书城童书万事之谜
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第48章 站在火星看身边的一切(6)

这几种月球起源假说都存在着这样或那样的缺陷,而这些缺陷又远不是用科学所能解决得了的,所以现在科学家们又提出了一种新的假设,即“月球——宇宙飞船”假说。他们认为在宇宙的某个角落里有一种较我们地球进化先进几十倍的高智生物,出于某种目的,他们使用了某种技术,将一个小行星内部挖空,改造成巨大的宇宙飞船,然后经过漫长的年代,穿越了许多恒星系将它送来我们地球轨道。这一假设可以解决许多现代科学无法解释的月球神秘现象。虽然这一假设与上古神话所记述的事件有许多一致的地方,甚至双方可以互证,但还需要众多的证据来证明它的可靠性。

月球的起源虽然存在着种种假说,但是都还没有确凿的证据来证实它们,所以关于月球的起源还是一个有待证实的谜。

25.月球的年龄之谜

人们一直想弄清地球的确切年龄,这样才能更好的研究地球的演化过程。然而科学家们寻找了很多途径,但是都不能得其门而入。于是有人提出根据现代科学对月球成因的假设,我们可以从月球的年龄来判断地球的年龄。可是谁也没想到,对于月球年龄的研究给人类带来了一个更大的谜题。

宇航员尼尔·阿姆斯特朗降落在月面信手捡起的月面岩石其历史都在36亿年以上。在以后的数次登月中,宇航员从月球表面带回的岩石中还有43亿年,甚至45亿年以上的东西。而“阿波罗”11号飞船带回的月面土壤标本据信历史已达46亿年。而迄今为止,科学家在地球上发现的最古老的岩石是在非洲大裂谷中发现的,它的年龄是35亿年。大多数科学家认为,大阳的年龄大约是50亿岁,地球的年龄大约是46亿岁。土壤标本46亿年前后的年龄,正是太阳系刚刚形成之际,这么古老的岩石不该出现在月球表层。更不可思议的是,这种月球的土壤显然比它周围的岩石还要“年长”1亿年。如果说,现代探测鉴定年龄的方法有错误,那么这种错误不论是对地球还是月球都是一样的,不该有如此大的差别。难道说美国的宇航员是带回了一些极个别的标本吗?事实证明好像并非如此。因为原苏联的无人月球探测器也获得了与美国天文学界相同的结论。

还有更让科学家们大伤脑筋的。人们将月表岩石用“钾——氩测定法”测定发现,有的月表岩石竟达70亿年,就在“阿波罗”12号宇宙飞船带回的岩石中,有两块的年龄竟是200亿年,而这200亿年就相当于现在已知地球年龄的四倍。这是科学家们在宇宙中所发现的最古老的东西,因为人类现在所知的宇宙的年龄也不过200亿年,那么月球也许是太阳系中资格最老的成员了,几乎与宇宙同龄,这简直太不可思议了。科学家们称,即使从最保守的年代估计,月球也有50~60亿年的历史。根据这个年龄来推断,月球根本不可能是太阳系的东西,它很可能诞生在宇宙中的某一个角落里,不知穿越了几亿个恒星系,更不知经过了多少时光,才来到我们的太阳系。但是让科学家们感到奇怪的是,在月球极为漫长的旅行过程中,并没有被其它恒星系的星球俘获,这真是个奇迹。

由于月球年龄的种种谜题,科学家们对月球的起源也提出了更大胆的假设。但不管是假设还是推测都有待充分的证据来证实。

26.地球转动的力量从何而来

地球是太阳系中一颗普通的行星,是我们人类的家乡,地球也存在着很多独一无二的方面。在地理课上我们曾经学到过,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。而正是因为地球的这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,地球这样永不停息地运动是由什么力量驱使呢?地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢?

伟大的物理学家牛顿认为地球的运动是一种标准的匀速运动,否则,一日的长短就会改变。他将整个宇宙天体的运动,看成是上好发条的机械,准确无误,完善无缺。然而这只是他的一种错觉。

现代科学已经证明,地球的运动是在变化着的,而且极不稳定。科学家们根据对“古生物钟”的研究发现,地球的自转速度其实是在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿年前的中泥盆纪,一年为398天;到了一亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。

科研人员根据天体物理学的计算,证明了地球自转速度正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用引起的。

现代人通过石英钟的帮助能够更准确地测量和记录时间。但是人们通过用石英钟记时来观测日地的相对运动,却发现在一年之内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。

经过科学家们长期观测确定,地球运动之所以会出现这种周期性变化,其原因是由地球上的大气和冰的季节性变化引起的。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中;轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。

除了地球的自转外,人们还发现地球的公转也不是匀速运动。这主要是因为地球公转是在一个椭圆形轨道上进行的,最远点与最近点相差约500万千米。当地球从远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。

人们还发现,地球自动轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不总是稳定不变的,它就像是一个陀螺在地球轨道面上作着圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点在不规则地画着圆圈。当然地轴指向的这种不规则变化,是由于地球的运动所造成的。

科学家经过不断的观察还发现,在地球运动时,地轴向天空划的圆圈并不是规整的。也就是说地轴在天空上的轨迹根本就不是一个圆的轨迹,而是在圆周以外作周期性的摆动,人们经计算得出其摆幅为9″。

从中我们不难看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的一种组合,而并不是简单的线速或角速运动而已。科研人员曾把这种现象形象的说成,地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。

地球除了公转、自转之外,还随太阳系一道围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起就已经开始了。

就现在地球在太阳系中的运动而言,其加速或减速都离不开太阳、月亮及太阳系其它行星的引力。那么地球最初是如何运动起来的呢?未来又将会如何运动下去呢?其自转速度会一直变慢下去,直至停止吗?地球运动需要消耗能量吗?若是这样,地球消耗的能量又是从何而来?它若不需消耗能量,那它是“永动机”吗?最初又是什么使它开始运动的呢?存在着所为第一推动力吗?

这一连串的问题迄今为止还没有人能给出答案,但希望在不久后的未来,人们通过不懈的努力,能够更了解我们赖以生存的地球,能够揭开这些秘密。

27.我们真的是爆炸后的遗物

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。在我国就流传着盘古于混沌之中开天辟地的说法;二在西方《圣经》中也有‘创世纪’一篇,讲述上帝创造世界的过程。这体现了古代的人们无法解释这些千奇百怪的自然现象,从而编造了神化,用以借助神灵的威力。

而几千年后人们终于提出了两种比较有影响的“宇宙模型”。一是稳态理论,一是大爆炸理论。

“稳态理论”是由邦迪、高尔德和霍伊尔于1948年提出的。而“大爆炸理论”,它是1927年由比利时数学家勒梅特提出的。这一理论的核心内容是: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。这也是现在被大家所广泛认同,影响力较大的一种说法。这一理论认为我们所观测到的宇宙曾经有过一段从热到冷的演化史。在这一时期内,与中体系在不断地膨胀着,物质密度也随之从密到疏地演化。这一从热到冷、从密到疏的过程如同一次规模巨大的爆炸,也就是说宇宙起源于一个单独的无维度的点,即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120~150亿年以前,宇宙及空间本身由这个点爆炸形成。

大爆炸被科学家们大体概括成为一个这样的过程:宇宙早期,如同一个原始的火球,它具有100亿以上的高温和极大的密度。由于高温的作用,使得这个原始火球很不稳定。在200亿年前,它终于爆炸了,整个体系在瞬间快速膨胀着,宇宙间充满了基本形态的物质,如中子、电子、质子、光子和中微子等。随着膨胀的继续,温度在几分钟后就已经下降到了10亿度左右,这时中子慢慢失去了自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与这些物质中的质子结合成重氢、氦等元素,这一时期是宇宙中的化学元素形成的时期;当温度继续降低到100万度后,早期化学元素形成的过程告一段落;温度降到几千度时,爆炸所产生的强烈辐射进一部减退,宇宙间弥漫着气态的物质。慢慢的气体凝聚成气云,进而演化成各种各样的恒星体系,知道人类今天看到的宇宙。相对于宇宙爆炸的200亿年的时间来说,人类千万年的历史也只不过是一瞬间的事情。

20年代后期,爱德温·哈勃发现了红移现象,说明宇宙正在膨胀。通过观测天文学家们发现,许多星系的光谱都有“红移”现象。当发光体想离开我们的方向运动时,人们所接收到的光谱线就会移向红色的这一端。星系光谱的红移正义为这它们是在远离我们而去,或者说它们是在退行,这就意味着宇宙在膨胀。1929年,哈勃发现星系退行的速度和离我们的距离成正比,即距离越远,退行的速度越快,这个规律被称之为“哈勃定律”。这一定律对大爆炸理论提供了支持。

60年代中期,阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了“宇宙微波背景辐射”,其温度约为3K,而这也证实了前苏联科学家大爆炸理论的创始人之一的伽莫夫曾预言的,今天的宇宙很冷,只有绝对的几度。这也给大爆炸理论提供了佐证。

虽然这种理论还没有得到充分的证实,但是比起其它宇宙模型的观点来说,大爆炸宇宙学的确能很好的解释一些神奇的宇宙现象。比如说,我们现在已经观测到的宇宙间所有的天体年龄还没有发现超过或者是等于200亿年的,这是因为它们都诞生在宇宙唯独急剧下降之后,太阳也只不过是50亿年前的产物。

再比如说,天文学家们指出,各类不同的天体上,氦的含量都相当大,比例也大体相同,约占30%,靠恒星本身的和反映机制是不足以说明为什么会有这么多氦的,而“大爆炸”早期的高温,却能较好地解释这一点。

可是,也有人对大爆炸理论提出了质疑。

宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”里所说的关于宇宙当初照顾是一个点,而它周围是一片空白。即把人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设也仅仅只是一种猜测。况且从能量与质量的正比关系考虑,一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来?

宇宙中星系间距离非常非常遥远,光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱,那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。质量大,能量辐射就强,因此我们观察到的红移量极大的星系,当然是质量极大的星系。这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。另外那些质量小、能量辐射弱的星系(除极少数距银河系很近的星系,如大、小麦哲伦星系外)则很难观察到,于是我们现在看到的星系大多呈红移。而银河系内的恒星由于距地球近,大小恒星都能看到,所以恒星的红移紫移数量大致相等。

1929年,美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,但是他没能发现很重要的另一点:星系红移量与星系质量也呈正比关系。

除了以上这些问题之外,大爆炸宇宙论面临的难题还有,如果宇宙无限膨胀下去,最后的结局如何呢?是膨胀到一定程度时,天体间的引力使其停止,继而收缩、升温又回到“原始火球”,再爆炸,还是出现一个在扩张和崩溃之间实现临界平衡的宇宙?