宇宙、黑洞、地球和生命

时间是虚拟的
空间是固定的
宇宙是一帧帧确切的瞬间
就像拍好的动画片

宇宙时空是确定的
过去和未来
还有想知道的一切
都在那里

地球至今有47亿年的历史了,在大约14万年前有了和今天基因类似的智人的活动。如果同比例缩短,把地球存在的历史看成一礼拜,那么人类在这个世界存在的整个历史还不到1分钟,确切地说,是18秒!

人活一生,眨眼之间而已。

如果银河系的大小比作美国大陆,太阳到海王星的大小则相当于25分的美金硬币(24.3 mm)。地球犹如宇宙中的一颗不起眼的尘埃,宇宙之大超乎想象。仅在直径为18万光年的银河系中,就有2000亿颗像太阳这样发光的恒星。理论上,我们所能观测到的宇宙半径为465亿光年,这其中包含超过1000亿个像银河系这样的星系。在人类出现之前,宇宙已经存在了长达138亿年。我们的宇宙之外可能还有不计其数的其他宇宙。

天狼星是夜空中最亮的恒星,质量为太阳的2倍,比太阳亮25倍,距离地球约8.6光年,这意味着光走完这段距离需要8.6年的时间,我们看到的天狼星也是8.6年前的。牛郎星的质量和半径大约是太阳的1.7倍,光度将近太阳的11倍,距离地球17光年,所以我们看到的是17年前的牛郎星。事实上,我们所看到的太阳和月球也不是实时的,太阳离地球大约8.3光分,所以我们看到的太阳是8.3分钟之前的;月球距离地球大约1.3光秒,所以我们看到的月球是1.3秒之前的。当望向最为遥远的宇宙之时,将会看到宇宙最早发出的光——宇宙微波背景辐射。这些光子已经在宇宙中传播了138亿年,这个时间也差不多是宇宙的年龄。

像太阳这样的恒星绝大部分都是由核聚变提供能量。如下图描述的类太阳恒星的生命周期。从左下角的主序星开始,然后膨胀经过次巨星和巨星的阶段,直到在右上角将外层抛离,形成行星状星云。一但耗尽了核燃料,它的核心就会坍缩成为致密的白矮星,而外层会被排出成为行星状星云。质量大约在太阳10倍或更多的恒星,当它们演化出无活性的铁核,就会造成核心急遽坍缩形成密度极高的中子星或黑洞,同使产生超新星爆炸。

类太阳恒星的生命周期

黑洞形成后,它可以经由吸收周边的物质来继续生长。通过吸收其它恒星并与其它黑洞合并,可能形成数百万太阳质量(M☉)的超大质量黑洞。人们一致认为,大多数星系的中心都存在着超大质量黑洞。并确定银河系核心被称为人马座A*的电波源包含一个超大质量黑洞,其质量大约是430万太阳质量。

黑洞就像一个理想的黑体,它不反光,质量足够紧密可以扭曲时空,展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。如事件视界望远镜发布的第一张图片(2019年4月10日)所示,在巨大椭圆星系M87核心的超大质量黑洞质量大约是太阳70亿倍,可见眉月形的光环和中心的阴影,这是在黑洞的事件视界光环和光子捕获区引力的放大视觉影像。眉月形肇因于黑洞的自转和相对论放射现象。

第一张黑洞照片(2019)

黑洞一旦形成,它可以通过吸收额外的物质继续生长。任何一个黑洞都会不断地吸收周围环境中的气体和星际尘埃。黑洞也可以与其他物体合并,例如恒星,甚至其它的黑洞。2015年,霍金针对黑洞能否吞噬任何物体发表了看法。他认为黑洞无法吞噬和消灭物理消息,这和爱因斯坦相对论中提出的观点相反,霍金理论认定黑洞在旋转就有可能通往另一个宇宙,但是你会无法回到我们的宇宙,所以严格来说掉入黑洞有可能全身而退,只是永远从本宇宙消失。消息在黑洞内是以全息影像的方式存储的,且非存储在黑洞内部,而是存储在黑洞的边界,也就是所谓的事件视界,亦称事件穹界,是一种时空的曲隔界线。

黑洞模拟图

探索黑洞,可以间接推论宇宙是何时产生,以及如何产生的,由此也能了解宇宙之后地球是如何产生的,有了地球,才有了生物和人类。

物理学家们认为,所有的东西,包括光都来自于大约140亿年前发生的宇宙大爆炸,这个爆炸发端于一个比芥菜籽还小的“原点”,其密度和热度大得难以想象。这个爆炸启动了宇宙膨胀,将物质散布到四面八方。

宇宙大爆炸发生后,只出现了氢和氦,它们的组成90%是氢,剩下的是氦。随着时间的推移,引力将气体分子彼此聚拢,气体云的密度越来越大,温度越来越高,于是,它们开始逐渐地聚成球状的一团,这就是早期宇宙的“原星系”。在原星系中,物质继续聚集,有些地方的密度变得相对地大起来,形成了密集的团块,这些团块经过进一步发展后才变成了恒星。恒星诞生后,核聚变也开始发生,宇宙中其他90%的元素来源于恒星核聚变,也成为现在的人体中大概60多种元素的主要来源。

一颗恒星要想制造铁(第26号元素),它便至少要比太阳大8倍;假若它还想制造比铁更重的元素,它便必须通过更剧烈的行为才能做到,这种行为就是碰撞。早在2013年6月,哈勃太空望远镜观察到了两颗致密天体——中子星的碰撞,天文学家们接收到了由碰撞产生的光,从而获得了碰撞发生时的化学信息。这些信息显示,这次碰撞产生了大量黄金,其质量相当于月亮的好几倍。由于在一个星系中,类似的碰撞大约每一万至十万年会发生一次,所以天文学家们认为,这次观测到的碰撞可以解释宇宙中所有黄金的来源。

生命的组成来自于元素,而所有这些元素又都来自于太空,是那些璀璨的繁星打造了我们这个五光十色的世界,这其中就包括我们自己。我们身体中的每一个原子都要么是恒星内部核聚变的产物,要么是两颗恒星相互碰撞的结果。

佛说,“一切有为法,如梦幻泡影 ,如露亦如电,应作如是观。”在电光石火短暂的一生中,有所知,有所悟,能正常的表达,做点有意思的事儿,朝闻道,夕死可矣。

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