《世界本源》第三章天体演化.docx

第 三 章
天 体 演 化
在论述了运动的背景和相互作用问题之后, 我们对于天体的运动和天体的平衡已经不再存
在着任何疑问了,整个世界在我们眼前都是一幅清晰的图画。然而,这只是问题的一方面,
问题的另外一个方面是, 这些天体的过去是什么样子?未来又将如何变化?这些表面上非常
不同的天体在演化的过程中有没有共同的地方?恒星在激烈地燃烧, 时刻都放射出大量的光
和热;行星和卫星是一个平静的固体, 各种各样的元素构成了丰富多彩的世界; 慧星、陨石、
尘埃,展示着千姿百态,在宇宙中毫无忌惮地穿行,偶而也来袭击我们;还有那红巨星、白
矮星、脉冲星、黑洞、超新星 ,, ,该有的都出现了,不该有的也都出现了。天文学是一门
古老的学科,各种发现日新月异,各种假说层出不穷,然而,美中不足的是,宇宙似乎太复
杂了一点, 各种天体千奇百怪, 彼此之间似乎毫无联系。 是否每个天体都有着自己独特的起
源,都有着不同的归宿?
二十世纪以来, 随着科学技术的发展, 我们用射电望远镜接受了大量的来自空间的脉冲波
和 X 射线,由此产生了原子被压碎的中子星, 产生了爆炸得无踪无影的超新星, 宇宙在膨胀,
黑洞在吞吃着大量的物质 ,, 可怕极了!这些难道是真的吗?
本章的目的就是试图找出星球演化的共同规律。
一 演化的基本途径
(一)
星球是怎样诞生的?
我们知道, 空中的蒸汽是一个动态平衡系统。 已有的水珠不断地在被蒸发, 不断崩溃, 而新
的水珠又不断地在收缩, 不断地在形成。 整个宇宙也是这样, 也是处于这样的一个动态平衡
元中,各个星球就是宇宙中的“水珠” ,老的星球不断地在崩溃,而新的星球却不断地在诞
生。水珠的形成是由于分子之间的作用力,同样, 星球的形成是由于连续物质的粘性, 当空
中某局部区域的介质密度过大时, 它的粘性就足以使邻近的质元趋向于更加靠扰而产生收缩,
这样,在一个较大的体积内, 尘埃、氢原子、 连续物质都在这种粘性的作用下向着中心集中。
这个过程不断地继续下去, 体积不断地减小, 密度不断地增大, 直至最后形成一个非常密致
的恒星。
当然,这个过程并不是简单的收缩过程, 在收缩中还会发生一系列的内部变化。 总的来说,
原始星球内部的压力将逐渐变大,温度将逐渐升高,物质的聚集状态也会发生相应的变化。
每一处的物质都有收缩的趋势, 这种收缩压缩着比它更深处的物质, 同时, 它们也受到其他
物质的压缩,这样, 作用的力量就已经相当可观了,物质进一步靠拢使得密度迅速上升,压
力变大,温度升高。尤其在原始星球的内部,物质无从逃逸,而且受到四面八方的压力,它
的变化更大。在这种情况下,氢原子就开始不断地从连续物质中产生, 到一定的时候, 氢原
子又被挤压在一起而融合为氦原子, 这样,核反应被引发了, 原始星云成为一个燃烧的火球。
进一步地,当氦的浓度足够大时,氦聚合为第二周期的元素,继而,随着进一步的收缩。压
力更大,温度更高,第二周期的元素便开始合成 Fe 以及其他各种重元素。这便是宇宙中元
素的来源。
另外,星球不只是在收缩,而且在收缩的同时,在原始星球的表层上还存在着巨大的扩散,
原始星球的绝大部分物质都将最终逃离 个星球。这是因为,原始星球由于内部的粘性而不
断收缩, 这种收缩导致密度变大, 这样在原始球的表层和周围的空间存在着一个巨大的密度
差,在这个密度差的驱动下,大量的物质不断地逃逸。就是这样,一方面,星球内部的物质
无从逃逸,它们在迅速地收缩,另一方面,表层的物质在飞快地扩散。同时,由于核反应产
生大量的光和热,这些光和热的放射,也在一定程度上减少了星球的质量。
这就是星球演化的第一阶段——燃烧阶段,也即恒星时期。在这个时期,体积不断变小,密
度不断地增大,质量不断地减少,同时,合成了各种各类的元素。
(二)
恒星燃烧之后,将变成什么?
在某种意义上来说,原始星球之所以能够收缩,完全是借助于核反 应的发生。由于核反
应,连续物质凝结为氢原了,氢原子又聚合为重元素原子,这使得物质的密度发生突变,使
得虽然星球已经是非常密致的了, 但它仍然相对稳定。 如果没有核反应的发生, 如果没有生
存各种稳定的原子,这么悬殊的密度差是不可能存在的。星球的收缩引发了核反应,同时,
核反应又使得收缩能够继续进行。 因此, 要使得星球的收缩不断地持续下去, 核反应的层次
就必致不断地升级。 但是,核反应却越来越困难了,凝结为氢只需要很低的压力和温度,融
合为氦就需要较高的压力和温度, 合成第二周期的元素和重元素需要更高更苛刻的条件, 那
么,下一层次的核反应呢?它所需要的条件将难以达到。 另一方面, 星球的质量不断地减少,
进入恒星时期后,