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宇宙学交响乐暨飞碟狂想曲(II)---恒星演化

已有 5016 次阅读 2008-4-29 23:07 |个人分类:科学探索|系统分类:科研笔记

 

 

宇宙学交响乐暨飞碟狂想曲(II)

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---经典与量子的协奏曲(1)

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恒星演化

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在上篇文章中, 二傻算是复习了一下“宇宙学”发展的主线索

后来有朋友批评道:

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[错误之一]: 那其实是物理学的历史! 把所有物理学基本问题都放到 宇宙学的范畴, 有误导嫌疑!

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---二傻的回答是: 从广义上看, “宇宙学就是科学的全部! 因为宇宙就是我们的全部我们一直想知道宇宙的终极秘密我们所能知道的也只能是关于我们这个宇宙的东东也就是您能看到和能想到一切! 宇宙中存在您看不到(或者看得到说不出)甚至想不到的东东吗?

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---师傅突然打岔说: “! 无用!”

……

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[错误之二]: 对粒子物理的进展说得太少! 我们不仅有哈勃望远镜, 我们更有巨型加速器在欧洲核子研究中心! 我们快要发现质量的起源了, HIGGS粒子! 知道不?

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---二傻的回答是: 如果您连夸克都无法测到如果您连胶子也看不见怎么敢说HIGGS和质量的起源? 从这点上看, 倒很象宇宙学的现状: 如果连暗物质和暗能量是什么都不知道怎么敢说宇宙的起源? 这些貌似真实存在的东东其实只存在于您自己的理论框架之中!

----这时候, 霍金举手, : “没错!我目前还是比较相信卡尔-波普的科学实证主义(引自霍金的《果壳中的宇宙》,2006年中文版,P31):

 

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科学理论只是一种数学模型, 他能描述和整理我们所进行的观测。一种好的理论可在一些简单假设的基础上描述大范围内的现象,并且做出能被检验的确定的预言。如果预言与观测一致,则该理论在这个检验下存活,尽管它永远不可能被证明是正确的。另一方面,如果观测和预言相抵触,人们必须将该理论抛弃或者修正。

 

这时候, 隔壁家传来一阵幽幽的天籁声:

 

You can see only what you want to see…

You can hear only what you want to hear…

 

所有人意识到, “宇宙学交响乐的第三乐章要开始了……

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宇宙学交响乐(第三乐章-1): 经典与量子的协奏曲(1)

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恒星演化

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画外音(屈原歌其《天问》):

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遂古之初,谁传道之?

上下未形,何由考之?

冥昭瞢闇,谁能极之?

冯翼惟像,何以识之?

明明闇闇,惟时何为?

阴阳三合,何本何化?

圜则九重,孰营度之?

惟兹何功,孰初作之?

斡维焉系,天极焉加?

八柱何当,东南何亏?

九天之际,安放安属?

……

 

这时候,霍金不干了:“又来了! 这首歌应该放在第一乐章的你们中国人,自嘘有上下五千年,别人发现的东东全归你们! OK? 其实各民族都曾有自己的《天问》,如希伯来人的《约伯记》,印度人的《梨俱吠陀》,希腊人的《神谱》和冰岛人的《埃达》等等等等…能不能谈点近代的发现? 比如说俺的黑洞学说…嘿嘿!

 

二傻也不干了: “胡说! 黑洞是您发明的吗? 明明是人惠勒先生发明的名词…(惠勒最近刚以96岁高龄仙逝, 谨以此文纪念)…”

 

霍金脑袋一歪, 笑得象个孩子: “好好好黑洞这个名词算惠勒发明的, 但是其概念很早就有人提出过的啊? 最早的好象是剑桥大学的约翰-米歇尔, 他在1783年发表的一篇文章就说: 如果一个恒星的质量足够大, 以致与其逃逸速度大于光速(: 地球的逃逸速度为7.6公里/每秒), 那末连光子都逃不出其引力范围将成为一个暗星!”

 

二傻笑道: “那只是牛顿时代的概念把光当作粒子(或象一颗卫星)来看后来麦克斯韦证明光其实是电磁波波如何受引力影响? 没人知道!...后来, 爱因斯坦的狭义相对论又说: 光速是不变的! 于是光总能逃出任何大质量恒星! 黑洞又从何而来? ”

 

霍金说: “二傻只知其一, 不知其二! 让我们来看看真实恒星的演化过程: 感谢原子核物理和天体物理的实质进展, 我们知道恒星上正在发生的是核聚变...原始宇宙尘埃主要是氢, 它们在万有引力的作用下凝聚成团, 引力的势能将转变为氢气团的热能当其温度达到氢的核聚变阈值温度时, 氢将发生核聚变(成氦)…核聚变产生的热压力, 将阻止恒星在引力作用下的继续塌缩, 形成一种压力平衡, 就象我们现在的太阳! ”

 

二傻说: “有趣! 我们搞了几十年可控热核聚变(如托克马克, 如强脉冲激光, 如室温核聚变…), 就是搞不出来! 总是砰的一下, 玩完!(氢弹) …人家上帝怎么就能把每个恒星那末巨大的氢气团都控制的那末好? 慢慢的, 慢慢的, 阳光普照大地, 万物欣欣向荣…”

 

霍金干咳两声: “咳咳!...您又跑题了! 这个问题其实也有人在研究, 不过不是俺的强项话说回来, 当氢气用完的时候(基本上都变成氦了), 氢的核反应也就结束, 恒星又会在引力的作用下塌缩…”

 

二傻问: “? 然后我们伟大的太阳爷爷就要死了? 难道没有某种反作用力来阻止?”

 

霍金笑笑: “别担心, 死不了! 当太阳塌缩到一定程度, 其引力能又会使其上升到更高的温度, 于是氦又会发生热核反应, 变成碳于是太阳又能稳定一段时间不过时间更短!”

 

二傻问: “然后呢? ”

 

霍金说: “然后, 如是继续继续直到铁! 你回去复习一下核物理, 就会知道, 比铁轻的元素进行聚变会放出能量(氢弹, 氦弹, 碳弹…), 而比铁重的元素要进行裂变才会放出能量(原子弹,即铀弹,鐶弹...), 所以, 我们相信到铁为止, 就不会发生新的核反应了

 

二傻大悟: “啊哈! 原来钢铁是这样炼成的?! ……那我手上戴的金戒子哪来的?”

 

霍金高兴得直摸二傻头: “你小子真逗! 这个问题曾经难倒好几个大师: 1928, 一个印度人, 钱德拉塞卡, 去英国跟爱丁顿爵士学习天体物理和广义相对论, 他说, 不管什么氢啊氦的根据量子力学的一个基本原理泡利不相容原理, 不管它是什么东东(当然必须是费米子---即物质的实体), 在近距离一定会产生排斥力但是! 再根据海森堡测不准原理和狭义相对论, 粒子的速度不能超过光速, 于是, 泡利不相容原理产生的排斥力是有个上限的! 钱德拉塞尔的计算表明: 该最基本的排斥力无法抵抗比太阳质量大50%的冷恒星(即已经不发生热核反应的恒星)自身的引力怎么办? 无限塌缩?!”

 

二傻一听是印度人的发现, 不太开心: “如果鲍子相容原理海子测得准原理, 老钱的理论就不对了!”

 

霍金大笑: “我不知道鲍子和海子是谁不过老钱的师傅爱丁顿爵士确实觉得他有点走火入魔, 结果老钱后来下海了(虽然这并不影响他在1983年获得诺贝尔奖,其实里面有我的功劳!嘿嘿),后来苏联的朗道(就是郝柏林的师傅)还真的认真研究了老钱的理论, 发现一系列更具体的恒星归宿: 白矮星, 中子星…...

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对了! 你家乡天狼星边上是不是有颗白矮星?”

 

二傻吓了一大跳: “? 您是怎么知道的?”

 

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------------------(未完待续)-----------------

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1 李宇斌

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