2众说纷纭的起源之谜
在地球和地球以外的天体起源问题的探讨中,最享有盛名的是“星云说”和“大爆炸说”。
重放异彩的“星云说”
整个宇宙是由不断运动着的物质组成的,太阳系也不能例外。关于太阳系的起源,从古代到当代曾提出过多种学说,其中“星云说”是提出最早,也是当代天文学最受重视的学说。
德国的康德(1724—1804年)是世界上最先提出天体起源的“星云说”的人。后来法国的拉普拉斯(1749—1827年)在1796年出版的《宇宙体系论》中具体地提出了太阳系起源的星云说。由于他们的学说在内容上大同小异,因而人们一般称之为康德-拉普拉斯星云说。他们认为:太阳系是由一块星云收缩形成的,先形成的是太阳,然后剩余的星云物质进一步收缩演化形成行星。
星云说比较圆满地解释了太阳系的一些特点,如所有行星都沿着近于圆形的轨道,朝着与太阳自转方向相同的方向环绕太阳运动;所有行星的轨道差不多在同一平面内;太阳和地球等行星的元素成分基本一致等。
不过,康德-拉普拉斯星云说又是初步地说明了太阳系的起源问题,还有许多观测事实却难以用它来解释。所以,星云说在很长时间里陷入了窘境。直到20世纪,随着现代天文学的进展,特别是近几十年里恒星演化理论的日趋成熟,星云说又焕发了新的活力。
现代观测事实证明,恒星是由星云形成的。太阳系的形成在宇宙中并不是一个独特的偶然的现象,而是普遍的必然的结果。另外,关于太阳系的许多新发现也有力地支持了星云说。
最有影响的“大爆炸说”
越来越多的科学家认为,我们现在所看到的宇宙,是由100~200亿年之前的一次“宇宙大爆炸”而逐渐演化来的。
早在1929年,美国天文学家哈勃公布了震惊科学界的发现。即河外星系退行速度与距离成正比的哈勃定律。认为所有的河外星系都在离我们远去。即宇宙在高速地膨胀着。接着,爱丁顿随即提出了膨胀宇宙的假说。1948年美国天文学家伽莫夫发展了以上天文学家的思想,正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。
伽莫夫认为,宇宙最初是一个温度极高、密度极大的由最基本粒子组成的“原始火球”。根据现代物理学,这个火球必定迅速膨胀,它的演化过程好像一次巨大的爆发。由于迅速膨胀,宇宙密度和温度不断降低,然后形成由原子、分子构成的气体物质。气体物质又逐渐凝聚成星云,最后从星云中逐渐产生各种天体,成为现在的宇宙。
“大爆炸说”由于缺乏有力的观测证据,因而在它刚刚问世之时,并未予以普遍的响应。
到了1965年,观测宇宙学已经发现,在观测所及的天区上,存在着一些大尺度的系统性特征,如河外天体谱线红移,微波背景辐射等,这些观测的新发现使“大爆炸说”重见天日。原来,大爆炸说曾预言宇宙中到处存在着“原始火球”的“余热”,这种余热应表现为一种四面八方都有的背景辐射。特别令人惊奇的是,伽莫夫预言的“余热”温度竟恰好与微波背景辐射的温度相当。
另一方面,由于有关的天文学基本数据已被改进,因此根据这个数据推算出来的宇宙膨胀年龄,已从原来的46亿年增到100亿~200亿年,这个年龄与天体演化中所发现的最老的天体年龄是吻合的。由于大爆炸说比其他宇宙学说能够更多、更好地解释宇宙观测事实,因此愈来愈显示出它的生命力。
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