宇宙誕生之謎

宇宙是如何誕生的？現在的樣子又是如何演變而成的呢？在很早以前人類就提出了這些疑問。這個使人類困惑千年而未能破解的重大問題，直到70年前愛因斯坦完成了一般相對論學說之后，才首次提出符合科學邏輯的解答。

一般相對論提出宇宙有可能發生膨脹，后來研究的結果證實了這一點。科學家們發現遠方的銀河正在以非常快的速度和我們的銀河拉遠距離，這說明宇宙正在逐漸地膨脹著。另外，還發現宇宙空間到處充滿著3度K的雜音電波，這證明宇宙曾經是一個超高溫，高密度的大火球。

在以上事實的基礎上而產生的“大爆發宇宙論”已被公認為是當前最標準的宇宙進化理論。根據這個理論推算，宇宙誕生的時間在150億年之前。宇宙剛剛誕生時它的直徑僅有1/1033厘米，但它的溫度和密度卻高得讓人無法想像。由于物質的溫度和密度驟然下降，使這個宇宙之卵以爆炸性的速度猛烈膨脹。在“大爆發”中誕生了各種元素和支配它們運動的力，也因此形成了星球和銀河，頃刻間宇宙之卵便演變成了“成年”的宇宙。

“大爆發宇宙論”提出，宇宙可能是從既無空間也無時間的“虛無”之中以驚人的速度迅猛膨脹而瞬間誕生的。這種理論還提出，宇宙常常是周而復始地從誕生到消亡，再誕生、再消亡的輪回，我們現在的這個宇宙只是從過去到未來無數個宇宙中的一個而已。

到目前為止，對于宇宙的起源還沒有一個統一的理論，這還需要人類待進一步的考察和研究。

宇宙年齡之謎

宇宙的年齡有多大，這一直是科學家所關注的問題。因為它是宇宙是否會膨脹的一個指標。

測定宇宙年齡的方法有很多。用同位素年代法測量過地球的年齡為40至50億年，月球年齡為46億年，太陽年齡為50至60億年，此法測定宇宙年齡為120億年。

比較常用的還有球狀星團測量法，它是借助恒星演化理論來測算恒星年齡，利用這個方法計算的宇宙年齡為80至180億年。如果從測定的最老恒星的年齡約200億年來看，宇宙的年齡至少應在180億年以上。

哈勃常數測定法是基于宇宙膨脹的觀測事實確立的。在一個不斷膨脹的宇宙中，測膨脹速度可通過紅移量的測量來獲得。測出鄰近星系與我們的距離，再由此標定紅移與距離的關系，就可提供宇宙的尺度，進而計算宇宙的年齡，因此測定出鄰近星系與我們之間的距離是最為關鍵的。

測量與鄰近星系距離的方法有兩種，每種方法測量出的結果也都有兩種，即200億年和100億年。

還有人采用一種與哈勃常數無關的測定方法，測得的宇宙年齡為240億年。最近，德國的科學家測定出宇宙年齡為340億年。

總之，運用不同的測定方法測出來的宇宙年齡都不一樣，而且相差非常遠。由于宇宙是怎樣產生，又是怎樣演化等問題至今也沒有一個正確的解釋，所以宇宙的壽命到底有多大，也無法給它一個合理的解釋，有待科學的進一步研究。

宇宙也會死亡嗎

宇宙會有完結的一天嗎？會以怎樣的形式完結？

根據科學家利用天文望遠鏡獲得的最新觀測結果，宇宙最終不會變成一團熊熊燃燒的烈火，而是會逐漸衰變成永恒的、冰冷的黑暗。但是，科學家推測，宇宙很可能至少將目前這種適于生命存在的狀態再維持1000億年。

與此同時，科學家又指出：宇宙也許不會突然消失，但是，隨著時間的推移，它可能會逐漸變得不再適于生命存在。科學家根據“大爆炸”的理論指出：宇宙的最終命運取決于兩種相反力量長時間“拔河比賽”的結果：一種力量是宇宙的膨脹，在過去的100多億年里，宇宙的擴張一直在使星系之間的距離拉大；另一種力量則是這些星系和宇宙中所有其他物質之間的萬有引力，它會使宇宙擴張的速度逐漸放慢。如果萬有引力足以使擴張最終停止，宇宙注定將會坍塌，最終變成一個大火球——“大崩墜”，如果萬有引力不足以阻止宇宙的持續膨脹，它將最終變成一個漆黑的寒冷的世界。

宇宙始于一個像氣泡一樣的虛無空間，在這個空間里，最初的膨脹速度要比光速快得多。然而，在膨脹結束之后，最終推動宇宙高速膨脹的力量也許并沒有完全消退。它可能仍然存在于宇宙之中，潛伏在虛無的空間里，并在冥冥中不斷推動宇宙的持續擴張。

倘若真是這樣的話，決定宇宙未來命運的就不僅僅是宇宙的擴張和萬有引力，還與在宇宙中久久徘徊的膨脹推動力所產生的渦輪增壓作用有關，而它可以使宇宙無限擴張下去。

宇宙的奧秘是非常深奧的，相信人類總有一天會真正了解它。

宇宙會熱死嗎

1854年，德國科學家亥姆霍茲提出，宇宙只能使所有的能量轉化為熱，并最終處于均勻的狀態，進而使宇宙陷入永恒的靜止狀態。這種假說也稱作熱死假說或熱力學假說。

德國物理學家克勞修斯和奧地利物理學家玻爾茲曼曾為此假說展開爭論，后者認為宇宙并非只向一個方向變化，也會向相反方向轉化。恩格斯也不同意熱死假的觀點，他認為這同能量守恒原理相矛盾。

由于熱死假說同宇宙無限論相矛盾，主張大爆炸學說的宇宙學家則從宇宙膨脹的觀點加以解決。俄國科學家費里德曼曾經作過精密的計算，結果表明宇宙可能會周期性地收縮和膨脹，也可能會無限制地膨脹下去。后來美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上的1.5米望遠鏡和2.5米望遠鏡也發現宇宙是在膨脹著。

根據這個觀點，宇宙物質中分為粒子和輻射（如光線、紅外線、紫外線X射線），由于宇宙的熱膨脹，粒子是熱平衡的，輻射也是熱平衡的，但二者之間不是熱平衡的，達到熱平衡尚需一定的時間，由于引力作用，所以它們沒有足夠的時間達到熱平衡。

然而，一些科學家對于宇宙熱膨脹提出了疑問，把某些特定的物理性質的解釋都歸結到宇宙初始時的情況是不能令人滿意的。人們都希望宇宙不會有熱死那一天，希望生命和文明世界延續下去，但一直沒有找到解決熱死假說的辦法。

宇宙盡頭在何方

在20世紀以前，人們認為太陽系幾乎就是一切，不相信太陽系以外還存在其他星球。到1900年，人們又認為太陽系所屬的銀河系就是整個宇宙。

1920年，天文學家哈洛·沙普利等人算出了銀河的真實寬度是10萬光年，其中包含的恒星總數達2000～3000億顆。同20年前的看法相比，銀河“擴大”了100倍，而且還斷定這極度擴大了的銀河，并不是全部宇宙。

與此同時，天文學家又發現宇宙是由許多個像銀河系一樣的星系集成的，每個星系大約由幾十億到幾萬億顆星體組成。而且證明了宇宙是動態的，成群存在的星系彼此相互分離，它們之間的距離越來越大，好像宇宙也在不斷擴大。

1929年，美國天文學家埃德溫·P·哈勃等人設計出了確定星系距離的多種方法，證明即使是離我們比較近的星系（例如仙女星座系），距離我們也有230萬光年。60年代，人們發現某些曾被認為是我們自己星系中的沒有光澤的恒星，實際上離我們星系非常遙遠，被人們稱為“類星體”。這些“類星體”，最近的離我們也有10億光年，遠的則達120億光年以上。

科學家計算出宇宙的年齡為130億年。從地球到宇宙“盡頭”的距離，理論上應是130億光年。

至于宇宙究竟有多大，它的“盡頭”究竟在何處，也許將永遠是個謎。

宇宙內部和諧嗎

宇宙的運動有規律與和諧似乎已成為一種萬古不變的信條。從古希臘時期起，著名的畢德哥拉斯學派就指出，人類生活的宇宙正是由于和諧才演化到今天并且秩序井然的。也正是由于這種和諧，天體才應該是球形的，其運動也應該是圓周運動。

16世紀，哥白尼經過自己的觀測，否定了傳統的“地心說”，提出了“日心說”。他認為，以太陽為中心的這種宇宙模型既符合天體運動的規律，又體現了一種“美妙的和諧”。

牛頓從力學上對天體運動作了更深入的探討，他提出了萬有引力定律，不僅對運動的變化提出了更科學的解釋，而且還指導天文學家發現了海王星。牛頓的萬有引力定律體現出宇宙的秩序是如此的和諧。

這種“先定的和諧”也影響著現代天文學的研究。著名的反映宇宙膨脹的“宇宙大爆炸”假說非常具體地體現了“和諧”的原則，它以哈勃關于星系紅移的觀測事實為基礎，并且預言了宇宙背景微波輻射的存在。這些都是宇宙和諧圖景在大尺度宇宙空間上的再現。

長期以來，宇宙的和諧性已被人們普遍接受，但近年來卻遭到了挑戰。以美國麻省理工學院的科學家薩斯、天文學家威茲德姆為代表的一些人認為，整個太陽系根本無法預測，也許400萬年后，牛頓學說就被證實是錯誤的。他們認為，在宇宙中存在一種現象，根據某種簡單的法則預測，由于許多偶然的因素起作用，會導致非常復雜和無規則的現象，這就是混沌現象。

那么，宇宙的主宰究竟是和諧還是混沌呢？這真是一個無法解釋的謎。

太陽系有第十顆行星嗎

自從1930年發現太陽系第九顆冥王星以后，天文學家們一直沒有停止對第十顆行星的尋找。

“冥外行星”是否存在？從理論上說是有可能的。因為太陽的質量相當于九大行星質量總和的740倍，附近卻只有九個行星，這種結構不太合理。太陽的引力作用范圍是很大的，大約應該可達到4500個天文單位，而冥王星最遠距離太陽只有49個天文單位。因此推斷，太陽系的邊緣，遠在冥王星之外很遠很遠。在這片冥外空間，應該存在第十顆、甚至第十一顆行星。

1977年底，美國天文學家科瓦爾在天王星和土星之間發現一個環繞太陽運行的天體，后經天文學家半年多的努力觀測，認為它還不夠大行星的資格，基本上認為它只是一顆小行星——這就是“喀戎”小行星。

現在，我們完全可以不借助已知行星的偏移來尋找新的行星了！空間探測器的精密儀器已經伸進了遙遠的行星際空間，本世紀70年代美國先后發射“先驅者10號”和“先驅者11號”、“旅行者1號”和“旅行者2號”，它們都擔負著考察太陽系外圍空間的重大任務，在一路上飛掠過木星、土星、天王星、海王星后，它們會飛出太陽系，到茫茫的宇宙中去探索！但就目前發回的照片及資料中，還沒找到新行星存在的證據。

探索宇宙之路是永無止境的，相信總有一天人類會揭開太陽系行星之謎。

銀河系的秘密

17世紀時，伽利略發現，銀河是一個恒星密集的區域。

后來，英國人賴特提出了銀河系的構想，并具體描繪出了銀河系的形狀。他假定，銀河系是個透鏡，連同太陽系在內的眾星位于其中。

18世紀時，英國著名天文學家赫歇爾父子對賴特的猜想進行了驗證。他們發現，銀河系是一個恒星體系，非常龐大，但范圍是有限的，可容納3億顆恒星，其直徑為8000光年，厚1500光年。

20世紀初，荷蘭天文學家卡普亭對銀河系的觀測和赫歇爾的觀測結果基本相似。1906年，他測出銀河系直徑為23000光年，厚6000光年。但1920年他對銀河系測出的新數據變化很大，銀河系直徑為55000光年，厚11000光年。

以赫歇爾為代表的一些科學家提出，太陽是銀河系的中心。1915年，美國天文學家卡普利研究了許多球狀星團的變星，發現太陽僅僅是銀河系內的一顆普通恒星，而不在銀河系的中心，它距中心約5萬光年并朝向人馬座，銀河系的范圍大約有30萬光年。

20世紀80年代，銀河系又有了新的數據，即質量相當于2000億個太陽的質量，直徑為8萬光年，厚2000光年，太陽距銀河系中心距離為2.5光年。

關于銀河系的觀測一直在進行著。有科學家指出銀河系是鑲嵌在碩大無比的異常低密度的星系冕——銀冕之中。銀河系至少應存在一個至少延伸到80000光年以外的星系冕。

目前，人類所掌握的銀河系的知道，只是一個開始，還有待進一步探索。

銀河系中有棲息著生物的其他行星嗎

縹緲的銀河系神秘莫測，行星之中除了地球上有生命存在，其他的行星上也有生命嗎？

銀河系中恒星的發熱年代都很長，可為其行星提供生成液態水所需的溫度，這就要求行星與各自恒星的距離要適當，這是生命生成必不可少的條件。雖然人類的科技水平還不能了解到別的恒星周圍是否有行星，但也不能排除這種可能。

在太陽系中，水星極靠近太陽，而離太陽比火星更遠的所有外行星則受陽光照射太弱。地球無疑地處在太陽生命帶內部，火星和金星靠近此帶邊緣，則失去生命生存的條件，“水手”號探測器拍得的照片表明，火星和金星都不是生命棲息的場所。

天文學家認為，整個宇宙中化學元素的分布大體上是相同的，銀河系中離我們最遙遠的恒星，甚至別的星系中的恒星，它們的化學組成和太陽一樣。多數的情況下宇宙物質的最主要成分是氫，其次是氦，再其次才是其他的化學元素。即使是在一個遙遠的但氣候適宜的行星上，也可能找到構成一切有機分子所需的各種物質。射電天文學家在氣體云發現了名目繁多的各種有機分子，其中有乙醇和甲酸，有氰化氫和甲醚。當然，從這類簡單有機化合物向那些構成生命基礎的復雜分子演變是一條漫長的道路。

讓我們假想凡是可能孕育生命的場所，生物實際上都已出現，那么銀河系中可能有著100萬個居住生物的行星，這些生物也許各自都已演變了40億年，只不過它們應處在各自不盡相同的進化階段罷了。不過，這一切有待進一步地探索。

超星系團之謎

自從存在宇宙島的說法提出以后，人們發現了越來越多的星系和星系團。

1953年，著名天文學家德伏古勒分析了亮星系的分布，提出了超星系團的概念，也稱作二級星系團。他認為，本超星系團直徑約2500萬光年，由本星系群、室女星系團、后發星系團及一些小的星系和星系團構成。后來阿貝爾指出約有50個超星系團，每個超星系團約有10個星系團。這種超星系團可能還存在自轉。

1985年夏天，法國的天文工作者拉帕倫特在美國哈佛——史密森天體物理中心，用一架60英寸望遠鏡對超星系團進行了觀測，并繪制了一張天文圖。她發現星系散布得不同尋常，排列在非常薄、非常有限的表面上，這表面包裹著不尋常的泡泡之類的空洞，其直徑達2億光年。后來，科學家們通過進一步研究發現，這是一個已知的宇宙的最大結構，這一片星系層長約5億光年，高2億光年，寬0.15億光年。天文學家們為它起了一個名字——“長城”。

美國普林斯頓大學和芝加哥的幾位天文學家認為，宇宙既不由暗物質構成，也不由星系之間的空洞構成，而是由一個巨大的超星系團和一個大空洞構成。另一些天文學家不同意這種解釋，但是也承認超星系團的存在。甚至有些天文學家認為存在比超星系團更大的星系組合，即第三級星系團。這種階梯式的成團結構是否真的存在呢？天文學家與科學家還在繼續觀測研究著。

新星和超新星之謎

什么是新星和超新星呢？它的劇烈爆發又是怎么回事呢？有時候在某一星區突然看到一顆原來沒有的亮恒星，經過幾個月后又突然不見了。于是，就有人誤認為產生了一個新的“恒星”。

其實根本就不是這么一回事，事實上是因為原來這里本身就有一顆比較暗的恒星，由于內部突然爆炸，光度增大到原來的上萬倍，原來看不到，現在看到了。等爆炸消失以后，又看不到了。目前在銀河系已發現了200多顆這樣的恒星。

但如果一個新星的亮度超過原來的1000萬倍以上，這樣的恒星就是超新星。超新星的爆發異常猛烈，它以每秒幾千甚至幾萬公里的速度向外發射能量，可以說是目前已知天體上最激烈的天體活動。

早在我國宋朝的時候，就曾記錄了一起超新星爆發時的情景：那是在1054年7月的一個清晨，突然出現了一個非常亮的星體，就是在白天也能看得到，一直持續了23天才漸漸暗淡下去。

關于超新星，人們已經發現了很多，但對其爆炸的原因，還只是處于猜測、設想階段。目前一種較有說服力的觀點是：其爆炸的原因很可能是由恒星內層向中心“坍縮”時極其迅速地盤旋出來的引力勢能引起的。如果是這樣，那么久而久之，它一定會形成宇宙中神秘莫測具有超能力的黑洞。

神秘天體環繞太陽運行之謎

英美科學家們意外地發現，很久以前發射的“先鋒10號”宇宙探測器竟給他們帶來一個讓人無法相信的事實：一個新的天體正圍繞太陽運行。

早在1992年12月8日，那時“先鋒10號”已飛離地球84億公里，該天文小組就發現探測器的飛行軌道發生了變化，他們一直在探測這一現象，希望找到什么新的東西。直到最近，將“先鋒10號”發回的數據經過多方面的分析研究之后，他們才確定了自己的推論——太陽系又有了新的天體。

在幾個星期之中，他們希望研究出此天體可能達到的最遠距離以及具體位置。他們初步推斷，此天體是在撞上一個大行星后而被拋到太陽系邊緣的。

據稱，這一天體可能是在茫茫宇宙中，已知的數百個圍繞太陽運行的天體之一，它們多數是由冰和巖石構成，而且離冥王星很遠。這些天體在行星大家族中并不起眼，直徑僅有幾百公里，但天文學家相信，有幾百萬個這種小行星圍繞太陽運行，并形成一條龐大的“星帶”。1992年，天文學家首次發現了這類天體。

觀測者們還未親眼見到這一天體，但他們堅信這一天體的存在，因為“先鋒10號”的軌道因它發生了偏差！

假如這一發現成為事實，那它將成為因引力這唯一的原因而被發現的太陽系中的又一顆行星。

神秘的類星體之謎

1960年，射電天文學家用當時世界上最大的望遠鏡觀測到一個叫3C??和一個叫3C???的射電源。結果發現它們都是很暗的藍色星。天文學上稱它們為類星射電源，簡稱類星體。

1963年，科學家施米特又重新研究了3C???的光譜，發現它有紅移現象，且紅移值很大。當一顆恒星離我們而去時，從地球上看，恒星的光波頻率就降低，波長就變長，這就是紅移現象。紅移值越大，則離去速度就越大，類星體與我們的距離也越遠。

類星體距離我們很遠，最早發現的類星體3C???紅移值僅為0.158，而它距我們也有23億光年。類星體遠離地球時速度大得驚人。有一顆類星體OQ72，其紅移值為3.53，離開地球的速度每秒鐘高達27萬公里。類星體的亮度極為驚人，如3C???亮度為12.8星等，如果把太陽放至類星體3C???的位置上，地球上的人們根本就觀測不到。此外，類星體的體積很小，直徑僅有普通星系的十萬分之一到百萬分之一。

更令人驚奇的是，類星體的速度居然超過了光的速度。1977年以來，大量的測試證明，類星體3C???的內部有兩個輻射源，并且它們還在相互分離，分離的速度竟高達每秒288萬公里，是光速的9.6倍。之后，人們又發現了幾個“超光速”的類星體。迄今為止，人類普遍認為光速是不能超越的，然而上述發現又是那樣的奇特，實在讓人百思不得其解。

行星會撞地球嗎

自古以來人類一直對別的星球是否會撞擊地球，給人類帶來毀滅性災難一事懷有深深的憂慮，直到現在，這種憂慮仍沒有完全消除。

1968年初，澳大利亞悉尼大學巴特拉教授預言，1968年6月15日伊卡魯斯小行星稍許偏離軌道就會進入地球，它將會以每秒9公里的速度把大城市撞得粉碎。如果伊卡魯斯行星與地球相撞，它可以在陸地上造成直徑為1000公里的大坑穴；如果掉在海中，造成的海浪將高達600米，數千個城市和村鎮被淹沒；即使它掠過地面，所造成的損失也不亞于一次大地震或龍卷風的災害，甚至會引起火山爆發。

但前蘇聯科學家指出，此計算有誤，相撞的可能性為零。果然，1968年6月15日，伊卡魯斯與地球“擦肩而過”。

1978年，一位天文學家的計算結果表明，“地理小行星”于1995年將與地球相撞。但中國天文學家的計算表明，1995年“地理小行星”距地球有四五百萬公里之遙，大可不必擔心。后來證明果真如此。

計算表明，直徑為1.5公里的小行星進入大氣層的機會約30年一次，而直徑為9米的小行星擊中地球，破壞力不亞于一顆原子彈，而直徑為1.5公里的小行星擊中地球，破壞力相當于10萬顆百萬噸級炸彈的威力。

然而，迄今為止，人類還未曾目睹過一次小行星撞擊地球的事件，那么，小行星真的會撞擊地球嗎？這還是一個未解之謎。

類地行星有環嗎

1610年，著名科學家伽利略在宇宙中發現了一個色彩美麗、排列勻稱的光環，但并沒有引起他的注意。直到1659年，荷蘭科學家才證實那個光環是土星的光環。1979年，行星探測器飛近土星發現，土星環由上千個環組成，由土星云層頂部一直延伸到32萬公里處。后來科學家們發現，在85萬公里以外還有一些外環。

很長一段時間內，人們都認為只有土星有環圍繞，但是到了1977年，科學家們發現天王星也有9個細環圍繞，1986年又觀測到1個環。1979年3月，科學家發現木星也有雖暗但卻清晰可見的環。它們是由一個較明亮的窄環和一個扁環形的暈環組成的。1989年，“旅行者2號”宇宙探測器飛近海王星，發現了海王星也有5條圍繞它的環，有的環是完整的，有的則是環的一部分——環弧。

太陽系內有四顆大行星有環圍繞，這引起了中國天文學家的關注。很多人都在設想，太陽系的其他行星，包括人類居住的地球，是否都有環圍繞呢？

1964年，前蘇聯曾將兩個人造衛星關入圍繞地球的橢圓形軌道，衛星上裝備有隕石微粒記錄器，測量結果表明靠近地球也有一個穩定的、相當稠密的塵埃組成的環。通過進一步觀測查明，它們是地球外圍的幾個與赤道平面傾斜度不同的圓環，由極細的塵埃粒子構成。塵埃環的高度在23.5～400萬公里之間。隨著遠離地球表面的距離的增加，塵埃粒子的數量顯著減少。

關于其他類地行星是否也有環圍繞，也許隨著將來空間探測的進一步深入，這個問題肯定會迎刃而解。

小行星起源之謎

按宇宙的法則和規律，太陽系的九大行星都有自己的軌道，且行星與行星之間也都有相應的距離。所以，當人們發現火星與木星之間的距離過于大時，就推測這中間還應有一顆行星。

19世紀初，意大利西西里島天文臺臺長皮亞齊在觀察金牛星座時，意外地發現了一顆從未見過的星星。經計算，它與人們所要尋找的行星相仿，便給它起了個名字——色列斯。

接著科學家又發現了智神星、婚神星、灶神星等小行星。

這么多小行星是從哪來的呢？1807年，奧伯斯就小行星的起源問題提出了一種假說，他認為在火星和木星之間原來有一顆大行星，后來不知什么原因爆炸了，那些小行星就是它爆炸的碎片。

美國天文學家柯伊伯則提出了碰撞說。他認為，這些小行星就是由行星之間碰撞之后產生的碎片。

以瑞典物理學家阿爾文、前蘇聯天文學家施米特為代表的一派則提出“成品說”。他們認為在太陽系形成初期，小行星與大行星一樣，都是從原始星云中誕生的，其他大行星得到了完全的發育，這些小行星由于各種各樣的原因沒有成為大行星，而以半成品的散狀形態遺留至今。

關于小行星的起源還有其他許多種假說，哪一種是正確的，還需要經過人們的進一步探索才能得到答案。