英國天文學家稱:人體是由恆星物質組成

發表:2006-04-24 03:29
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「一閃一閃亮晶晶,滿天都是小星星,掛在天空放光明,好像許多小眼睛。……」這首耳熟能詳的兒歌在中國幾乎每個人都能吟唱。但是,在4月15日的北京天文館天象廳,來自英國的著名天文學家、英國密爾頓凱恩斯大學教授J.貝爾女士在「人體是由恆星物質組成?」的科普講座上卻改了歌詞, 它變成了「小小星星亮晶晶,我當然知道你是誰?因為我有雙好眼睛(光譜儀), 所以我知道你是氫!」作為脈衝星的發現者,J.貝爾女士受到了廣大天文愛好者的熱情追捧。


  演講實錄:解讀人類起源於宇宙物質說

  當J.貝爾女士出現在天文館穹頂的天象廳時,立即迎來了天文迷們的熱烈掌聲。在一陣照相機的猛拍後,J.貝爾女士開始了她關於「人體是由恆星物質組成的?」科普演講。

  人體又怎麼會扯上距離我們遙遠的外太空恆星物質呢?「氫、氧、碳、鈣、鐵、鉀……」J.貝爾女士在幻燈片上首先羅列了一些化學元素,她告訴大家,別小看了這些元素,正是它們構成了生物,而人就是其中的高等生物。

  那麼這些化學元素又來自哪裡?J.貝爾女士介紹,正是恆星通過大爆炸的形式製造了這些元素。難道恆星會像煤油爐一樣發生爆炸?那是因為所有恆星都是一些靠引力維持在一起的氣體球。如果僅僅只有引力,那麼恆星會因自身巨大的重量很快向內坍縮,要不了幾小時便會消亡。沒有發生這種情況的原因在於向內的引力,被恆星內部溫度極高的壓縮氣體所產生的,向外的巨大壓力所平衡了。然而,當恆星內部的物質聚集到一定程度時,恆星會迅速變成一個巨大的紅星球。隨著恆星內部的溫度逐步升高,內部的活動再次加劇,在巨大的壓力擠壓下,恆星就會發生劇烈的大爆炸。

  J.貝爾女士說,當大爆炸時,會產生一些異常的能量,這些能量的溫度會隨著膨脹而冷卻,當爆炸開始時的溫度約為10℃,只稍1秒鐘以後,溫度就會降到100億度以下。根據愛因斯坦相對論的物理意義,物質與能量可以相互轉化,我們也就不難理解在最初時,宇宙中到處散落著爆炸後產生的能量,當溫度降低到10億度時,就會形成元素的原子核了,氫元素和氦元素就這樣產生了。

  可是恆星又是怎麼製造出碳、氧等其他元素的呢?要知道沒有氧元素,也就不可能有生物存在。J.貝爾女士介紹,隨著時間的流逝,星系中的氫、氦氣體又和大氣中的塵埃一起吸引著其他物質來聚集,慢慢形成了星雲。當它們收縮時,其中的原子相碰撞,氣體溫度也會隨之升高,在達到1000萬度時,氫元素和氦元素會發生劇烈反應,這些反應會將更多的氫轉變成氦,並將得到的能量以熱和光的形式輻射出去。J.貝爾女士隨即舉了七姐妹星團的例子,幻燈片中閃亮的星團很是美麗。這個星團離獵戶座很近,冬天我們很容易就能觀測到它,因為它的燃燒釋放的速度實在太快了。J.貝爾女士給大家解釋,在將近1億年的時間裏,在氫元素和氦元素之間的反應後,溫度會繼續升高,於是氦元素就轉變成了像碳和氧這樣更重的元素。

  正因為氫、氧、碳等諸多元素的存在,才有了原子的偶然結合,形成了宏觀分子在海洋中發展的結果,這直接形成了繁衍生命的原始形式。在進化中,有一些誤差會產生出新的宏觀分子,在複製過程中,它們自己有時會變得更好。這就導致了越來越複雜的自複製組織。所形成的前生物系統也促使了由細胞產生的原始生物系統,也就有了諸如魚、爬行動物、哺乳動物以及最後人類等生命的更高形式的發展。

  本報對話:「我沒有獲得諾獎,一樣很輕鬆」

  從介紹J.貝爾女士的網站中看到,至今,仍有很多著名的天文學者為她鳴不平,認為J.貝爾女士應該和她的導師一起獲得諾貝爾獎。為此,記者在講座的自由提問中專門問了這件事,由此也瞭解了J.貝爾女士的心路歷程。

  北京科技報:知道了脈衝星,對我們瞭解宇宙有什麼特別的幫助?

  J.貝爾女士:脈衝星是體積特別小、密度卻相當大的星體。儘管脈衝星只相當於地球體積的一小部分,但它的引力場卻強過地球10 億倍。天文學家認為,脈衝星是蹋縮星體(或稱超新星)的殘餘部分。當將死的星體失去能量時,它就會開始蹋縮。而在蹋縮的過程中,它所包含的所有物質都擠壓在一起,密度變得越來越大。隨著越來越多的物質向星體的中心移動,星體會越轉越快。

  由於脈衝星是在蹋縮的超新星的殘骸中發現的,它們有助於我們瞭解星體蹋縮時到底發生了什麼情況。還可以通過對它們的研究,揭示宇宙誕生和演變的奧秘。

  北京科技報:在你發現脈衝星的那一刻,你的最大感受是什麼?

  J.貝爾女士:在發現的第一個月裡,我感到抑鬱不安,我以為監測儀器是不是壞了?而我當時的主要工作就是負責這個儀器,所以在第一個月裡,我把大量的精力放在儀器的修理上。直到發現第三個信號源之後,我們才開始研究,當最終得出結論時,是我感覺最甜蜜的時刻。

  北京科技報:你有沒有為自己沒能獲得諾貝爾獎而遺憾?

  J.貝爾女士:沒有獲獎,我一樣也很好,很輕鬆。沒有獲得諾貝爾獎,我才更有獲得其他獎項的喜悅。因為如果獲得了諾貝爾獎,就沒有獲得其他獎項的意義了。雖然我還沒有獲得諾貝爾獎,可是我獲得了機會來到中國,見到你們。

  偶然發現促成導師摘取諾貝爾獎

  在聽此次講座之前,記者閱讀了J.貝爾女士的詳細資料,J.貝爾女士出生在北愛爾蘭的貝爾法斯特。1965年,在蘇格蘭的格拉斯哥大學完成大學物理學業後,到劍橋大學,師從英國著名天文學家休伊什教授,並取得射電天文學博士學位。

  J.貝爾女士曾先後擔任過南安普敦大學γ射線天文實驗室、倫敦大學Mullard空間科學實驗室、蘇格蘭愛丁堡皇家天文臺的研究員以及英國皇家天文學會主席等職。現任英國密爾頓凱恩斯大學教授。

  J.貝爾女士頗具傳奇的經歷更反映了她的人品。在1967年,還是劍橋大學一名研究生的她,偶然發現了天空中發射出的無線電波的規則脈衝信號源。隨後這個極具規律性、週期為1.337秒的強力射電脈衝源,使人們認識了來自宇宙中一個體積很小、密度極高且旋轉迅速的中子星,後定名為脈衝星。這給她的導師休伊什教授捧回了1974年的諾貝爾獎,以表彰其在射電天文學中的先驅研究,卻獨獨忽略了作為最早發現這個脈衝信號源的J.貝爾女士。

  現場互動:「存在外星生命體是完全有可能的事」

  聽了J.貝爾女士的演講,大家對「人體是由恆星物質組成」的結論有了深層次的瞭解,而隨後現場熱烈的自由提問,更讓大家走近了深奧的天體物理知識和這位女天文學家。

  觀眾:整個化學元素週期表中所有的元素都在宇宙中存在?

  J.貝爾女士:我認為,地球上所有穩定的,還是不穩定的元素都在宇宙中存在。

  觀眾:既然說恆星死亡後,將化學元素灑落在宇宙的每個角落,不斷的又誕生出新的恆星,那麼宇宙中是否存在其他生命體?

  J.貝爾女士:太陽是最普通的恆星,宇宙中存在很多和太陽類似的恆星,而在和銀河系相似的星系中存在生命體是件完全有可能的事。只是由於光速、宇宙飛船等方面的限制,我們還很難聯繫它們,也不知道在技術上是我們先進些,還是它們落後些。

  觀眾:如果有一天你遇到地外生命,你會說的第一句話是什麼?

  J.貝爾女士:我是為和平而來。



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