一節:關於幾種由直接觀測得出的宇宙模型


    天文學家通過長期的觀測,從直接觀察經驗而得出:宇宙有一個複雜多變而等級的結構,大多天文學家接受下列事實:在描述宇宙各不同等級的結構,常會用到這些名詞,如“纖維”、“氣泡”和“薄片”及“空洞”等。


    他們不願意去爭論宇宙是否有大尺度結構,而是在去尋求這些組成複雜結構的來源和其性質怎樣?


    於是科學家們以各自的觀測經驗,提出了三種宇宙結構形成的模型:


    二十世紀七十年代初期,由前蘇聯科學家澤多維奇提出來的“薄餅模型”,這種模型是一種自上而下的理念,它支持以下的觀點——先是大結構,如薄餅和氣泡因宇宙內物質的某種演化作用而產生,早期宇宙內充滿了大而平坦的物質痛快,然後這些大結構並裂開,分成超星係、星係團,最後才出現星係。


    這種宇宙模型對於為什麽星係會排列成長串和薄片?其解釋原因是這些結構最原始“薄餅”的遺物。那麽宇宙裏這些薄片是怎麽形成的呢?也就是說它們來自何處?


    當時人們的思維熱衷於對物體被爆裂時的感觸,這也許能用一種大爆炸理論來做一個自圓的解答,博餅和氣泡是在一次大爆發時而誕生出來,拋射較遠的隨著溫度的降低當然是薄片,也近距離的溫度較高滯留下來的自然是那些氣體物質。


    這種模型關於宇宙星係的形成,傾向於物質是以一種分裂式的描繪,是處於激烈作用力下的某一種力量,宇宙頗似一種爆炸式的物質演化過程。


    “薄餅模型”宇宙,裏麵的物質演化過程,先由一種巨大無比的力量,將整個宇宙裏的物質,受一種激烈的分離作用——可以看成是一種似爆發一樣的力量作用,將裂開的物質散滿到處都是。


    飛射四濺出去,雖然從一次最迅速的運動速度以後,會逐漸地減速的過程,但是當宇宙空間中物質分布密度最弱的空間,在一立方厘米內含一個氫原子,這種高度“真空”的區域,一個氫原子與另一個氫原子之間的相互引力是否能維持宇宙內有效的物質結構呢?


    據我們的實際觀測,宇宙中物質的這種膨脹作用還一直在顯為易見地進行著,不知還將要維持多久?


    科學家們最擔心的就是,當星際空間中的物質粒子的分布密度超過某一個限度,高度分離開來的原子與原子之間,將達到一個值時,粒子與粒子之間的引力作用將會解除......到那個達到引力崩潰的時候,宇宙中各星係一直毫無停止地分裂下去,被分離得愈來愈遠,到最後我們將可想而知的結果......一種最可怕的結局!


    第二種宇宙叫做等級式成團模型,美國普林斯頓大學的物理學家皮伯斯,他是提出這一理論最堅持的一位。在這個自下而上的模型中,倡議者認為從氣體雲凝聚而成的星係首先在原初宇宙裏形成,隨著宇宙物質演化的發展,許多這樣的星係相互接近到足以彼此之間發生引力拉曵,很快星係群互相吸近,形成星係團,隨後超星係團就出現了。


    整個過程就像冬天裏的風把飄飄白雪刮成雪堆,同時也使有些地方沒有了雪兒一樣,在空間便形成了空洞,那裏的物質被引力抽吸掉了。


    這種宇宙模型是一種典型性的星雲學說。那麽宇宙裏最先的氣雲是怎麽形成的呢?或者是問氣態雲來自何處?


    這使人們又聯想到了“爆炸”二字,當時的核技術的研究從核裂變已經發展到了十分成熟的核聚變,通過爆炸程度以後物質的分離程度已達到了最理想的破裂境地,一顆原子彈還是一顆氫彈,通過爆炸後實的物體會徹徹底底地分散成巨大的氣體團。


    至於像浩瀚無邊的宇宙來說,用一個大爆炸來描繪宇宙在未形成星係以前時的那些氣體雲的來源,隻能寄希望於宇宙曾是否經曆過一次大爆發的事件,使整個宇宙的各個角落分布似氣態的雲。


    物質經過一次強烈的粉末作用以後,也就是一個物質高集中的宇宙,隨著一次巨大的排斥作用力使物質分裂成氣雲的物質,飛濺四射出去,在整個宇宙空間內漫天飛舞,通過物質之間的引力作用,按到一個力的區域,將物質漸漸收集到一起來而形成一個個星係。


    最後一種模型,我們稱之為分形接近。所謂分形就是自相形的物體結構,也可以這麽說,在所有觀測的形態,看上去它們都是一樣的,也尺度上存在較大的區別而已。很像俄羅斯的彩色套娃一迴事,一個圍繞在另一個外麵。


    按照這種分形接近而結構的多層次特性,從星係到星係團再到超星係群,是同一時候產生的,超星係團的形成過程明顯地與星係的誕生過程一個樣——隻是在一種相同結構形式而不是一個尺度大小而已。


    這種分形接近的宇宙模型裏的星係,頗像按照一個定型的模子被刻割出來似的,隻是它們的組織大小不同,但是其基本構造差不多。關於星係和星係群還是超星係團的形成,是受宇宙中的什麽力量所影響而成型的呢?


    首先我們肯定會想到是引力的作用,引力的作用是將宇宙中各自飄忽的物質相互吸引到一塊去,看上去不管是一個星係或者是一個星係群還是一個超星係團,雖然像似是結合在一起,但是一個超星係團中各星係之間,或是各星係團之間,都有著明顯的被分割距離。


    這種宇宙模型中各星係之間所保持的巨大空間距離,它們之間是以一個怎樣的力量來維持的呢?


    單靠引力來維持,那會出現一邊倒的狀況,也就是說,宇宙中的各星係會吸引到一塊去而成一個“團形”物體,然而星係與星係之間始終會保留一定距離的動力,或許指宇宙中的物質與物質之間不但存在一種相互吸著的力量,而且二者之間還顯示出一種相互之間排斥作用的力量。


    這種宇宙模型所描述的物質演化情形,由於物質的演化不像有進行過激烈的過程,是以一種分裂的力量來描繪宇宙的物質演化作用的,宇宙裏的物質是以一種原本相互吸引很緊密的結構,當達到一定值時,存在宇宙裏的另一種力量,也就是一種分割的力量,這種力量會以大於原來的相互之間的吸引力,而將它們彼此之間漸漸地分裂開來,致使至終做一種相互之間的膨脹作用。

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