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埃文斯牧师的宇宙（第2页）

是他1952年在一篇广播稿中开玩笑地创造了大爆炸这个名字。他指出，我们在理解物理学的时候，怎么也解释不了为什么一切会聚合成一点，然后又突然戏剧性地开始膨胀。霍伊尔赞成恒稳态学说，该学说认为宇宙在不断膨胀，在此过程中不断创造新的物质。霍伊尔还意识到，要是恒星发生爆聚，便会释放出大量热量--温度在1亿摄氏度以上，足以在被称之为核合成的过程中产生较重的元素。1957年，霍伊尔和别人一起，展示重元素是如何在超新星的爆炸中形成的。由于这项工作，他的合作者W。A。福勒获得了诺贝尔奖。霍伊尔则没有，很难为情。

根据霍伊尔的理论，一颗爆炸中的恒星会释放出足够的热量来产生所有的新元素，并把它们洒在宇宙里。这些元素会形成气云--就是所谓的星际媒介--最终聚合成新的太阳系。有了这些理论，我们终于可以为我们怎么会来到这个世界的问题构筑一个貌似有理的设想。我们现在认为自己知道的情况如下：大约46亿年之前，一股直径约为240亿公里、由气体和尘埃组成的巨大涡流，积储在我们现在所在的空间，并开始聚积。实际上，太阳系里的全部物质--99。9％的物质--都被用来形成了太阳。在剩下的飘浮物质当中，两颗微粒飘到很近的地方，被静电吸到一起。

这是我们的行星孕育的时刻。在整个初生的太阳系里，同样的情况正在发生。尘粒互相碰撞，构成越来越大的团块。最后，这些团块大到了一定程度，可以被称做微行星。随着这些微行星无休止地碰撞，它们或破裂，或分解，或在无休止而又随意的置换中重新合并，但每次碰撞都有一个赢家，有的赢家越来越大，最后主宰了它们运行的轨道。

这一切都发生得相当快。据认为，从小小的一簇尘粒变成一颗直径为几百公里的幼星，只要花几万年的时间。在不过2亿年的时间里，很可能还不到，地球就基本形成了，虽然仍是灼热的，还经常受到仍在到处飘浮的碎片的撞击。

在这个时刻，大约在45亿年以前，一个火星大小的物体撞上了地球，炸飞了足够的材料来形成一颗伴星--月球。据认为，不出几个星期，被炸飞的材料已经重新聚成一团；不出一年，它变成了那个现在还陪伴着我们的岩石球体。据认为，构成月球的大部分材料来自地壳，不是地核，这就是月球上极少有铁的原因，而地球上铁却很多。顺便说一句，这个理论几乎总是被说成是最近提出的，而事实上，它最初由哈佛大学的雷金纳德·戴利于20世纪40年代提出。关于这个理论，惟一最近的事儿就是人们已经不大重视它了。

当地球还是它最终大小的大约三分之一的时候，它很可能已经开始形成大气，主要由二氧化碳、氮、甲烷和硫组成。我们几乎不会把这些东西与生命联系起来；然而，在这有毒的混杂物中，生命形成了。二氧化碳是一种强有力的温室气体。它是一样好东西，因为当时太阳已经弱多了。要是我们没有受益于温室效应，地球很可能已经永久被冰雪覆盖。生命也许永远找不到一块立足之地。但是，生命以某种方式出现了。

在之后的5亿年里，年轻的地球继续受到彗星、陨石和银河系里其他碎块的无情撞击。

这个过程产生了蓄满海洋的水，产生了成功形成生命所必不可少的成分。这是个极不友好的环境，然而生命还是以某种方式开始了。有一小袋化学物质**一下，变成了活的。我们快要来到这个世界上了。

40亿年以后，人们开始想，这一切到底是怎么发生的？下面，我们就来讲讲这个故事。

第三篇太阳系未解之谜

太阳中微子到哪里去了

日升日落，这样的景像人们可以说是司空见惯了。然而，太阳内部究竟是什么样子?恐怕没有谁能够真正说得清楚。因为，人们平常对太阳的观测，不论用的是什么手段，不论是可见光还是射电波、紫外线、X射线等，基本上只能看到它的表面和大气中的一些现象。日震为我们提供了太阳内部的部分信息，但这种信息可以说非常有限，更为关键的是这样并不能深入到太阳最核心的部分。

在这种情况下，中微子——这种物质结构中的基本粒子之一，向焦灼的科学家们伸出了宝贵的支持之手。

中微子是什么样的东西呢?它哪来那么大的本领?

我们知道，小到纸张、铅笔，以及塑料、橡皮、布匹等等，都是由无数分子组成的，而分子一般则是由两个以上的不同化学元素的原子组成。譬如，我们生活中不可缺少的水，就是由2个氢原子和1个氧原子化合在一起组成的。

那么，原子是由什么东西组成的呢?是由比它还要小得多的基本粒子组成的。到目前为止，人类已经发现了好几十种基本粒子，如光子、电子、质子、中子等，中微子是其中的一种。

中微子的存在早在20世纪30年代初就有人提出来了，20多年后从实验中得到证实。中微子是一种性质很特别的基本粒子，它的质量小得不能再小，几乎快接近于零了。它不带电，也不与一般物质打“交道”，是个脾气孤僻又很难跟它“对话”的家伙。

有意思的是，太阳中心在热核反应过程中，能产生出大量的中微子，每秒钟约200万亿亿亿亿个。由于它们对别的物质概不理睬，因此就浩浩****迅速穿过。太阳内部各层，直奔浩渺的宇宙空间，而其中的一部分就直奔地球而来。

根据理论推算，每秒钟、每平方厘米的地面上大概落下600亿个中微子——想想看，我们的头顶上要承受多少中微子的袭击呀!比雨点不知密了多少倍呢!不过，我们一点都不必担心，中微子的质量实在是微小以至于可以忽略不计，所以我们不仅对它没有丝毫的感觉，而且也不会受到它的任何伤害。

显然，从太阳核心部分来的中微子，必然带着核心部分的宝贵信息，而如此大量的中微子亲I临地球，向人类报告太阳内部的温度、压力、密度和各种物理状况j这对人类来说，真是“踏破铁鞋无觅处”的绝好机会。

“知道有大量中微子来到地球生，习F还是比较容易的，不过要想真正抓住它们，哪怕是只抓住少数“代表”；可就不那么容易了。为了排除一切干扰，包括避免由宇宙线产生的中微子混进来“捣乱”，英国布鲁克黑文实验室的戴维斯等科学家，于1955年布置了一个特殊的陷阱，就像捕捉野兽那样，等待中微子来自投罗网。

他们的陷阱是个大容器，装下了39万升（开始实验时只装了3900升）、重600吨的四氯化二碳（C＼－2Cl＼－4）溶液。容器安置在一座报废了的、在地面下1500多米深的金矿矿井里。这对中微子来说是无所谓的，因为它不会与别的物质发生作用，钢筋水泥、铜墙铁壁、上层岩石都挡不住它，它会轻而易举地直接来到矿井，穿透容器壁，而与溶液发生作用。

从计算情况来看，大体上1800亿亿亿亿个氯的原子，平均可以在一秒钟内抓到一个中微子，而溶液中大致有200多万亿亿亿个氯原子。这么算起来，戴维斯等人布置的陷阱每天只能落进去1．1个中微子，可说是不多。我们把一件很困难完成的事比作是大海捞针，而逮住中微子可是比大海捞针还要难得多。

结果怎么样呢?

经过10多年的探测，有了初步结果，“中微子被逮住了”的消息不胫而走，立即轰动了全世界。天文学家们为抓获了直接从太阳核心部分来的物质而兴高采烈，并寄予很大希望。可是，好景不长，戴维斯等很快发现，实验结果与理论推算不符合。原本希望每天能捕捉到1．1个中微子，实际情况却有很大出入。1973年的实测结果是每5天“捉”到1个中微子，有时候则是接连好几天1个中微子的影子都不见。1978年得出的结果是，平均2．3天得到1个中微子。大体说来，中微子的实测值只是理论值的1／3，两者相差颇多。

戴维斯及其合作者对陷阱和实验步骤的全过程做了反复的推敲和考察，认为容器、溶液和整个实验工作是无可指责的。这意味着中微子理论确实出现了“危机”，这就是直到现在仍使科学家头痛的中微子“失踪”案。

可是很奇怪，太阳中微子究竟躲到哪里去了呢?

迷惑之余，人们也因此受到启发，认为中微子的失踪至少反映出三个方面的问题：

1．也许我们对于太阳内部构造，处于特殊状态下的物质性质，了解得太少了，甚至有严重缺陷和错误，应该重新掌握大量第一手资料，建立更加符合实际情况的理论模型。

2．也许我们已经建立起来的热核反应的理论有问题，尤其是在太阳内部的具体条件下，中微子的产生理论和机制可能都有误，需要重新考虑，也许就根本没有产生出那么多中微子。

3．对中微子本性的了解，对中微子在从太阳到地球的过程中某些性质是否会改变等，在认识上也许都还存在不少问题。

为了解释观测与理论之间的矛盾，科学家们从不同的角度提出的假说已达好几十种。下面是其中的几个例子。