嘿,您知道嗎?要是有顆恒星直徑差不多10萬公裏呢,那它裏面8萬公裏那塊兒啊,就都在核聚變反應呢。要是有顆恒星直徑能有100萬公裏左右,得嘞,它裏邊80萬公裏的地方也都在核聚變反應。再要是有顆恒星直徑大概1000萬公裏的話,那800萬公裏的區域也都在核聚變反應呢。所以啊,恒星這體積和質素越大,它裏頭核聚變反應就越猛,那壽命也就越短。第一代恒星裏面燃料不夠的時候呢,核聚變反應就搞不下去了,到鐵元素這兒就停住嘍。這時候重力就成老大了,恒星就散架了,跟著就超新星爆炸了。這一炸可不得了,恒星被炸得七零八落的,第一代恒星就這麽玩完了。然後啊,剩下的恒星遺跡星雲就在宇宙賴恩安靜靜地飄著,就這麽一直飄啊飄,一直飄到50億年前,這片好幾光年大的星雲啊,不知道被啥給擾動了。
星雲裏頭呢,突然就冒出來一個高密度的地兒。得嘞,重力這時候又開始顯擺它的能耐了,大把大把的星雲就朝著這個高密度的地兒猛撲過去,開始塌縮。這角動量它得守恒啊,星雲一邊收縮,一邊那旋轉就跟開了加速器似的,越來越快,慢慢就整出個盤形的模樣來。在這盤形結構的中心呢,物質跟著塌縮就越聚越多,最後就成了一個超密度的大球,這就是原始太陽胚胎啦,這一過程差不多能持續將近1000萬年呢。1000萬年過去後,這個超密度大球的溫度和壓力蹭蹭往上漲,漲到一個讓人驚掉下巴的程度,起碼得上千萬度呢。這麽一來,氫元素就被點著了,核心就開始熱核反應,太陽就這麽誕生了。太陽一出生就開始吸收周圍大量的物質,結果呢,太陽的質素在太陽系總質素裏占了百分之99.86,剩下的八大行星和其他物質就只占百分之0.14。就從這占比上看,就知道太陽的質素那是相當的大啊。
地球啊,它不過就是太陽系裏的一顆行星罷了。您知道嗎,太陽系裏可有八大行星呢,就地球這一顆星球上有生命誕生,多神奇!在地球上啊,啥生物都有,海裏遊的、地上跑的、水陸兩棲的,還有小得看不見的微生物之類的。人類呢,那可是地球上最聰明的家夥。科學家研究出來了,人類是在200多萬年前出現的,從猿類慢慢前進演化來的。人類和其他動物最大的不一樣,就是有了智慧。嘿,就這麽幾千年的功夫,一下子就站到地球食物鏈的最頂端了。現在啊,人類都能走出地球去探索宇宙了,這說明人類的科技發展那速度可快得不得了。為了揭開宇宙的秘密,科學家們可沒少下功夫。46年前,美國太空總署(NASA)往太陽系外面發射了旅行者1號和2號探測器,為啥發射這倆玩意兒呢?就是想讓它們飛出太陽系,去瞅瞅太陽系外面有啥秘密。發射之前啊,科學家還特意在上面安了個金唱片呢。
這唱片外徑12英寸,表面鍍著金呢,裏頭還藏著金剛石做的留聲機針。嘿,這就厲害嘍,哪怕過10億年,那音質也跟新的沒啥兩樣。這唱片裏啊,有用55種人類語言錄的問候語,還有各種各樣的音樂。另外啊,磁盤上還有115幅影像,像太陽系各行星的圖片啥的還有說明呢。這些個數據就是想向外星人表明,太陽系有生命存在。這55種人類語言裏還有特別生僻的,中國的四種語言(普通話、閩南語、粵語、吳語)也在裏頭。這唱片裏還有當時的聯合國秘書長庫爾特·瓦爾德海姆的問候:「這是一個來自遙遠小世界的禮物,記著我們的聲音、科學、影像、音樂、思想和感情呢。我們正努力過好自己的時代,再進入你們的時代。」為了能讓外星文明瞧明白這上面的內容,NASA的科學家就打算用宇宙裏最常見的氫元素搞出一種通用秘鑰。
金唱片右下角的圖啊,畫的是氫原子倆最低態之間咋躍遷的。但凡有本事在太空搞宇航的文明,肯定都曉得這種躍遷的輻射周期是0.7納秒呢。封面其他圖啊,都拿這0.7納秒當基本單位,這單位也叫氫鐘。左上角光碟那一圈兒,是二進制程式碼,豎線就代表二進制的1,橫線呢就代表0,這就表示按照氫鐘來算,演奏速度是每分鐘能轉16.667圈兒。下面的二進制程式碼呢,意思是唱片每面差不多能播1個小時。外星文明要是以每圈3.6秒的速度放這唱片啊,就能聽到55種不同語言的問好,再往後就是地球上的各種聲音了,像昆蟲叫啊、嬰兒哭啊、海浪聲兒啊等等。右上角呢,是從記錄裏解碼影像數據的時候,波形大體是啥樣兒。那時候科學家尋思啊,要是旅行者1號和2號探測器能有那運氣飛出太陽系,外星文明說不定就能根據唱片上的資訊找到地球呢。
那時候不少人都擔心呢,就怕這張金唱片給人類弄出些多余的麻煩事兒來。可現在一瞅啊,嘿,純粹是咱們瞎操心了。為啥這麽說呢?旅行者1號和2號探測器啊,壓根兒就沒飛出太陽系。太陽系的邊兒在奧爾特星雲那兒呢,要想徹底飛出去,起碼得上萬年的工夫。上萬年吶,對咱人類來講,那可老長了,長得沒邊兒了。不過話又說回來,即便這樣,旅行者1號和2號還是給人類傳回來好多有用的資訊呢。這倆探測器可機靈了,用了個特聰明的法子,就是靠著巨型行星的重力助推,巧妙地把自個兒的軌域給改了,這麽著就能一下子存取好幾個行星了。這個法子就叫「重力助推」,靠著它啊,探測器能加速或者減速,還能省下燃料和時間呢。旅行者號就是借著這個技術完成了主要任務,接著就朝著太陽系邊緣飛去,一頭紮進那未知的星際空間裏了。
旅行者號的能源呢,是靠一種叫放射性同位素熱電機的玩意兒來的,就是用鈈 - 238衰變產生的熱來發電。這電池可耐用了,一用就能用好幾十年。它的通訊系統也不含糊,挺先進的,使的是一種高增益的卡塞格林天線,靠著地球上三個深空網絡站來發送和接收無線電波。還有啊,旅行者號帶了11種科學儀器呢,專門用來琢磨太空中可能碰上的各種天體,像行星、衛星、環、小行星、彗星、星際塵埃和氣體啥的。沒發射的時候,旅行者1號本來打算去探索木星、土星還有它們的衛星光環。1980年11月,旅行者1號就到木星那兒晃悠了一圈,11月12號的時候又靠近了土星,離土星最高雲層不到124000公裏,把土星環那復雜的結構給探出來了,還對土衛六的大氣層瞅了瞅。因為旅行者1號發現土衛六的大氣層老厚了,噴射推進實驗室那些控制的人一合計,最後就決定讓旅行者1號湊近土衛六好好研究研究,這麽一來,就不讓它再去探測剩下那兩顆行星了。
旅行者1號可沒旅行者2號的任務那麽重要呢。旅行者2號打從離開地球起,就接二連三地飛越木星、土星、天王星和海王星這四個外圈行星。在這期間啊,旅行者2號那可是相當能幹,不但拍了一堆高畫質照片,還收集了老多科學數據,給人類認識這些行星提供了特重要的證據。在探測木星的時候,旅行者2號順利穿過木星的磁場,一下子就發現木星的磁場和輻射帶強得很呢。這一發現可不得了,把木星的內部結構和動力學結構都給抖摟出來了,還為人類了解太陽系的形成和演化送上了重要線索。而且啊,旅行者2號還發現了木星那四顆伽利略衛星,這可給人類研究這些衛星的地質和氣候提供了金貴的資料。再說說土星探測任務,旅行者2號把土星環的高畫質照片拍得那叫一個漂亮,土星環的美麗和復雜結構就這麽明晃晃地展現在大家眼前。這些照片可有用了,不但把土星環的形成和演化過程給揭示出來了,還為科學家研究土星環裏的冰粒子和塵埃提供了重要的依靠。
在探測天王星和海王星的時候啊,旅行者2號可牛了,「嗖」的一下就飛越了那倆老遠老遠的行星。嘿,它還拍了不老少高畫質照片呢,也收集了一大堆科學數據。這些個數據可不得了,就像一把鑰匙,把天王星和海王星的內部結構啊、大氣是啥組成的呀,還有動力學過程這些事兒,都給人類透露出來了,這可給科學家研究這倆行星咋形成又咋演化的,提供了特別重要的線索。現在它離咱們可有182.7億公裏嘍,這可是人類探索到的最遠的地兒啦。可您猜怎麽著?在這個區域啊,科學家發現了挺嚇人的數據呢。在這一片兒,有好多有害射線。研究研究就知道了,這區域裏帶電粒子降到了2.2,可那些個不知道是啥的粒子卻漲到了2.4。這就意味著太陽系的輻射在這兒變小了,但是宇宙射線可比太陽系裏面的含量多多了,這對人類飛出太陽系可太不友好嘍。
還有個最嚇人的玩意兒叫高溫火墻呢。旅行者2號快飛出太陽系,要闖進未知的星際空間的時候,碰到個意想不到的難題:一道好幾萬度高溫的神秘火墻。啥是火墻呢?就是在太陽系最外邊的地方,這兒一直被太陽風影響著,太陽產生的強大磁場也跟著搗亂。太陽風啊,其實就是從太陽大氣層射出來的超高速等離子帶電粒子流,任何恒星都有這種類似的「風」,所以也叫恒星風。太陽可是個特別大的等離子體,中心一直在不停地爆發氫核聚變,巨大的能量從中心一個勁兒地往太陽外面輻射,經過輻射層、對流層,就到太陽大氣層了。太陽大氣層有光球層、色球層和日冕層,太陽風就是從日冕層冒出來的。日冕平常可看不見,得用特殊的望遠鏡,或者趕上太陽日全食的時候才能瞧見,就是太陽邊上冒出來閃爍的白光,那是太陽高溫高壓噴出來的氣體。這種氣體在太陽旁邊可稠了,溫度能到百萬度,啥東西碰上都得被氣化嘍。
嘿,要是太陽風暴來襲擊地球啊,那對人類通訊的影響可大了去了,嚴重得很呢!你想啊,要不是地球有個特強大的磁場,地球上哪能有生命啊,根本就不可能有嘛!旅行者號穿過太陽系邊緣的時候,它帶著個等離子體分析儀,就靠這玩意兒探測到了一個「火墻」。咋回事呢?就是在太陽風層頂和星際空間中間啊,有一層特熾熱的星際等離子體把它們隔開了。算一算啊,這「火墻」溫度大概有5萬度呢!探測器穿過這「火墻」的時候,發現帶電粒子的數量突然就多起來了,這些粒子能量高,速度還快。這一發現啊,可讓咱們對太陽風和太陽磁場有了新認識。旅行者2號碰到的這個「火墻」現象啊,那可是挺罕見的天雲絲觀。看到這兒,好多朋友肯定心裏犯嘀咕了:這麽高的溫度,旅行者號咋沒被熔化呢?
科學家覺著啊,溫度呢,就是組成物質的那些粒子振動時候的動能。粒子要是振動得特厲害,那溫度就蹭蹭往上升。等離子體這玩意兒溫度能有幾萬度甚至幾十萬度呢,可它特別稀薄,就好比一立方米裏就幾百個或者幾千個粒子。就算這些粒子把振動的動能都傳給中間的物體,那物體得到的熱量也沒多少。這就跟在100度的水裏和100度的空氣裏感覺完全不一樣是一個理兒。旅行者2號可不用為這些溫度發愁,人家都已經順順當當穿過這個高溫的「火墻」了。而且旅行者號探測器外邊是好多層材料包著的,每層功能還不一樣。最外邊是用特殊合金和高科技陶瓷做的,作用就是把外邊的高溫給反彈回去,再發散發散。中間呢,是一種高科技的隔熱層,能很好地防止熱量往裏邊傳,讓航天器裏邊不受高溫的禍害。
最裏頭用的素材呢,是陶瓷和碳纖維湊一塊兒弄出來的那種素材,在導熱散熱上可厲害啦。這不,旅行者1號和2號探測器就靠著這個成功穿過那高溫火墻,奔著太陽系邊緣飛過去嘍。但眼瞅著很快就沒法跟它們聯系嘍,為啥呢?這倆探測器的電池快沒電啦。估摸2025年的時候,這倆探測器就徹底跟人類斷了聯系,到時候啊,它們就得一直在太陽系裏瞎晃悠嘍。飛出太陽系啊,這才是人類的頭一步。要想探索宇宙的秘密,那就必須飛出太陽系。您得知道啊,太陽系在宇宙裏就跟一粒沙子似的。咱這太陽系直徑大概是2光年,銀河系的直徑呢,大概是20萬光年,現在人類能瞅見的宇宙直徑大概是930億光年。
宇宙到底有多大呢?嘿,這事兒啊,現在科學家也正熱火朝天地研究和探索著呢。要是人類飛的速度不夠快,那可就慘嘍,永遠也甭想飛出太陽系,宇宙的奧秘也就只能幹瞪眼瞅著解不開。所以啊,科學家們正緊著提升飛船的速度呢。不過啊,想沖破這難關,人類可得繼續加油使勁兒。眼巴前兒,科學家正在搗鼓曲速引擎技術。這曲速引擎是啥玩意兒呢?就是一種拿空間翹曲(space warp)當引擎推進系統的東西。它的原理是把宇宙飛船周圍的時空可勁兒扭曲,這麽一來,時空中就出現一條高速通道,宇宙飛船就能有超過光速的本事了。曲速引擎的模樣最早在1957年從德國物理學家克哈德.海姆提出的「海姆理論」裏冒出來的。這「海姆理論」啊,想用一個六維時空的架子來調和量子力學和相對論之間的矛盾。可惜呀,這理論一出來,科學界沒多少人認賬。
1994年的時候啊,曲速引擎的那幫愛好者可算是等來大好事兒了。墨西哥有個物理學家叫阿庫別瑞,這人在廣義相對論的基礎上鼓搗出一個時空的數學模型,名字就叫「阿庫別瑞度規」。這玩意兒能像波浪似的,讓宇宙飛船前面的空間縮起來,後面的空間擴開,這麽著就推著宇宙飛船一個勁兒地往前走。按阿庫別瑞的說法呢,飛船航行的時候一直都在一個由扭巴時空弄出來的「曲率泡」裏頭。它跟周圍空間比是靜止的,所以航行的時候不會有狹義相對論裏那些「鐘慢尺縮」「質素增長」之類的事兒,飛船也就不受光速的限制了。這就是說,有曲速引擎的飛船想咋加速就咋加速。可現如今啊,人類的曲速引擎技術才剛起步呢。等以後人類科技進步了,沒準兒就能把這技術給弄成了。小編盼著人類能早點實作這個夢想呢。大夥對這事兒有啥想說的不?