文档介绍：留给下世纪的难题
宇宙的奥秘

宇宙的年龄

宇宙有多大岁数?早在年代天文学家哈勃就提出过这个问题。
年,从哈勃太空望远镜得来的新数据使得研究者可以作出更准确的估计。他
们得出结论说宇宙也许只有亿岁——这比宇宙中的一些星体还要年轻一
些。这显然是不可能的,因此新的证据也许预示着宇宙进化理论的戏据性的
转变。
绝大多数的天文学家认为,宇宙起源于一次原始的爆炸,即大爆炸,而
后一直膨胀至今。从哈勃开始,天文学家们一直在找寻所谓的哈勃常数(定
义为一个星系远离地球而去的速度除以地球到该星系的距离)。这个常数牵
制着宇宙膨胀的速度,也因此限制宇宙膨胀的速度,也因此限制着它的年龄。
但是已经证明难于估计一个确切的数目,因为这要求精确估计宇宙的广阔边
际。
根据现有的理论,那些数字表明宇宙肯定要小于亿岁,大概会年轻
到亿岁。已经被广泛接受的关于星体进化的理论把一些星体年龄确定在
亿~ 亿岁之间。
由于这样一种相互矛盾的观点,有些人仍然怀疑这一新结果,哈勃望远
镜的研究者继续注视着遥远的星体以支持这个估计。同时,宇宙学家们也已
经在考虑再加上另一个假想的因素,即爱因斯坦首先提出的宇宙常数,有可
能会消除这个年龄上的差异。

太阳会不会消失

世上万物都有生有灭。人类有呱呱坠地之时,也有溘然长逝之日;太阳
必然会经过引力收缩阶段、主序星阶段、红巨星阶段以及致密星阶段,最终
成为万籁俱寂的黑暗天体;基本粒子也存在衰变成其他粒子的时刻;⋯⋯
那么,我们的宇宙呢?宇宙是不是在不断地衰亡呢?宇宙的衰亡并不意
味着宇宙消失了,不存在了,而是说,宇宙中的能量“死”了,它们再也无
法做功了,宇宙不再有丝毫的变化。
我们不妨作个比喻:你手腕上的电子石英表之所以能够日夜不停地显示
时间,是因为手表内有一枚电池,能量就集中在这枚电池里。当电池发生化
学反应时,能量就从密度高的地方流向密度低的地方,形成了电流,这种流
动的结果便使手表能显示时间。一旦电池内的化学反应完全结束了,不再存
在能量的流动,手表也就“衰亡”了。与此相类似,当宇宙中的所有能量全
部均匀时,我们的宇宙就“衰亡”了。
这就是物理学中的“热力学第二定律”为我们描述的一幅“未来宇宙图”。
如果“热力学第二定律”是正确的,那么,宇宙中任何一个地方的能量密度
就都正在不断地取平,这便意味着,宇宙是在不断地衰亡着。如果事情果真
如此,当宇宙中所有能量都完全均匀分布时,任何现象就都不会再发生了,
因为尽管所有的能量都还全部存在着,但它已不再会有任何流动,也不会成
为发生某种现象的动力了。
这是一幅令人担忧的世界末日图景,但是,这个过程是极其缓慢的,如
果我们为此而忧心忡忡,倒真是“杞人忧天”了。
当然,这仅仅是关于宇宙演化的一种假说,而且这种假说是建立在“热
力学第二定律”在一切条件下都成立的前提下的;如果“热力学第二定律”
并不是在一切条件下都成立的话,我们就会得到另一幅宇宙图景,究竟孰是
孰非,看来,还有待天体物理学家在理论上作进一步的探讨。

太阳是什么

太阳是一个直径为× 厘米的巨大气体火球,其质量为地球
的万倍,而体积则是地球的万倍,故密度小于地球,约为水的
倍,大约与木星相同。太阳表面的重力为地球表面的倍。所以,如果你的
体重为斤,当你站在太阳表面上,你体重可达斤,也就是吨!
真可谓超重级巨人了。
由于太阳内部是不透明的,通常我们只能认识太阳的表面。是否可以通
过什么方法来直接认识太阳的内部,这无疑是人们所关心的问题。
从天文学角度来看,太阳只是一个极普通的恒星。它是一颗型的中年
主序星。在众多的恒星中,无论质量、体积和其他各种物理性质,太阳都处
于平均值附近。因此,太阳也是恒星中的名副其实的“典型代表”,加之太
阳离我们最近,使我们极易对其进行观测和研究。人们可以把对太阳大气和
太阳内部的结构的知识推广到别的恒星上去。
太阳还是一个天然的超级实验室,它上面具有许多地球上难以实现的条
件。化学元素氦就是从日全食时的太阳光谱中首先发现然后才在地球上找到
的。对于太阳能源的探索,促使人们去弄清热核聚变的机制。年爱丁顿
日全食的观测资料,为人们肯定爱因斯坦的广义相对论投了决定性的一票,
使爱因斯坦一夜之间成为世界著名人物。这些可算是太阳对人类科学发展所
留下的“历史功绩”。至今太阳物理中还有著名的三大悬案:太阳磁场的产
生机制和演化、太阳的“中微子失踪案”和日震的形成及演化。对于这些问
题的深入研究必将推动粒子物理、恒星