智慧之窗: 一閃一閃小星星

2013年5月 

文/黃小石

宇宙之初,沒有星星,也沒有太陽,卻充滿了光。地球上的光主要是從太陽而來,月光是太陽的反光。那麼太陽從哪來?又是怎樣發光的?

宇宙產生後,空間迅速膨脹,平均溫度從幾萬億度冷卻,降到1億度(108 °C)左右,能量漸漸形成穩定物質,主要是電子(帶負電)和質子(帶單位正電);繼續冷卻時,電子與質子合成穩定氫原子(75%)及氦原子(25%),其他元素少得微不足道。

急速膨脹的宇宙,密度與溫度雖非常均勻,但卻含少量變化。氫氣密度稍高的地方,氫原子及氦原子因重力作用彼此相吸,漸成星雲。太空中,星雲可大到幾十光年(1光年即光行1年之距離,約10兆公里)。

星雲繼續收縮,當溫度達到攝氏幾千度時,氣體開始發射,可見光。當這些氣體的體積愈來愈小,壓力愈來愈高,中心溫度超過幾千萬度時,形成氦原子,一部分物質轉換成能量(E=mc2),產生大量的光和光壓,抵銷重力收縮,形成穩定的星球。

太陽,就是一顆非常典型的星。天上小星星,都是大太陽,只是離我們太遠,所以看起來小,也不像太陽這麼亮。離我們最近的一顆星,約4.5光年(45兆公里),其大小與亮度都與太陽相似,距離卻相當於太陽的30萬倍,看起來就只是顆小星星。

星球內部相當於極大的核子融合反應器(不如說是無數個氫彈在爆炸),抵住重力壓縮;當氫原子漸漸用盡,重力再度把星球壓小,溫度增高,氦原子核開始形成較大的核子(如碳、氧……),最終抵擋不住重力而愈來愈小。原來較大的星球,這時開始「爆炸」,形成「超新星(Supernova)」,同時把內部新形成的重元素散佈太空,構成下一代星雲的新成分。

「超新星」剩下的內部物質,即可形成「黑洞」。星球愈大,重力愈大,壽命卻愈短(約幾十萬年)。像太陽這類中型星球,可穩定100億年左右(我們的太陽,年齡已約50億年)。因為太陽含重元素,所以不是宇宙形成後的「第一代」星球,可能是第三代。

太陽系所在的銀河系,約有一千億個像太陽的星星。太陽系處在銀河外緣,正因如此,地球附近的星球不多,不然任何一個附近星球形成「超新星」,地球便完了(起碼地球上所有的生物都完了)。

夜空中一閃一閃的星星中,最明亮的一顆其實是自己不會發光的金星,與地球一樣只是行星,如月亮一般反射陽光。太陽系中,現有八大行星。

銀河系,呈扁平、螺旋狀結構,直徑約十萬光年。宇宙中有1,000億個這樣的星系,離我們最近的稱為「仙女座星系(Andromeda Galaxy)」,約250萬光年,距離難以想像,卻是我們的近鄰。相形之下,地球與人是何等的渺小!

德國哲學家康德(Kant)有句名言:「有兩件事物,我愈是思考便愈覺得神奇,心中也常充滿敬畏之情,那就是我頭上的星空,與我心中的道德準則。」上帝的作為顯明在我們頭上,也存在於我們心中。