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第一章3（第3页）

1915年，美国天文学家卡普利研究了许多球状星团的变星，发现太阳并不在银河系中心，而距那里约5万光年，并朝向人马座，银河系直径有30万光年。

20世纪80年代，人们测得的银河系数据是，质量相当于2000亿个太阳的质量，直径10万光年，厚2000光年，太阳距银河系中心2．5万光年。

银河系到底有多大呢?

宇宙物质的秘密

要想弄明白宇宙中有没有反物质，首先要弄明白什么是反物质。

反物质是和物质相对立的一个概念。众所周知，原子是构成化学元素的最小粒子，它由原子核和电子缉成。原子的中心是原子核，原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核旋转。原子核里的质子带正电荷，电子带负电荷。从它们的质量看，质子是电子的1840倍，形成了强烈的不对称性。因此，20世纪初有一些科学家就提出疑问，二者相差这么悬殊，会，不会存在另外一种粒子，它们的电量相等而极性相反，比如，一个同质子质量相等的粒子，可带的是负电荷，另一个同电子质量相等的粒子，可带的正电荷。

1928年，英国青年物理学家狄拉克从理论上提出了带正电荷“电子”的可能性。这种粒子，除电荷同电子相反外，其他都一样。1932年，美国物理学家安德逊经过实验，把狄拉克的预言变成了现实。他把一束Y射线变成了一对粒子，其中一个是电子，而另一个同电子质量相同的粒子，带的就是正电荷。1955年：美国物理学家西格雷等人在高能质子同步加速器中，用人工方法获得了反质子，它的质量同质子相等，却带负电荷：1978年8月，欧洲一些物理学家又成功地分离并储存了300个反质子。1979年，美国新墨西哥州立大学的科学家把一个有60层楼高的巨大氦气球，放到离地面35千米的高空，飞行了8个小时，捕获了28个质子。从此，人们知道了每种粒子都有相应的反粒子。

人们根据反粒子，自然联想到反原子的存在。一个质子和一个带负电荷的电子结构，便形成了原子。那么，一个反质子和一个带正电荷的“电子”结合，不就形成了二个反原子了吗?类推下去，岂不会形成一个反物质世界吗?于是认为，宇宙是自等量的物质和反物质构成的。

从理论上看，宇宙中应该存在二个反物质世界。可事实并不这么简单。经研究发现，粒子和反粒子一旦相遇，他们就会“同归于尽”，从而转化成高能量的V光子辐射。可这种光子辐射人们至今还没有发现。在我们地球上很难找到反物质，因为它一但遇到无处不在的普通物质就会湮灭。

那么，宇宙中存在着反物质吗?存在着一个反物质世界吗?按照对称宇宙学的观点，它们是存在的。这一学派认为，我们所看到的全部河外星系（包括银河系在内），原本不过是个庞大而又稀薄的气体云，由等离子体构成。等离子体既包含粒子，又包含反粒子。当气体云在万有引力作用下开始收缩时，粒子和反粒子接触的机会就多了起来，便产生了湮灭效应，同时释放出巨大能量，收缩的气体云开始膨胀。这就是说，等离子体云的膨胀，是由正、反粒子的湮灭引起的。

按照这种说法推论，在宇宙中的某个地方，一定存在着反物质世界。如果反物质世界真的存在的话，那么，它只有不与物质会合才能存在。可物质和反物质怎样才能不会合呢?为什么宇宙中的反物质会这么少呢?这些都是待解之谜。

“太阳系”是如何发现的

茫茫无际的宇宙，深藏着无数奥秘。

有人曾设想，除我们的太阳系以外，还应有第二个、第三个太阳系。可是另外的“太阳系”具体在哪里?这个长期以来争论不休的问题，随着织女星周围发现行星系，NARN已经找到了宇宙中的第二个“太阳系”，为寻找宇宙中其他许多“太阳系”提供了例证。

宇宙中的第一个“太阳系”是怎样发现的呢?

1983年1月，美国、荷兰、英国三个国家成功地发射了红外大文卫星。后来，天文学家们利用这颗卫星意外地发现天琴座主星——织女星的周围存在类似行星的固体环。

这次发现在世界上还是头一回。这一发现可以说是不同凡响的划时代的发现。

织女星周围的物质吸收了织女星的辐射热，发射出红外线。红外天文卫星正是接收到了它所放射的红外线。比较四个不同接收波段的强度便可计算出该物体的温度为90K（约—180℃）。一般来说，恒星的温度下限约为500K。温度为90K，这就是说那个物体是颗行星。而且，织女星真的也有行星系的话，它便相当于外行星。这样一个温度的物体只能用波长为几十微米的红外望远镜方可捕获到。

美国、荷兰、英国合作发射的卫星是世界第一颗红外天文卫星，主要用于探测全天的红外源，也就是对红外源进行登记造册。一般红外天文望远镜不能探出宇宙中的低温物体。因为大气中的水分和二氧化碳气体大量吸收了来自宇宙的红外线及地球的热，又会释放互相干扰的红外线。红外天文卫星将装置仪器用极低温的液态氦进行冷却，所以才有了这次的发现。

探测表明，织女星行星系与太阳系行星一般大小。由于织女星发出的总能量是已知的，通过90K的物体的温度便能求出织女星和该物体之间的距离，也就是可以求出该行星系的半径。

织女星距离地球26光年，是全天第四亮星。直径是太阳的2．5倍，质量约是太阳的3倍，表面温度约10000℃，比太阳的表面温度（约6000％）高。织女星诞生于10亿年前，太阳诞生于45亿年前，相比之下织女星要年轻得多。地球大敛是与太阳同时诞生的，若认为织女星的行星也跟织女星同时诞生，那么就可以视它的行星处在演化的初期阶段。

依据行星形成的一般假说，当恒星产生时，在它的周围散发着范围为太阳系100倍的分子气体云环，因长期相互作用而分成若干个物质团块，进而形成行星。

东京天文台曾公布说，他们用射电望远镜在猎户座星云等地方发现“行星系的婴儿”，也可以说是原始行星系星云。

东京天文台和红外天文卫星的发现，看来可以说是行星形成过程中的不同阶段。深入分析和研究这两个不同阶段，以及更正’确地描写织女星的行星像，无疑是当前世界天文学界所面临的一大课题。

宇宙“黑洞”之谜

在浩瀚无垠的广袤宇宙中，除了人类所能发现和看见的有形星体之外，似乎在宇宙中还存在着无形（看不见）的星体，甚至这些无形的天体还要占有更大的比例。其中黑洞（还有白洞）就是人们最先努力去发现和探究的特殊天体对象之一。那么，究竟有没有黑洞呢?

美国航空航天局曾宣布，“哈勃”太空望远镜拍摄到的天体照片为宇宙中存在“黑洞”的假设提供了证据。1994年1月27日，“哈勃”望远镜携带的广视野星际照相机摄取了室女星座中M87星系中心存在旋涡状气体云盘的照片，使美国太空望远镜科学家霍兰·福特博士和马里兰州应用研究公司的理查德。哈姆斯博士感到非常惊奇。哈姆斯博士介绍说，太空望远镜观测的范围相距云盘中心大约60光年，围绕中心的大部分是氢气，温度在1万摄氏度左右，已处于电离状态。通过计算，天文学家认为，促使云盘高速旋转的盘状区域中心，存在着质量相当于30亿个太阳，而体积却并不超过太阳系大小的致密天体。鉴于周围并不存在产生如此巨大引力的其他天体，惟一的解释是致密天体就是人们长久寻找的“黑洞。”“黑洞”是一个新发现的隐形天体，关于它的特性虽然有不少假说，一般认为它吸引力极大，连光线都吸人其内，质量致密，具有边界，界内界外特性不同……但上述还只是一种假说，它的真正内幕还有待发现。相信彻底揭开其真相的日子不会太遥远。

宇宙“白洞”之谜

有些人认为，宇宙是对称的，有此必有彼。当人们热衷于讨论“黑洞”的时候，又有人针锋相对地提出了“白洞”之说。

白洞是广义相对论所预言的一种与黑洞相反的特殊天体。和黑洞类似，它也有一个封闭的边界。聚集在白洞内部的物质，只可以经边界向外运动，而不能反向运动。因此，白洞可以向外部区域提供物质和能量，但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞是一个强引力源，其外部引力性质与黑}同相同。白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。白洞学说主要用来解释一些高能天体现象。有人认为，类星体的核心就可能是一个白洞。当白洞内中心点附近所聚集的超密态物质向外喷射时，就会同它周围的物质发生猛烈碰撞，而释放出巨大的能量。因此，有些x射线、宇宙射线、射电爆发、射电双源等现象，可能与白洞的这种效应有关。白洞目前还只是一种理论模型，尚未被观测所证实。人们猜测图中星系带有白洞的某些特征。

我们知道，黑洞是极端“自私”的，它就像一个贪得无厌的野兽，张开大口，吞食着宇宙中的一切物质。只要进入它的“视界”之内，就休想再出来，其中包括光。那么，它把物质吞进去之后，又消化到哪里去了呢?要知道物质是不灭的。于是“日洞”之说便应运而生。

白洞的“性格”与黑洞截然相反，它允许内部的超高密度物质离开它的边界，进入广阔的太空，却不允许任何物质进入它的边界之内。换句话说，它向外界发出辐射，抛出最终能够构成气体和恒星的物质，却不肯吸收外界的物质来“中饱私囊”。正因为它具有这样的特性，人们就很自然地把它同x射线爆发、γ射线爆发，以及超新星爆发等现象联系起来。

白洞不断向空间喷射物质，那么谁为它提供“后勤供应”呢?有人认为，白洞那源源不断的能源取自黑洞。进入黑洞的物质并不是完全被它消化了，而是以“热辐射”的方式稳定地向外发射粒子，科学家们称之为“自发蒸发”。英国物理学家霍金经研究发现，黑洞具有一定的温度，其数值与黑洞的质量成反比。自发蒸发使黑洞质量减少，温度升高，又反过来促使自发蒸发加剧。由于这样正反促进，使黑洞的蒸发愈演愈烈，最后便以“反坍缩”形式猛烈爆发，形成不断向外喷射物质的白洞。黑洞把宇宙中物质吞食了，白洞又把物质归还给宇宙，这是一个多么和谐的宇宙啊!

前苏联学者诺维柯夫把白洞的形成同宇宙大爆炸理论联系起来，提出了“延迟核”理论。他认为，宇宙在大爆炸的最初时刻，由于爆发的不均匀，有些超高密度物质并没有立刻膨胀，而是过了一段时间才发生爆炸，成为新的局部膨胀的核心，这就是白洞。