打开原子的大门-第21章
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溲沽鸵ο嗷ソ狭恐螅沼谄轿鹊厥账醭稍阈恰Ｔ谡夤讨校阈堑暮诵奈露燃绦龃螅龃蟮�700万度以上时，氢聚变为氦的热核反应开始，恒星发光发热，而核心产生的能量足以抵住引力收缩的压力和向外辐射掉的能量，于是变成一颗稳定的正常发光的恒星，进入了主星序成为一颗主序星，这是恒星的壮年时代。
恒星经历了生老病死的过程，在这个过程中把物质转化为能量，把氢和氦转化为更重的元素直到超铀元素，从而为宇宙向更深层次的演化奠定了基础。恒星死亡的残骸将混人星际物质中，准备生成更新一代的恒星。
元素的年龄
以上概略叙述了元素在恒星中的演化。根据B 2 FH理论，放射性元素是在恒星演化后期形成的。如果我们选两个半衰期不同的放射性同位素例如铀…235和铀…238，假定它们同时形成，形成的比例可由理论推算，可以简单认为是1比1。那么，由地球或其他宇宙天体中这两种放射性物质的现今比例，就不难推算出经过了多少年了。
例如，在地球上铀…235对铀…238现今的比例已经是0。00725。而且科学家们已经测定：铀…235的蜕变常数是9。72×10 10 ／年；铀…238的蜕变常数是1。54×10 10 ／年，所以不难推算出铀元素生成到现在已经过了6。5×10 9 年了（65亿年）。当然，这是元素的年龄下限，也就是说这是老一代恒星爆发为超新星到现在的年龄，再往前推算原始恒星的生成和演化的年龄，由之可以估算出银河系的年龄约为150亿年。或者说，这就是原始大爆炸到现在的年龄。
如果我们银河系的初始状态全部是氢，那么第一代恒星应当全部由氢组成；第一代恒星死亡后，生成的各类元素弥散开来，使银河系的组成发生变化，于是再凝聚成的第二代、第三代恒星的原始组成就复杂了。我们的太阳现处于氢燃烧阶段，但已有铁等重元素，可以肯定它不是第一代恒星。而地球也只能是由第一或第二代恒星的残骸形成，地球的铁核、地球上的各种元素和放射性物质，都说明了这一点。这就是地球上为什么有这么多种元素的原因。
在恒星中后期形成的重元素，实际上储存了恒星的能量，又以放射蜕变形式逐步释放，所以我们地球不仅享受着本代恒星——太阳供应的能，而且还在享受着前几代恒星留下来的“祖先遗产”。可以这样认为，地球是银河系物质演化高级阶段的产物。
关于元素的起源和演化的学说，实际上还处于假说阶段，还有不少重要环节不很清楚。在这方面，天文学上的新发现还在不断丰富其内容。
行星系演化的学说
人类在对宇宙漫长的研究过程中不断地摆正了自己的位置。哥白尼以后，地球不再是宇宙的中心了，至于太阳则不过是我们太阳系的中心，太阳作为一颗恒星仅仅是我们所在的银河系——本星系中的一颗普通的恒星，而且也不在本星系的中央。
能够最先研究得较为详细的应当是太阳系本身——太阳和各行星的大小、距离、公转周期、自转周期……行星又各有几个卫星。当然，还有的行星有光环，还有一大群小行星，还有彗星……总的说来，它们都基本上处在同一平面上，按同样的方向旋转。在天文学中最先提出的一个问题就是太阳系是怎样形成的，太阳系在宇宙间是不是唯一的（如果是唯一的，那地球上的人类也将是唯一的宇宙精灵）。作为真正的天文学家来说，他们从来不相信太阳是宇宙间的唯一的行星系，当然像人一样的智慧生物，也会在宇宙间别的星球上存在。问题就在于要解决太阳系是怎样起源的。
在早期，太阳系的起源和当时的天文观察水平相适应，也和当时科学认识的水平相适应。最早人们用望远镜看到了不少星云，有的是烟雾一样弥漫的，也有的是呈各种各样的旋涡形的。当时还没有认识到这些旋涡状星云是庞大的离我们极远的恒星系，与我们的太阳系不是一个尺度。但由这些观测还是产生了较早的太阳系形成理论，康德于1755年、拉普拉斯于1796年分别根据刚刚建立的万有引力定律提出了星云说——即太阳系是由一团气体星云形成的，因引力收缩而旋转，由于离心力的作用形成扁平的螺旋状，最后中心形成太阳，周围凝聚成行星。
以后就又有各种灾变学说。布封于1745年提出是一颗大彗星碰撞原始太阳，于是就飞溅出一些物质块形成行星系。1916年英国天文学家金斯提出十分流行的潮汐学说：当两颗恒星匆匆行近时，由于引力作用，由两颗恒星上各拉出一条雪茄烟状的物质长条，而当那恒星又匆匆离去时，这雪茄烟状物质就再也没有落回到太阳去，而是分段形成了各个行星。
实际上，只是后来对恒星的演化过程有了较深刻了解，在拉普拉斯星云说的基础上不断补充修正后，才有可能在恒星形成的过程中研究行星系的形成过程。如果说过去天文学家着重的是力学问题（特别是角动量的分布问题，即占太阳系总质量99。865％的太阳只占太阳系的总角动量的0。6％不到，而占太阳系总质量0。135％的行星、卫星等却占太阳系的总角动量的99。4％以上），如今就不仅要考虑一个物理的（只从力学角度考虑）行星系，而且还要从化学的角度（化学组成、能源的产生）来考虑行星系。1952年尤里等不仅考虑了物理的因素，更进一步提出以化学为基础的行星本身演化的假说，从而为行星上进一步的生命起源和演化的研究打下了基础。
恒星和行星系的形成
关于太阳系（行星系）的起源和演化是与恒星的形成和演化过程同步进行的，200多年前康德…拉普拉斯的星云说所提出的模型和现代的理论基本是符合的，只是随着科学的发展而不断修正和补充，而且今后还将进一步修正。
在前面讲到恒星由原始星云形成的过程，在初始阶段还有些细节未能讲到。主要分为快收缩和慢收缩两个阶段，一开始引力占绝对优势，原始星云很快向内部收缩，中心的密度增加很快，大约要几万年到上百万年就可以形成原恒星（质量越大，形成越快）。这时核心开始变得不透明，而温度也逐渐升高。当温度升高到2000K时，氢分子开始分解成原子，吸收了大量的热量，又使得中心压力骤降，于是就塌陷成密度更大的内核。同时外部形成强烈的星风，阻止外围物质进一步落向核心。接下来就是慢收缩阶段，这阶段所经历的时间是几万年到十几亿年，直到核心温度升高到上万度，引发了核反应，这时恒星就形成了。而在星云坍缩成恒星的过程中，盘旋于星核外围的物质碎块平展成太阳星云，接下来太阳星云中的物质聚集形成行星体，这就是行星的前身，根据对地球和陨石的研究，这几个过程大约需要1。7×10 8 年，而地球和陨石的年龄是4。7×10 9 年。
天文学家应用电子计算机模拟计算了太阳星云中行星的吸积过程，曾经计算出许多不同的“太阳系”模型，结果都是太阳内侧的行星较小，而太阳外侧的行星较大，与我们太阳系的行星的实际分布情况基本符合。
我们看到，随着科学的进步和观测资料的日益精密，行星系的起源和演化的假说也就更加与实际相符合。在上述理论的基础上人们将会认识到有行星系的恒星决不是偶然现象，因为只要条件具备，恒星在生成的过程中就同时生成了行星系。我们的银河系中具有中等质量的恒星大约有10 10 颗，保守的估计在它们当中1％有行星系，假如每个行星系有10个行星，则在银河系中约有10 9 颗行星。那么将会有多少颗行星上会有生命存在？其中又有多少颗行星上会有高级的智慧生命？这就要研究更高层次的起源和演化问题——生命的起源和演化问题了。而在探讨这个问题之前，我们还应该研究行星的演化和它们上面的物理和化学条件，实际上在这中间还有一个重要的进化问题要探索，那就是化学进化。
对行星大小和距离的理论计算。在这些计算机实验中，模拟了太阳星云中行星的吸积过程。过程是随机的但服从有关的物理定律。计算机中的许多实验算出了许多不同的“太阳系”。它们都是在太阳系外侧有较大行星，在内侧有较小行星。计算出的资料可以和下面一行的实际太阳系相比较。
在行星的原始气氛中
上面我们已经讲述了从恒星到行星系的演化问题。根据演化的观点来看，生命应该是物质演化的高级阶段，同时也应该是普遍的现象。问题是生命是怎样产生的，这又是一个最重要的演化问题。
我们居住的地球上已经有由低级到高级的多种生物生存。这些生物是怎样产生的？显然这是在地球发展到一定阶段才产生的，并且是不断进化的。在这过程中，生命经历了从低级到高级的演化，一些新的物种产生了，另一些老的物种消失了。
要了解生命的起源，还应该从地球本身的起源和演化说起。而要考虑这演化过程，正如上面所说的不能仅仅考虑力学，更重要的是化学的演化。一般说来，原始太阳星云物质分为三大类：“气”、“冰”和“岩石”。“气”主要是氢和氨，约占原始太阳星云重量的98％；所谓“冰”，包括碳、氮、氧、氖、硫、氩、氯等（大部分以氢化物形式存在，如甲烷、氨、水、硫化氢、氯化氢等），约占总重量的1。5％；所谓“岩石”包括钠、镁、铝、硅、钙、铁、镍等（大多以硅酸盐和氧化物形式存在），约占总重量的0。5％。
在太阳系形成的过程中，核心因引力坍缩，基本保持了原始太阳星云的成分。内行星（水、金、地、火）因质量小，温度高，丢失掉了绝大多数的“气”，外行星（木、土、天王、海王、冥王）质量大，温度低，但也丢失了一部分的“气”。
尤里和他学生的实验
根据上面所说的观点认为：地球由太阳星云中俘获了氢、氨、甲烷和水而组成了还原性大气。尤里和他的学生米勒在1953年做了一个很有名的实验，即在烧瓶中充装了“原始的还原性大气”（氢、甲烷、氨、水），在加热循环的情况下进行了几天到一星期的放电，结果生成了甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等8种氨基酸，此外还有各种有机酸类、尿素等等。在这个实验之后有更多的科学家进行同类实验。他们改变着“原始大气”的成分，并且除了放电外还换用了紫外线或辐射射线来进行照射，结果都生成氨基酸，而且种类更多。另外还有人在高温下使“原始大气”通过二氧化硅（作为催化剂）从而合成出氨基酸。米勒等人的实验是在还原性气氛中进行的从而得到了各种氨基酸。后来又有一个著名的实验，是把氨与氰化物在烧瓶中进行回流反应竟然生成了含量较高的腺嘌呤，这是当代生物化学的中心分子。这许多科学家投入大力进行的科学实验，目的是企图证明在地球的原始气氛中和地球的原始条件下会合成生命的基础——氨基酸以及更复杂的有机分子。
到了60年代，人们对早期地球的认识又有了发展。天文学家们研究后认为原始地球形成后因引力收缩和放射能的积累而升温，地球处于熔融状态，�
