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宇宙学交响乐暨飞碟狂想曲(II)---恒星演化
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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: “有! 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, 说: “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
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(注: 地球的逃逸速度为
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: “啊? 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’啊?! ……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年, 一个印度人, 叫钱德拉塞卡, 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, 由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…用鲍子相容原理和海子测得准原理, 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: 如白矮星, 中子星等…...
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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: “啊? 您是怎么知道的?”
------------------(未完待续)-----------------
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