不可逆结构——论自然和人类社会的进化（上卷）（24）

五、星系和恒星的时代（2）

假如宇宙在所有的范围里都绝对均匀同质并各向同性的话，引力绝无胜出的机会。真要那样，今天也就没有星系、恒星、行星和人类，而只有原子稀疏地分散在太空之中。……这完全得益于宇宙最初之时出现的不均匀和各向异性。……究竟是什么造成了这种为宇宙间所有结构埋下了种子的不均匀和各向异性的呢？……量子力学告诉我们，在最小的尺度范围内里，物质的分布不可能保持均匀和各向同性。因为物质成为一种颤抖质量——不断消失，又不断再生的粒子，物质分布的随机波动不断出现，消失，再出现，大小各不相同。在任意一个特定的时间点上，宇宙空间的有些区域的粒子比别的区域略微多一点点，因此密度也就稍微大一些。……那些密度稍微大一点的区域有可能凭借引力的作用吸引略微多一点的粒子，随着时间的推移，宇宙中这些稍微稠密的区域就形成了结构。

——尼尔·德格拉斯·泰森《万物起源》

宇宙微波背景辐射（CMBR）是来自宇宙空间背景上的各向同性的充满整个宇宙的微波辐射，是“大爆炸”后遗留下来的热辐射。宇宙微波背景是宇宙中最古老的光，它产生于在宇宙暴胀38万年后的“光子脱耦期”，它被认为是“大爆炸”的“余烬”，均匀地分布于整个宇宙空间。它显示了宇宙形成初期微小的温度涨落，对应着局部密度的细微差异（大约十万分之一）。这些极小的涨落也就成为未来所有物质结构的种子，随后的10亿年慢慢演变成宇宙大规模分布的恒星和星系。从宇宙微波背景辐射光谱图上可以看出，较大热斑点的区域将会成为未来星系团和超星系团形成的区域，较大冷斑点的区域将会成为全然没有大块结构的“空白区”。

星际空间中主要分布着气体和微尘，其中大部分气体是由分散稀薄的氢原子、氦原子组成，平均密度只有1个原子/厘米³，温度通常在-250℃。在原子聚集较多的地方，密度可以达到平均值的上百万倍。微尘则主要由重元素组成的固态微粒，其密度更低。如果星际空间中的气体和微尘都是均匀分布的，那么无论行星还是恒星以及更复杂的物质形态都是不可能出现的，宇宙将会是一片漆黑。当几百上千个原子聚集在一起，虽然温度很低，但它们所产生的热量仍然能够对抗万有引力。究竟多少个原子（氢和氦）聚集在一起，才能够形成足够大的引力，使得聚集在一起的气体不会重新分散到宇宙空间？答案是10⁵⁷个原子——与太阳的质量差不多。总的来说，恒星都是由大小不等的原子团进化而成的，我们所知的恒星规模从太阳的质量的1/10到100倍不等。

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