不可逆结构——论自然和人类社会的进化（上卷）（25）

五、星系和恒星的时代（3）

天文学家们如今已经建立起了细致的模型，用于描述星际云转变成为恒星所经历的阶段。起初，在已经成型的星系中，大片气体云的局部发生了不规则的密度波动，虽然这些偶然性的波动并不足以将大量的物质聚集成为星系，但它们完全可以将少量的物质聚合为恒星。不断旋转的涡流比早期宇宙中的涡流温度更低、密度更高，有助于将小块的物质聚合起来形成单个恒星或者恒星群。恒星的形成绝大多数情况是以“密集形成”的方式完成的，这也是困扰天文学家的问题之一。星际云往往跨越了10‐100光年的距离，它们所包含的物质比普通恒星要多几千倍。这些云朵若要成为恒星的诞生地，它们就不可能一直保持如此庞大的体积，而是必须渐渐地分裂成为更小的碎片。这些碎片的尺寸通常不超过1光年。这种分裂成碎片的过程是由引力的不稳定性引起的，是自然发生的。这一过程导致了星际云中各处密度的差异，这样的一片星际云可以分裂为10个、甚至几百个小碎片，每个小碎片和整个星际云一样都进行着收缩运动。星际云在结束进化过程中，可以形成好几颗、或者好几百颗太阳大小的恒星，大部分星际云都能生出一整个恒星家族。经过一次次分裂，最后形成的碎片也许因为体积过小而无法成为恒星，星际云裂变的过程便会停止。当一片碎片缩小到大约1/10光年时，它的温度相应地升高到了接近0℃。这个独立的气体云便开始了向恒星转化的漫长路程，它将进一步变成一个体积更小、密度更大、温度更高的真正的恒星。对于一个准恒星来讲，它的温度还不够高，还不能达成内外压力的平衡。如果在热核反应之前就达成了热气体膨胀力和万有引力的平衡，那么就不会有恒星的诞生了。因此，准恒星就只有继续收缩，收缩引起了温度的再次升高。只有当准恒星的最核心温度处的温度达到了1000万摄氏度时，核反应才会发生。这个与“粒子时代”中说过的氢原子转变成氦原子的过程是完全一样的。最后，当释放出的能量达到一定数值时，准恒星将停止收缩，一个真正的恒星诞生了。

恒星逆转了温度和物质密度不断下降的宇宙变化趋向，同时也逆转了宇宙中物质无序运动的状态。因为恒星很显然是一种复杂性和有序性都逐渐上升的星体，它们通过物质的聚集以及有规律地向周围释放能量达到某种平衡，形成一个持续的物质和能量相互转化的系统，因而恒星寿命的长短取决于恒星的质量。太阳作为一颗恒星的寿命约为100亿年，比太阳小的恒星需要花费更长的时间才能由星际物质转化而成，同时由于消耗燃料的速度较慢，寿命也相应地更长。一颗质量为太阳1/10的恒星需要经过将近10亿年才能诞生，而它的寿命可长达1万亿年。质量是太阳100倍的恒星，形成的过程只需要100万年，而寿命却只有1000万年，与大部分天体寿命相比，只不过是一眨眼的功夫。恒星诞生的质量上限是太阳质量的100倍左右，恒星诞生的质量下限是太阳质量的1/10。每诞生一颗大质量的恒星，就有1000颗小质量的恒星诞生，小质量的恒星要远远多于大质量的恒星。星云的质量大都是恒星的三倍，这反映了恒星的质量分布，说明星云中只有三分之一的物质最终构成了新生的恒星，剩下的都被丢弃在了太空之中。

恒星在衰亡过程中，通过核聚变反应逐步从氢向氦、碳、氮、氧、镁、硅、铁等元素转化，由于铁元素参与的核反应并不释放能量，而是吸收能量，恒星中央的核反应就此结束。恒星内核那一层层沉重的物质引发的强大的万有引力将带来不可阻挡的灾难——“超新星”爆炸。内核反应结束后几分钟，异常剧烈的坍缩便发生了。坍缩导致的反弹将恒星的大部分物质以光速的几分之一的速度弹射出去，炸裂开来的碎片温度极高，其亮度高于太阳的1亿倍，在几个小时之内，它的亮度与整个银河系的亮度总和相当。当爆炸发生后15分钟内，大量比铁轻的中等重量的重元素被猛烈地甩在一起，结合成了更重的原子，金、银、铀等稀有元素都是这个时候形成的。因此，自然界中比铁重的元素较少，这也正是它们如此昂贵的原因。这些残片与早期的氢、氦组成的混合物进入新一轮的收缩、升温以及聚合反应，经过多次循环，依次形成第二代、第三代、第N代恒星。太阳至少属于第二代恒星，因为它的内核已经包含了目前还不能生成的重元素。这样的循环不断地上演着，一代代恒星不断地形成、解体，从尘土中来，又归于尘土。

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