宇宙大爆炸假说

宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想，大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集，在一点有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。

大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙，大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。

在这150亿年中，先后诞生了星系团、星系，银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等，现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质形成了当今的宇宙形态，人类就是在这一宇宙演变中诞生的。

人们是怎样推测出宇宙大爆炸的呢？这就要依赖天文学的观测和研究，我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个，像我们银河系同类的恒星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系飞奔的速度越快，因而形成了膨胀的宇宙。

对此，人们开始反思，如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看，它们可能当初是从同一源头发射出去的，是不是在宇宙之初发生过一次难以想象的宇宙大爆炸呢？

大爆炸的假说诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，但一直寂寂无闻。40年代，美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论，该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态，这种状态被称为原始火球，就是一个无限小的点，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。

这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学问题，直到50年代，人们开始广泛注意这个理论，上世纪60年代，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙大爆炸理论的新的有利证据。他们发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要依据，他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在英国科学家斯蒂芬·威廉·霍金的身上得到了集中的体现，他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化途径做了清晰的阐释，宇宙起源于比原子还要小的起点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质，至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。

然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓，宇宙开始爆炸和爆炸前的途径。

黑洞

黑洞是密度超大的星球，它可以吸纳一切，连光也逃不了。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为黑洞的缘故。我们无法通过光的反射来观察，他只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了，例如黑洞有隐身术，人们无法直接观察到，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想，那么黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是弯曲的空间。

我们都知道，光是沿直线传播的，这是一个最基本的常识，可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲，这时候光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。

形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力使得它偏离了原来的方向，在地球上由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的，而在黑洞周围空间，这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间，而绕过黑洞到达地球，所以我们可以毫不费力地观察到黑洞的背面星空。

这个现象就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术，更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，他朝其他方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射，而能到达地球。

这样，我们不仅能看见这颗恒星的脸，还同时看到它的侧面，甚至后背。黑洞无疑是最具有挑战性，也最让人激动的天文学说之一，许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地被提出来。

流星之声

流星竟然会发声，似乎闻所未闻，然而这却是事实，伊西利库尔是一座小城，位于俄罗斯辽阔的西伯利亚平原。那是许多年前的一个寒冷的冬夜，城里的大街小巷堆满了积雪，在这片雪原的上空是繁星闪烁的天宇，四周一片寂静，突然从天宇的某个地方传来了一声尖锐刺耳的裂帛声，人们翘首远眺，只见一颗璀璨的流星散射着金黄色的光芒，像箭一般的掠过长空。

流星留下了一条长而发亮的轨迹，与此同时，那种裂帛似的声音也随之消失了，小城的血液又重归寂静，人们对于流星是不会陌生的，然而有一点却使人感到困惑不解，伊西利库尔人是先听到了奇怪的声音，然后才看到流星的，这到底是怎么回事儿呢？

众所周知，流星以飞快的速度进入大气层后，和空气发生剧烈的摩擦，很快便烧成一团火球，绝大多数流星在60至130公里的高空就已燃烧殆尽，只有极少数到20至40公里的高空处才烧完，而声音在大气中的传播速度是每秒330-340米之间，因此从那么高的地方传送到我们耳边的时间至少需要一分钟，更准确地说，要在3、4分钟之后，可问题是，当流星飞过天空的同时，人们听到了它所发出的刺耳的声响。

它就好像在看见闪电的同时，就听到雷声，表明这个雷就落在你的身旁，难道这颗流星竟是在离你的头顶不过几十米的空中飞过去的吗？这显然是不可能，1938年8月6日飞行员卡谢耶夫在鄂木斯克上空看到一颗明亮的橙黄色流星，它飞到半途中时，传来了刺耳的吱吱嘎嘎的响声，好像一颗缺油的车轴在干转。

有趣的是，著名的通古斯陨星和锡霍特阿林陨星陨落时，许多目击者都听到了类似群鸟飞行的嘈杂声音和蜂群鼓翅的嗡嗡声，这些不寻常的声音在被人们听到之前都走过了大约50至200公里的一段距离，最多的可达到420公里，正常的声音大约要经过21分钟才能传送到，实际上等不到他们到达我们的耳边，就会在路途中衰减乃至消失了。

可奇怪的是，在许多情形下，电声流星的信号，甚至还要早于流星本身，而率先出现，目击者们往往都是听到声音之后寻声望去，才看见空中出现了流星，目击者们对流星之声的描述也是形形色色，甚至是千奇百怪的：嗡嗡声、沙沙声、啾啾声、噜噜声、刺刺声、沸水声、子弹炮弹火箭飞过时的箫声、惊鸟飞起的扑铃声、群鸟飞起的拍翅声、电焊时的噗噗声，火药燃烧时的哧哧声、噼噼啪啪的响声、气流的冲击声、钢板淬火和枯枝折断时的声响。

最让人感到难以理解的是，有些人能够听到流行的声音，而另外一些人则什么都没听到，例如1934年2月1日，一颗流星飞临德国时，25个目击者中，有10个在流星出现的同时听到了啾啾声，其余的人则称流星是无声的，还有一则报道说，1950年10月4日在美国密苏里州出现流星时，只有孩子们才能听到流星飞过时发出的萧叫声。

简直令人不可思议，尽管科学家们都承认电声流星现象是客观存在的，是不可否认的事实，但其秘密至今没有解开。有些专家认为，所有这一切的谜底就在于流星飞行时所发出的电磁波，这些电磁波以光速传播，有些人的耳朵能以某种我们目前还不知道的方式把这种电磁振荡转换成声音，转换的方式因人而异，个人听到的声音自然也不相同，流星之声的形成机制究竟如何至今仍是一个谜。

地球大气

大家都知道，地球已经有大约46亿年的历史了，至少从35亿年以前生命就开始出现了，但是在地球刚刚形成的时候，其实并没有大气。那么，这些大气是从哪里来的呢？答案是，从地下冒出来的，是火山喷发的结果，直到今天，地球上的火山仍在不断活动之中。

但在地质历史上的某些时期，地球上的火山活动要比今天猛烈得多，那么火山活动会喷发出一些什么样的气体呢？

就以夏威夷火山为例，其火山气体的成分是水分占79.31%，二氧化碳占11.61%，二氧化硫占6.48%，氮占1.29%，可以猜测过去的火山活动与现在的火山活动所喷出来的气体在成分上应该是大体一样的，但是如果把这些火山气体与现在的大气比较，立刻就会发现一个非常重要的区别，那就是在火山喷发出来的气体中并没有氧气。原来，火山气体从高温高压的地底下喷发出来后，必然会发生物理和化学上的急剧变化，例如水蒸汽冷却以后就会凝结成水，汇集成了大洋，大部分氢气因为比重小，会上升，终于挣脱了地球的引力，散向了太空。二氧化碳则与地表的其他矿物发生化学作用，变成了含碳矿物和岩石，但是，所有这些变化都不可能生产出生物所必需的氧气，那么空气中的氧气又是从哪里来的呢？

事实上地球形成以后，在最初的几百万年里，大气中是没有氧气的，这有几个很明显的证据：

第一，最早的物质很少氧化，例如沉积在古老地层的加拿大盲河地区的铀矿在地下时，保存完好，一旦暴露在现在的大气里，立刻就会被氧化。

第二，在自然界中没有任何已知的氧气来源存在。

第三，对古生物的研究表明，地球上最初的生命是在没有氧气的环境中演化出来的。

那么，后来的氧气到底是怎样产生出来的呢？有两种理论对此做出了解释：

一种理论认为，大自然中的水是最大量，也是最现成的含氧物质，在强烈的紫外线的照射下，大气中的水蒸汽就有可能发生光化分解，产生出大量的氢气和氧气，但是这种理论有一个缺陷，因为在这种光化分解的过程中，必然产生大量的氢气。而要使这么多氢气都挣脱地球的引力而跑到太空里去，显然是不可能的，因此，这种光化作用即使存在也不可能是氧气的主要来源。

另外一种理论认为，氧气可能正是来自于生命本身，正是由于光合作用所造成的。在光合作用中，二氧化碳和水化合产生了碳氢化合物和氧气，科学家分析的结果表明，大气层中的氧气有99%是由光合作用产生的，只有1%是由光解作用产生的，但是，这又产生了另外一个问题，如上所述，是电离层中的氧和平流层中的臭氧把太阳辐射来的紫外线的绝大部分反射回了太空，如果大气中根本就没有氧气，太阳的紫外线就会直射地面，可以杀死所有的细胞，那么地球上最初的生命又是怎样生存下去的呢？

对此，科学家们解释说，最初生物都是生活在水里的，因而有效避开了紫外线的照射。但是它们又不可能完全生活在黑暗之中，还需要一定的光线来进行光合作用，由此可见，地球上最初的生命生存环境是非常严酷的，因为没有氧气，太阳紫外线可以一直照射到水下十米，由此可以猜测，那时的生物可能就是生活在这个深度以下，由于光的照射量很少，光合作用也很微弱，产生的氧气也很少，后来随着时间的推移，大气中积累氧气的浓度愈来愈大，照射到地面的紫外线也就愈来愈少，于是水里的生物也就渐渐上升，接受的阳光就愈来愈多，产生的氧气也就越来越多，后来终于浮出了水面，并且爬上了陆地，使大地披上了绿色。最后，大气中的氧气越积越多，终于达到了现在的浓度，这就是地球大气，从还原性大气转换成氧化性大气的历史，正因如此，我们才有了今天这样可以自由呼吸的空气。

就这样，地球像是一个伟大的母亲，用了大约10亿年的时间，积累起了足够的大气，凝结成了大量的水分，冲刷出了江河，汇聚成了海洋，为生命这个婴儿的诞生奠定了丰厚的基础，创造了优越的条件。

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