燕山亭

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【CCTV電影頻道科教片】【宇宙與人】

(2009-11-13 09:41:49) 下一個


宇宙星光燦爛,其中深藏著物質運動的偉大力量,它最不可思議的是,一個純粹的物質世界,卻能創造出智能,自從人類發現了這種叫做基因的結構之後,就可以相信,哪怕是塵埃,隻要經過特別精致的編排,就能締造出像生命這樣高級物質形態,並且隻要給它足夠的時間和空間,它就能演化出智能。

  物質的宇宙能夠演化出生命,目前我們惟一所知道的就是我們自己的太陽係,但準確地說,生命很吝嗇地隻選擇了它的第3顆行星——地球,生命在這顆星球上誕生並且改造這顆星球長達近40億年,從生態上看,地球的美麗是獨一無二的,然而今天的地球因為有了人類,就不僅是生態星球,同時還是一顆文明星球。

  地球上惟一直立行走的智能生物——人類,今天已經非常輕鬆地生活在這顆行星上,但是,從古老文明走到現代文明,人類付出了巨大的代價。而二者之間的跨越的關鍵恰恰要取決於人類認識宇宙的深度。

  神奇的能源核聚變

   

   構成我們生命的主要是電磁力,強力和弱力被封閉著,而引力在我們身體中可以被忽略,但我們的身體卻能感覺到地球的引力,因為引力會隨著物質的增大而顯示出來。我們舉起重物時,就是肌肉中的電磁力在和地球的引力做抗衡,人們很多的鍛煉的方法就是用地球的引力來增長我們的肌肉中的電磁力的能量。

  是引力最終打敗電磁力,當一個物體變得像太陽這麽大的時候,它不僅能控製地球圍繞它旋轉,同時它的每個原子的引力都向中心塌縮並輸送壓力和熱量,而由於太陽的質量巨大,因此它的引力就可以積累到極高的溫度,溫度越高,原子核運動速度越快,當達到1000萬度時,原子核的電磁力將無法阻擋高速奔跑的原子核相互碰撞的力量,於是原子核的強力終於在瞬間的結合並讓物質釋放出巨大能量,這就是核聚變,是太陽以及宇宙中所有恒星誕生的方式。

  人類非常羨慕這種能源,但是目前隻能破壞性的使用,這就是氫彈,一朵這樣的核聚變雲能輕易抹平一座幾百萬人的城市,也許宇宙中所有的智能文明都要經曆這樣的考驗:道德水平是否可以達到安全地使用宇宙中最強大的能源的程度。人類正在嚐試能夠把核能的破壞性變成建設性。

  這是在四川樂山的一尊唐代大佛,是一個一改休閑裝束而神態莊嚴的彌勒佛,按照佛經的解釋它被授予主管光明和未來的責任,巧合的是,就在它視線的前方,一座中國的核動力研究院正在研究未來的能源——核聚變,這裏要解決的難題是如何約束溫度極高的核反應,由於地球上任何物質都不能承受熱核反應所需要的1000萬度以上的高溫,於是人們試驗用能量約束能量,用強磁場來懸浮聚變的核能,目前,核老虎的籠子正在和老虎較量,這些複雜的管道,也許不久就要編織出人類最輝煌的夢想。這一天也許真的不太遠了。

  新太陽的誕生

  太陽的引力所造成的塌縮不僅引發核聚變,而且塌縮的壓力還是約束核能的極好的容器。在巨大壓力下,太陽每秒鍾使用5億噸的氫原子參與聚變,其中有400萬噸的物質轉化為能量,這些數字聽起來挺大,但和太陽的總質量相比,就微不足道了,太陽自存在以來,隻損失了萬分之一的物質。能量在它的大約70萬公裏的深處的核心產生,要經過1000萬年才能上升到表麵,光在太陽的肚子裏走得比蝸牛還慢,正因為這樣,這個能量的億萬富翁才能細膩的使用自己的存款,坐吃而不山空。

  根據太陽的質量計算,在大約40億年之後,太陽的氦聚變將開始啟動,這就是說,在太陽的核心,又誕生了一個新太陽,而這個溫度更高的太陽會把外麵溫度低的太陽推出去,它的體積將會因此而膨脹一百萬倍以上,宇宙中恒星在衰老的時候將會顯得非常輝煌,但這種輝煌將毀滅地球,恒星的臨近熄滅不僅不會減少熱能,恰恰相反,一個百億歲的太陽將會把幾億公裏的範圍都變成火海,地球的一切生態構成都將崩潰,並最終被它吞噬。

  恒星的死亡

  太陽隻有兩次核聚變,90億年的氫聚變和大約十億年的氦聚變,當氦燃燒完的時候,太陽的引力會繼續塌縮而且將沒有抵抗,此時,它的力結構將會出現一些不穩定而噴出一些外圍的物質,然後這些物質會形成豔麗的光環,在宇宙中有許多這樣的氣體光環,這些都是類似我們的太陽這樣的恒星的死亡符號,如果我們之中有被孕育過的生命,不知它們有沒有足夠的時間進化到智能,並且在它死亡之前尋找到新的居住地,幸運的是,人類有至少40億年的時間來做準備。

  在宇宙中,恒星的分類是按照它們的死亡的方式,一類像我們太陽這種,最終安靜的成為白矮星,另一類是比太陽大8倍以上的恒星,它們的死亡是爆炸。恒星越大,壽命就急劇地縮短,質量差3倍,壽命就差750倍,也就是說,一個比我們的太陽大3倍的恒星,它的壽命就隻有1300萬年,所以,生命的進化是不可能托付給大恒星的。但是,宇宙的物質的豐富和流動,卻全靠它們。

  火星和金星

  火星比水星要大一些,它有一層極為稀薄的大氣層,但是在火星上生命依然不能裸露,因為這層大氣不能阻擋肉眼看不見的高能射線對地表的轟擊,我們看到的火星的橙色天空,其實是一個假象,這不是大氣,而是被風刮到天上的塵埃,由於火星引力小,自轉快,所以風特別大,如果這些塵埃落地,火星的天空就是黑暗的。目前火星沒有任何確證為生命的信息。

  在岩石行星中隻有金星和地球非常的相似,它在這個位置,似乎就是宇宙讓生命在太陽係的孕育有一個雙保險。金星的質量隻略比地球輕一點,因此它的物理條件幾乎和地球完全相同。當然,它有足夠的大氣層,但是,令人困惑的是,金星沒有藍天,而是二氧化碳加硫酸的濃霧,它的溫室效應製造了一個普遍達到500度的高溫世界,非常遺憾,金星沒有成為另一個生命的搖籃。金星的狀態表明,一個和地球相似的星球也不一定有生命。

  因為太陽對生命的威脅不僅在它的光和射線中,它本身還是一個高溫的等離子旋轉體,它會產生極強的磁場,在太陽附近的行星都在這個磁場的籠罩之下,這個磁場將會把一些帶電的粒子像風暴般甩出來,形成太陽風,由於它們能量極高,將會穿透大氣層殺戮生命。

  對付帶電粒子,則需要一個磁場,而磁場的產生要靠星球的內部熱核和自身的旋轉,在岩石行星中,火星內部的熱核不夠大,金星有足夠大的熱核,但自轉太慢,因此它們幾乎沒有磁場,隻有地球,同時具備足夠大的熱核和較快的自轉,從而形成了完整的磁場,這個磁場使太陽風無法侵入地球表麵,或許,這就是地球優越於金星的原因。

  生命在地球上誕生,並不說明地球早期的環境多麽好,而大氣層和磁場也不會自動地把地球變成天堂,實際上,地球的美麗要靠生命的拓荒,早期地球的二氧化碳比今天多20萬倍,也有嚴重的溫室效應,但生命卻把二氧化碳當作食物吃掉了,把地球從遠古地獄般的情形改造成藍天白雲,二氧化碳變成了它們的屍骨,今天就混合在這些碳酸鈣組成的山體當中,被它們自己製造的濕潤的氣候切割成喀斯特地貌。地球可以說是一個非常出色的處理二氧化碳的生態工廠。

  不過,生命真正的登陸,不隻是靠魚長腿,還依賴於地球核心的動力,因為生命星球上的充滿水分的氣候,必然要侵蝕地貌,如果沒有造山的機製,那麽地球上有過的山脈早就被磨平了,平地就意味著沒有河流。而沒有河流的陸地,生命是不可能深入的。然而地球有一個造山的發動機,這就是轉動的熱核,核心的岩漿通過層層地幔向上傳導熱量,由它而引發的造山運動從來沒有停止,這種造山運動幾乎每隔一億年就把地球的麵貌徹底地修改一次。最近的一次最大規模的造山運動,離我們隻有4千萬年,它造就了地球上最高的喜瑪拉雅山脈和遼闊的青藏高原,同時也影響了至少半個地球的生態和人類文明的布局。

  地球的衛星

  月亮

  我們運氣很好,地球有一顆衛星———月亮。它的質量隻有地球的80分之一,但它的引力足以成為一個給地球這個轉輪安置的無形刹車,不斷給地球的自轉減速,在以往的40多億年裏,月球至少使地球自轉速度減慢了一半,而月球也隨著地球的轉速減慢放鬆了對它的束縛,逐漸的離地球遠去,遠到當人類出現之後,從地球上看它的表麵直徑和太陽的表麵直徑正好吻合,這給人類觀測太陽的活動規律,帶來極大的方便。

  由月球造成的海洋潮汐每時每刻都撫摸著陸地,正是這個把小小貝殼推動的力量,億萬年來,億萬次的摩擦,終於使地球的轉速逐漸的從每天10個小時的晝夜交替,減慢成24個小時。

  月亮留給我們足夠做美夢的溫馨長夜,它贈給人類的最珍貴的禮物是地球有史以來最穩定的地殼。

  月球離地球隻有38萬公裏,因此人類可以看到它的表麵輪廊,但無論人們怎樣想象月球上的神話,月球卻是一顆死星球,月球和地球在同樣的距離得到太陽的光輝,然而由於月球比地球小得多,它們的命運就完全不同。

  太陽係最大的行星木星

  木星是太陽係最大的行星,質量比地球大300多倍,擁有16顆衛星,其中有4顆和月亮差不多大,它們應該和月亮的表麵狀態相似,但情況完全不同。其中的木衛1離木星最近,於是,木星的巨大引力攪動了它內部的熱能,這些熱能源源不斷的從核心噴出,形成火山,火山的岩漿早已多次覆蓋了這顆星球的表麵,從現在的情形看,火山依然在猛烈的噴發,不知道它已經噴了多少歲月和將要再噴多久,然而,一個天體上有複雜的物理和化學動態,對於我們研究生命起源是非常寶貴的。

  而木衛2則是一個在零下170度的寒冷太空中,居然可能擁有液態水的天體,——外麵是冰,裏麵是水,它的冰層有被木星潮汐力撕扯後重新凍結的痕跡,這也許會證明除了核聚變能以外,引力能也可以創造液態水,那麽這也許意味著在遠離恒星的地方也會有生命,因為液態水被認為是生命存在的最直接的條件。

  被花朵“埋葬”的

  恐龍

  有人說,恐龍時代就是因為彗星撞擊地球而結束的。但是,恐龍的滅絕並不是一瞬間,從第一批恐龍的死亡到最後一個恐龍種族倒下,其實經曆了上千萬年,而且即便有重大的災變,也是地球上所有的生靈都在劫難逃,所以任何偶然事件都難以解釋在各個角落都統治著地球的大型動物的徹底滅絕,但天體撞擊事件依然是很多人願意接受的地外因素對地球生命的一種幹涉,不過也有觀點認為恐龍帝國是被花朵埋葬的。

  恐龍有巨大的身軀,它們的食量很大而食譜卻非常單調,它們吃的是靠孢子繁殖的不會開花的低級植物,而當更具競爭力的擁有花這種新的繁殖器官的植物把恐龍喜歡的食物逐漸擠出了大地時,固執的恐龍隻能在繁花似錦的新世紀忍饑挨餓了。當然,並不能說花是恐龍的惟一殺手,但它們肯定比恐龍喜歡吃的植物更有生存的競爭優勢。今天,我們還能在熱帶雨林的角落裏偶然看到不會開花的孤零零的恐龍時代的蕨類植物。其實,我們應該慶幸它們的脆弱,否則吃得飽飽的恐龍,也許今天還會漫步在我們星球上,那人類恐怕就永無出頭之日了。

  宇宙始於大爆炸

  現在,人類能證明宇宙開始於一個大爆炸,然而人類更確信的是,一個對萬有引力特別優惠的宇宙,必須從一個大爆炸開始,一切才能有秩序。

  人類計算出的爆炸大約在150億年前,一個溫度高得不可思議的能量奇點突然爆裂,在它的瞬間的膨脹中,溫度開始下降,能量演化出物質,包括所有的基本粒子和4種力,在這個過程中,惟一不受限製的引力一直收縮,而膨脹的宇宙力量就抗拒著這種收縮,從而使物質度過了極危險的階段,也就是從引力的魔爪下逃生的階段。

  正由於大爆炸和引力的抗衡,物質才被和諧地分布在宇宙的各個角落,如果沒有這個爆炸的原動力,宇宙將無法支撐起一個結構,引力將毀滅一切;因此,我們的宇宙必須膨脹,所有物質力量剛好在一種恰到好處的抗衡中實現最充分的物質演化,這是一個真正充滿公平,公正的奧林匹克精神的宇宙。

  宇宙,一部偉大物質演化的史詩,它,一個沒有知覺的物質係統,創造了一個不可思議的能夠理解它的生物。

  從人類用笨拙的手在岩壁上用簡單的圖形記錄自己的生活,到創造輝煌的史前文明,最後穿越宗教的黑暗迎來科學的曙光,隻用了幾萬年,今天,人類更加強大,這種強大連人類自己都為之振奮!

  的確,宇宙已經把物質智能交給了我們,但是精神的道德準則卻要靠我們自己來建設,否則,文明的級別越高,毀滅的概率也就越大,我們相信一個擁有40億年太陽光輝的智能生命,將不會辜負如此厚愛我們的宇宙。

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