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宇宙的历程 – 斯怀默 塔克

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本书读后感及个人笔记分享· · · · · ·

星系团与多中心的宇宙
在这曲宇宙的音乐当中,面对这一个个辽阔无边的结构,我们又能如何自处,如何定位自己?
每个文化都有着各自对于宇宙的理解,从而使其成员在时间和空间中得以定位自己。而这一对人类而言最根本的定位之一不免涉及万物的中心。长久以来,我们曾一又一遍地问自己,宇宙的中心在哪里对此,每个文化也都有着各自的回答。有些说是某座特别的山峰,诸如西藏的冈仁波齐峰或非洲的乞力马扎罗山。有些则把它定在了具体某座城市,诸如西方的耶路撒冷、罗马或麦加,以及东方的北京拉纳西或日惹。这些城市也因而成了宗教圣地或政治中心。
胧们不难理解这些城市对于各自文化的重要性。凡是能与中心扯上关系,多少就有了某种特殊的意义。比如,世界中心的市民就有着边远之地的乡民所不具有的尊荣,而任何从中心发出的法律或谕令显然也有着特殊的权威。
在过去五个世纪里,现代西方科学也一直在试图寻找宇宙的中心,但这种努力带来的却是一系列的“去中心化”。我们现在知道,我们先前关于中心的种种观点并不是故事的全部。把人类世界从中心移出的最广为人知的一项发现或许就是,我们发现地球不是变居不动的万物中心,而是在绕太阳运转。这一思想最先由来自希腊萨摩斯岛的阿里斯塔斯在公元前三世纪提出,后来又由哥白尼在一五四三年独立地重新现。而过了没几个世纪,进一步的研究又让我们意识到,尽管太阳确实是太阳系的中心,但它并非宇宙的中心。哈洛·沙普利在一九一八年提出证据表明,太阳沿着一个巨大的椭圆轨道在绕银河系的中心运转。这个去中心化过程在二十世纪二十年代更进了一步,当时埃德温哈勃等人发现,银河系也不是宇宙的中心星系,而只是宇宙众多星系中的当科学家发现我们的可观宇宙包含着将近一千亿个星系时,他们也惊呆了。不论是科学家,还是非科学家,要想把握我们身处这样一个广袤无垠、不断演化的宇宙的意义,着实都是一个持续的挑战然而,二十世纪下半叶一个出人意料的科学进展又让我们对于中心有了一个全新的理解。这个理解与常识不符,把握起来并不容易,因为它说的是,宇宙并不是只有一个中心,而是有着数百万个—每个星系团都是宇宙膨胀的正中心。我们生活在一个多中心的宇宙当中,并且只是现在才逐渐开始意识到这个新发现的意义比如,我们的银河系及其他数十个星系相互绕转,并作为一个整体
(称为本星系群)绕着室女座星系团运转。连同其他绕着室女座星系团运转的星系群,这整个系统就被称为室女座超星系团。我们可以把这想象成有点像一众行星绕着一颗中心恒星运转,其中行星就是各个星系团,中心恒星就是巨大的室女座星系团。而我们现在了解到,这个室女超星系团是宇宙膨胀的正中心

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但这里的反直觉之处在于,其他超星系团也同样是宇宙膨胀的中妨再把宇宙想象成一只正在膨发的葡萄干面包,而里面的毎颗萄干都是一个超星系团。我们可以设想自己就在其中的一颗葡萄干上随着面包膨发变大,我们会看到所有的其他葡萄干都在远离自己。我们还会得出结论,我们并没有在动,因为自己不是在面包中移动。无论我们选取的是哪颗葡萄干,结论都会是如此。这是大尺度宇宙的内在特性所以在宇宙膨胀的过程中,各个超星系团之间相互远时它们每个又都是静止的。
这个惊人的新视角正在引发我们对于自身所处位置、所在家园的理解的巨大转变。我们现在意识到,我们身处宇宙的一个中心,而宇宙有着数百万个这样的中心。虽然这并不容易接受,但我们正试着在这些庞然大物当中定位自己,带着惊奇和敬畏。

宇宙的历程- 斯怀默 塔克 电子书推荐分享 第1张

旋涡星系与恒星的诞生
我们的中心性质如何?它是个好地方吗?是个安全的地方吗?无论我们居住在地球上的什么地方,这些问题时常会跃入我们的脑海。但如果我们问的不是我们居住的区域,不是我们的国家,甚至不是我们的星球,而是我们所在的银河系,那我们又该作何回答?
我们的星系最显著的特征是其旋涡结构。当科学家首次发现旋臂时以为,这些旋臂是由物质构成的,并在绕星系的中心旋转但这个理论后来被证明是错误的。通过纠正自己的错误,科学家认识到了宇宙中的创造性的一大惊人特征银河系的旋臂并不是一种静态结构,相反,它们是密度波的表现。度波在旋涡星系内传播,导致分子云坍缩形成大质量恒星(这些恒星质量大,因而寿命短,在燃烧将近一百万后,就会耗尽燃料而死亡)。密度波的传播,引发一轮轮的恒星形成,这就仿佛一个旋转的风车一般这种旋涡结构使得一个星系可以持续地生成恒星。在这个意义上旋涡星系是常变常新的。就这样,由于其结构,旋涡星系成了宇宙中孕育新事物的地方
大致如蛋状的椭圆星系就没有这种创造力。它当中的绝大部分恒星在逐步走向死亡,却没有新的恒星来补充。椭圆星系欠缺的正是生成新恒星必需的结构
由此得出的一个有趣发现是,宇宙中的创造性并不是平均分布的而是集中在一些特定地方。在星系的层次上,创造性集中在那些旋涡星系当中。在一个旋涡星系当中,也存在一些地方的创造性比其他地方的更富集。而在这些地方当中,更有一些特定区域,那里的创造性达到了其最大值。意识到自己身处一个层层嵌套的创造性富集区当中,其实也是在层层深入创造性本身。远离创造性的中心,则无异于是一种放逐。
如今,我们对自身存在开始有了更深刻的认识,意识到自己身处的正是创造性的核心。被一个旋涡星系所环抱带动,我们融入了一种多层的、似乎无穷无尽的创造性。

星系间关系与相互激发
星系自身也是源自宇宙中无尽的创造性。而只要有机会,宇宙的动态过程就会激起各种新形式的创造性。在星系之间,这是通过一个可被称为相互激发的过程实现的。
这在银河系的一个卫星星系,大麦哲伦云,那里表现得尤为明显。
尽管我们对它的历史还了解得不多,但有些天文学家猜测,大麦哲伦云最初是一个旋涡星系,而数十亿年前的某个灾难性事件导致其旋涡结构被毁。或许是它迎头撞上了另一个星系,又或许是它经过了一个大得多的星系,由于承受不住对方的引力作用而致使自己的大尺度结构崩溃。无论当时情况如何,结果都是它丧失了生成恒星的能力。就这样大麦哲伦云年纪轻轻,就失去了原有的大好前途。它被遗弃了。此后,它在宇宙中漂泊,随着一颗颗恒星的死亡而一步步迈向注定的最终黑然后情况发生了变化。在数十亿年之后,大麦哲伦云被我们的银河系所吸引,两者之间建立了引力关系。这让它从此踏上了一条新的命运轨迹。在引力的相互作用下,双方都发生了改变。银河系的潮汐力影响到了大麦哲伦云的恒星系统,使得这个较小星系的结构开始发生改变。
由于银河系的存在,大麦哲伦云开始重新焕发了生机。
再然后,复苏发生了。在大麦哲伦云的一个休眠区域,出现了恒星形成的活动。数十亿年以来,大麦哲伦云一直在漂泊,一步步走向死亡。而现在,突然之间,它的潜能由于这种相互作用而被重新激发了,新的恒星开始出现,发出璀璨的光芒

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