没有力量反抗，只好通过鹊桥相会和＂乞巧＂的方式，获得精神上的寄托和安慰，东方文化就这样委婉含蓄。唐朝顾况的《宫词》中便有一句＂水晶帘卷近秋河＂，这里的＂秋河＂说的就是银河。再如李商隐的《嫦娥》中有＂长河渐落晓星沉＂。
　　银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，太阳系位于银河系欣赏(20张)距银河系中心约2.6万光年处。鼓起处为银心是恒星密集区，故望去白茫茫的一片。银河系俯视呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。(比较大的旋臂有4条，但最近研究表明主要的旋臂只有两条，另两条都未发育完全)有9460800000亿公里。中间最厚的部分约12000光年。太阳位于一条叫做猎户臂的支臂上，距离银河系中心约2.64万光年，逆时针旋转（太阳绕银心旋转一周约需要2.5亿年）。银河系的发现经历了漫长的过程。望远镜发明后，伽利略首先用望远镜观测银河，发现银河由恒星组成。而后，T.赖特、I.康德、J.H.朗伯等认为，银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。18世纪后期，F.W.赫歇尔用自制的反射望远镜开始恒星计数的观测，以确定恒星系统的结构和大小，他断言恒星系统呈扁盘状，太阳离盘中心不远。他去世后，其子J.F.赫歇尔继承父业，继续进行深入研究，把恒星计数的工作扩展到南天。20世纪初，天文学家把以银河为表观现象的恒星系统称为银河系。J.C.卡普坦应用统计视差的方法测定恒星的平均距离，结合恒星计数，得出了一个银河系模型。在这个模型里，太阳居中，银河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距。H.沙普利应用造父变星的周光关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。他提出的模型是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在中心。沙普利得出，银河系直径80千秒差距，太阳离银心20千秒差距。这些数值太大，因为沙普利在计算距离时未计入星际消光。20世纪20年代，银河系自转被发现以后，沙普利的银河系模型得到公认。银河系是一个巨型棒旋星系（漩涡星系的一种），Sb型，共有4条旋臂。包含一、二千亿颗恒星。银河系整体作较差自转，太阳处自转速度约220千米／秒，太阳绕银心运转一周约2.5亿年。银河系的目视绝对星等为－20.5等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的＂大爆炸＂大约发生137亿年前。另一说法，银河直径约为8万光年。
　　长期以来，科学家一直都在致力于探索地球以外的行星世界，开普勒太空望远镜的发明与应用，则把这一梦想变成了现实。2009年5月至9月间，开普勒太空望远镜对银河系15.6万颗恒星进行搜索，对银河系行星进行首次＂人口普查＂。当有行星经过恒星时，开普勒将观察记录到恒星亮度有微量减弱。由于这种情况一年只发生一次，科学家们需要3年的数据才能最终确认围绕与太阳类似的恒星运行的行星的存在并确定其位置。开普勒这次行星普查的主要使命并不是要弄清每一颗行星的具体状况，而是要让天文学家对银河系究竟有多少行星、特别是有多少像地球一样适宜人类居住的行星有初步的感觉。
　　初步研究发现，银河系恒星中，至少每两颗恒星中就有一颗拥有行星，每200颗恒星中就有一颗恒星拥有的行星位于＂宜居带＂。科学家目前发现了1235颗候选行星，其中68颗与地球大小相似，288颗远远大于地球。在54个可能适宜人类居的行星中，5个可能与地球大小类似，所环绕运行的恒星与太阳相比，体积要小，温度较低，其中一些可能有月球环绕，并存在液态水。
　　该项目首席科学家威廉博鲁茨基在宣布这一结论时称，科学家们是根据已经观察到的行星出现的频率，得出全部行星的大致数字。目前关于银河系行星数量的推断可能还是＂最保守的估计＂，因为这些恒星可能有不止一个行星，开普勒目前进行的搜索也未能顾及那些远离恒星的行星。他举例说，如果开普勒从距离地球1000光年远的地方遥望太阳，它能注意到金星划过夜空，但只有1/8的机会看到地球。他表示，开普勒目前搜索的范围只占茫茫夜空的1/400，在如此小的区域内却发现如此众多的候选行星，使我们禁不住认为，我们生活的银河系中还有多少行星在环绕着类似太阳的恒星轨道上运行？
　　天文学家史蒂文·麦兰认为，这些关于银河系行星数量的科学推断说明，用数以百亿形容银河系是准确的。而这仅仅是人类目前生活的银河系，科学家们认为宇宙中存在1000亿个银河系。而银河系中究竟有多少类似太阳的恒星存在还无定论。多年来，科学家们倾向认为银河系有1000亿颗恒星，但去年，一名耶鲁科学家认为，这一数字接近3000亿。
　　既然可能有适宜人居的行星，科学家的新发现必然引发人们对宇宙中存在其他生命存在的联想。随之而来的问题是：＂外星人＂为什么至今没有造访地球？发布会现场，博鲁茨基感到很遗憾，因为这是一个他和同事们目前都不知道答案的问题。但他表示，太多的未知正是人类太空探索的动力所在，这一探索的意义，既然可能有适宜人居的行星，科学家的新发现必然引发人们对宇宙中存在其他生命存在的联想。随之而来的问题是：＂外星人＂为什么至今没有造访地球？发布会现场，博鲁茨基感到很遗憾，因为这是一个他和同事们目前都不知道答案的问题。但他表示，太多的未知正是人类太空探索的动力所在，这一探索的意义，将使人类对自己在宇宙中的地位有进一步的认识。
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