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星光何时灿烂?

钮卫星

 

  古人似乎早就知道我们的宇宙中并不是一开始就有灿烂的星光的。佛经中说:“当于尔时,天下大闇,无有日月、星辰、昼夜。”(《长阿含经》);《圣经》中也说:“第一日,上帝说:‘要有光!’便有了光。上帝将光与暗分开,称光为昼,称暗为夜。”(《创始记》)。那么星星到底什么时候才开始发光的呢?
  按照大爆炸学说,大爆炸之初的宇宙密度极大、温度极高,物质还只能处于中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子的形态。此时的宇宙是混沌一团,无所谓光明与黑暗。宇宙在大爆炸之后迅速膨胀,温度和物质密度也随之下降,中子开始失去自由存在的条件,部分中子发生衰变,部分则与质子结合成重氢、氦,较轻的元素开始形成,同时辐射开始减弱。最新的观测结果表明,从大爆炸那一刻起,经过了379000年之后,混沌一团的宇宙终于开始变得透明。

  对于变得透明的宇宙才说得上光明与黑暗。那时的宇宙中漆黑一片,没有星星,充满宇宙间的主要是一些轻元素组成的气态物质,这些气体在万有引力的作用下逐渐凝聚成气云,再进一步收缩形成各种各样的大尺度结构,这些物质的大尺度结构最后演化成我们今天能观测到的星系团和星系。在这些大尺度物质结构形成的同时,其中稍小的一团团氢气和氦气团也在万有引力的作用下聚集起来。气体逐渐冷却、收缩,最后终于支撑不住自身的重量,突然坍塌,激发了核聚变反应。于是恒星诞生了,宇宙被点亮了。按照最新的观测结果,恒星点亮宇宙的时间发生在大爆炸之后2亿年,同时测得宇宙的年龄为137亿年。因此,如果把宇宙比作一个80岁的老人的话,那么第一颗恒星是在他13个月左右大的时候出现的。
  这大爆炸之后2亿年形成的恒星是宇宙中的第一代恒星,它们发出灿烂的星光,很快地燃烧自己,在它们生命的终点又以新星和超新星爆发的形式把轻元素合成更重的元素并抛洒到宇宙空间中。第一代恒星爆发抛洒的残骸――气体和尘埃云又在万有引力的作用下开始慢慢聚集,形成第二代恒星。天文学家相信,构成我们的太阳的材料是第二代恒星爆发的残骸,即我们的太阳是第三代恒星。形成太阳的原初云团中已经有了足够多的重元素,因此在太阳周围形成的行星系中能有固体的行星,并出现形成生命的条件。
  如果把我们生命的历史融入到宇宙的演化中去,在宇宙尺度上认识我们生命的本质,那么形成我们生命所需的重元素其实就是恒星内部核反应的产物,大爆炸之后2亿年第一颗恒星中点燃的核反应炉,俨然是我们生命的起点。

 

2004年9月11日加入