《大自然寻真》
第2章 天体的生与灭──核球喷射
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天体也与生命界相似,有生也有灭。宇宙生灭不断,运动不息,循环往复,永不停止。为什么会这样?本章将逐渐把问题展开来谈。
2.1 宇宙蛋黄的对外喷射现象及其形成的宇宙天体布局
宇宙蛋黄十分高温,会不会发生爆炸而使“蛋黄”散开呢?回答是会爆炸,但宇宙蛋黄不会散掉。整个宇宙蛋黄的物质都因万有引力而聚在一起,热核反应(泛指一切已知类型和未知类型的极端高温情况下的物质反应,后同)主要在宇宙蛋黄内部深处进行。深层里的爆炸(即热核反应)被厚厚的外层熔液包裹住,爆炸所产生的热能只能作为高温气体聚集成团,然后逐渐从里向外排放出来释放掉,并不会像石头从中间爆破开来那样整个儿喷撒四方。
显然,在深层高压下的一个很小体积的气泡,来到宇宙蛋黄表层就会变成一个很大体积的巨大气团,而且尚未完全到达表面时,其巨大的向外惯性所产生的冲力会以激烈爆发的形式向外冲喷出来。那种强烈爆发的程度,大得无法用地球火山爆发的亿万倍来形容,所以才会使大量的物质被喷射出来,并散落到了广阔的宇宙蛋清空间之中,成了数也数不清的大、小天体。彩图25.13-1~25.13-3是星系的核球正在爆发时的喷射照片,我们可以提前先睹为快(全书彩图序号相同于章节序号,并集中插在本书后部)。图中那些喷射源,既距离我们遥远(彩图25.13-3距离77亿光年),也一定是还距离宇宙蛋黄很远且无法与宇宙蛋黄相比的小天体,喷射都如此壮观,可知宇宙蛋黄本身喷射的激烈程度就更加不可想象了。然而,被喷射出来而散开的天体虽然数量很多,全部集合在一起的总质量相对于整个宇宙蛋黄来说毕竟还是微不足道的。因为在液态球表面爆发所产生的喷射效果,毕竟无法与固体球的内部爆炸效果相比较,不可能喷走太多东西。后面我们就会知道,太阳系中的八大行星等天体也都是太阳喷射诞生出来的,但八大行星等天体的质量总和还不够太阳质量的0.2%。所以,在1.5中我们才会说“宇宙蛋黄集中了全宇宙绝大部分的物质”,在后面还会进一步做更多的具体分析,用数字和事实将这一层道理说得更清楚。
目前地球火山爆发力小,喷射出来的物质的速度不仅达不到第二宇宙速度(11.2公里/秒),大多数都还远小于第一宇宙速度(7.9公里/秒),所以就会很快掉回地面。宇宙蛋黄的质量非常大,其第二宇宙速度也就很巨大(大得无法与地球的第二宇宙速度相比),所以喷出物质也同样无法达到,从而飞不出宇宙蛋黄的引力范围,但宇宙蛋黄的巨大爆发力使喷出物质超过了第一宇宙速度。由于宇宙蛋黄既高温又不停自转,因此它喷射出来的物质只要大于第一宇宙速度(当然比地球的7.9公里/秒大了很多个量级),就都会沿着螺旋轨迹逐渐向外旋转出去。所以,它们既可以跑得很远很远,又能绕着宇宙蛋黄旋转,因而就形成了目前的宇宙布局。
宇宙蛋黄每一次所定向喷射出来的流体性质的物质,在沿着螺旋轨迹向外运动的过程中会逐渐聚集在一起,然后在万有引力作用下收缩成了球体形状。而且由于一些更复杂的,在本书后面将详细分析到的原因,每一团被宇宙蛋黄喷射而离开母体的球状液态物都会像母体那样自转。此外,还有高温、热核反应、向外喷射物质、喷射物沿着螺旋轨迹向外运行等,宇宙蛋黄所具有的特性,喷出物也都具有,不过逐渐有些退化罢了。有关这些,也许正体现了遗传性规律在大自然界中,不管是生命界还是非生命界都起着普遍性的作用。遗传性规律或许应用自然辩证法可以得到解释:当一个开放的,因高温而远离平衡态的系统的有序运动失稳之后,系统的自组织功能会通过涨落、调整方式产生出本质上与母体相同的新的有序运动结构。这就是大自然界中的系统都有母子相似的机理(详见第25章)。
正是由于自然界中有了这种遗传性规律,就使得宇宙蛋黄所喷射出来的大液体球又会喷出更小的液体球也绕着自己旋转,这才使整个宇宙中的天体一级套着一级都有规律地旋转着。
2.2 全宇宙中的天体都由宇宙中心核球喷射出来
全宇宙的所有天体都来自于宇宙中心核球。具体地说,天体通过能量的相互转换和传递,以及自组织机制的作用,使宇宙蛋黄喷出物的特性会代代相传,所以被喷出的大天体既绕着宇宙蛋黄公转,自己又不断自转(在第8、9章将对公转、自转做物理、力学的成因分析)。被喷出的大团熔液收缩变成圆球状的天体之后,又作为低一个档级的核球不断喷射出自己的子天体围绕着自己旋转。到了不知多少“代”之后,特性逐渐退化了的银核还喷射出3000亿颗恒星,太阳仅仅是其中的一颗。太阳的热力肯定已经无法与其母体银核相比,更无法与宇宙蛋黄相比,但它还是能够成为核球,喷射出了八大行星、小行星和彗星等。多数大行星又或多或少诞生出卫星。每个被喷射出来的天体,其质量都仅仅是上一个档级天体的千分之一、万分之一……,还要经过长途跋涉地绕转飞行离开,丧失掉大量热能,所以温度会比上一级天体低得多。我们参照了地球与太阳之间巨大的温度差异的现实,就不难了解整个宇宙的不同档级天体之间温度差异的基本情况了。宇宙蛋黄正是这样子从几千亿度以上的高温,通过若干个档级的喷射,就将低档级天体的温度降了下来。到了卫星,因为温度太低而使系统功能严重退化,便不能成为核球再喷射出子天体,是宇宙中的最后一代天体,是绝了育的一代。也可以说是由于行星距离平衡态太近而使自组织基因有了变异,于是诞生出了功能有残缺的一代。这种由宇宙蛋黄开始,上一级天体喷射出下一级天体的代代相传的天体诞生过程,我们就称之为核球喷射。会诞生出子天体的中心天体称之为核球。
“系统是自然界物质的存在方式”;“一个特定的系统,如果往上看,它属于更大系统的组成部分;如果往下看,构成它的部分同样有其组成部分,而这些组成部分都有其特定的结构和功能,因而也是一个系统……由此可见,系统是具有等级性或层次性的,系统观念内在地包含着层次观念”[24]。显然,我们上面所述的核球喷射及其所形成的宇宙天体布局,完全符合自然辩证法的观点和方法。我们以宇宙中心核球作为出发点,应用核球喷射的天体诞生理论,就可以比较合乎情理地解释宇宙中各种重要天文现象。下面就开始步步深入地阐述核球喷射的过程和原理,逐渐解读核球喷射过程中能量是如何进行相互转换和传递的,以及特性如何代代相传的奥秘,并逐一解释各种具体问题。
2.3 天体的物质和能量的生灭过程
只对某一个星球而言,物质不灭定律和能量守恒定律无法成立,因为各个星球都会由于热量的不断流失而使总能量逐渐减少。但是,对于本书所理解的整个宇宙(单体)来说,这些定律就可以几乎接近完全成立了。
行星、恒星等,当初它们作为子天体被核球喷射出来之时,从母核球带出来能量,一直向外飞行。但是,子天体由于质量小又飞行得更多,就会较快消磨掉能量,自己围绕核球的转圈逐渐变小,最终必定会重新掉回核球去。这就好像人造地球卫星一样,当它耗尽能量就会掉回地球(假定无人造的太阳能发电等给予补充)。有一种错误的认识,认为“行星与太阳之间的引力迫使行星绕太阳运动,而引力来源于质量;只要质量不发生变化,行星运动的轨道是不会改变的。”[28]。按照这种观点,人造地球卫星的质量也不会有明显变化,所以也应该是永远都不会掉下来了吧?这是不符合实际的。试问:没有离心力的平衡单靠引力能使行星绕太阳运动吗?随着行星的公转能量的逐渐消耗而减慢了运动速度,也就减小了离心力,行星的公转轨道半径就必然逐渐缩小(参见8.1)。一切不论人造的和自然的天体,如果没有人工设法给予不断的能量补充,最终都会掉回绕转的中心天体。至此物归原主,物质不灭。
能量的归宿也一样,子天体所容纳的各种能量都会转换后通过热辐射消耗于太空中,宇宙“天蛋”的外壳又保证了太空中的游离能量最终全部都基本上传回给了宇宙蛋黄(外壳是否全密闭不得而知,所以只能说“基本”)。
所以,对于整个宇宙(单体)而言,物质不灭定律和能量守恒定律才会是几乎完全成立的。有关能量如何回收与合成的问题,将在第25章的辨证分析部分另加阐述(主要参见25.5)。
一般地说,诞生时能量发之内部,是一种能源过剩所造成的能量和质量的分裂过程。天体是如此,人和一切生物也是如此。灭亡时恰恰相反,是由于自身能量的枯竭,或者又再不由自主地遭受着外界力量(对天体是核球的引力,对生物是细菌、病毒等造成的疾病)的牵扯、支配而终结,其最后虽然也可能会先被摔得粉碎,然后才被分解掉和合并掉,但那必定是由于外部碰撞所引起,并非出于本身的自愿。 灭亡过程是能量和质量的合成过程,天体中的子体与母体重新合并,生命体的物质回归大自然,这些都恰好是诞生过程的逆过程。人临死之时绝对没有力量自己跑去钻进火葬炉里;天体临终之际也绝不会再“引火自焚”。当一个远离平衡态的高温开放系统(如核球天体)的有序运动,因涨落的放大而使系统出现巨涨落时就会有诞生过程,分离出来的小系统便形成新的有序的系统结构;当一个系统的能量不断减少后,因非平衡态程度不断降低时便会逐渐趋向于无序而出现灭亡过程。显然,诞生和灭亡是性质完全相反的、辩证本质完全不同的两种过程,绝不能混为一谈。
从哪里来,回哪里去,这就是天体的归宿所应该遵循的规律,是万有引力与斥力这一对非线性作用力在宏观大自然中全面起作用的结果。宇宙的中心核球不断回收了物质和能量之后,补偿了自己原来喷射出去的物质和能量,这样就不断保持着继续向外喷射物质和能量的活力,从而保持了生、灭的基本平衡,保持着全宇宙各种天体总数量的基本稳定。这正是大自然中生、灭两种相反过程的辩证统一。


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