关于天体演化途径的一种新设想

段宗曜

【摘要】： 天文学很神秘，宇宙也似乎太复杂了一点。但是，如果深入研究，就能找出不同星球间共同的规律。作者认为，虽然各种天体的现状大不相同，但它们都有着同样的起源，有着同样的归宿，都遵循着同样的演化規律，而太阳、地球、月亮等等只是处于这个演化系列的不同阶段而已。

【关键词】： 天文学、天体、演化、太阳系、起源

二十世纪以来，天文学的发展，可以说是方兴未艾，各种发现日新月异，各种假说层出不穷。然而，美中不足的是，宇宙似乎太复杂了一点，各种天体千奇百怪，彼此之间似乎毫无联系，因而在现代科学中，每个天体都有着自己独特的起源，都有着专利性的归宿，难怪乎连万能的上帝都惊愕万分，难以想象他当初是怎样创造出来的！

我们能否将此简化一些呢？研究之后发现并不复杂。这里，仅将这个演化系列的主要线索以及基本证据提供给各位读者。

1、 演化的基本途径

也许人们会认为，既然想包罗所有千奇百怪的天体，将整个宇宙的演化归结于一条途径，那么，这条途径就必然非常繁杂和变幻莫测了。其实不然，不仅整个途径都在情理之中，而且构成这个途径的每一步描述都早被人们当是理所当然的事实。我在这里只不过是更为巧妙地将其重新组合而已。

这条演化途径的主要线索是这样的：当宇宙中某处的尘埃或者氢原子密度过大时，在引力的作用下便会产生收缩，收缩的结果是密度进一步增大、压力升高、 温度升高。到一定的时候，便引发了核反应，首先氢聚合为氦，成为一个燃烧的火球。进一步地，当氢的浓度足够大时，氦聚合为第二周期的元素，继而，随着进一步的收缩，压力更大、温度更高，第二周期的元素便开始合成Fe以及其他各种重元素。这便是宇宙中元素的来源。这是演化的第一阶段。

这些在高温高压下形成的重元素，由于熔点较高，火球边缘的温度不足以使其保持融熔状态，因此，在表面冷却而成为一个固体的外壳。地壳形成后，地核反应所产生的热便以火山爆发的形式喷出，在地壳表面形成层状结构。同时，由于体积的收缩，具有固体外壳的地球则像一个皱缩的苹果，收缩的趋势使它不断产生造山运动和地震。这便是第二阶段。

另一方面，由于热核反应，大量的物质都被消耗，都被抛射开去，因此质量减少，并且逐渐冷却，星球也就由盛到衰，以至死亡了。那些在高温高压下形成的重元素或大分子并不稳定，因此，岩石不断风化，大分子进行分解，重元素逐渐蜕变，轻元素和小分子不断从地面逸发，进一步减少星球的质量，到一定的时候，引力就不足以维持其内部的联结，星球就将彻底崩溃，由小行星而尘埃，完成了一个周期。这是演化的第三阶段。

由上可知，星球的演化系列可以分为三个阶段：收缩阶段、凝固阶段以及崩溃阶段。第一阶段相当于恒星时期，第二阶段相当于行星时期，第三阶段相当于小行星和陨石时期。 每一个星球都经历恒星、行星、 卫星以及陨星各个过程， 而从生到死进行一次循环。 我们的整个宇宙便是处于这个不断的动态平衡之中， 当一个星球处于衰退和灭亡之时，另一个星球却正在朝蓬勃地形成。

2、 太阳系的起源

很显然，我们的太阳正处于第一阶段， 地球处于第二阶段，而月亮却已进入第三阶段。 在清楚了太阳、 地球以及月亮在年龄上的差别， 对于太阳系的起源问题便可以迎刃而解了.

在三十亿年以前， 在宇宙中还没有我们这个太阳的踪影，地球还很年轻，还处于恒星时期，它的体积要比现在大千万倍，它的质量与现在的太阳相当。在那时，地球独霸一方，它的自转影响着很广阔的区域，而月亮只是它的众多行星之一。那时的木星和土星正在剧烈地燃烧，它的卫星围绕着它们公转而成为两个”太阳系”。这是两个庞大的家族，比现在的太阳系还要旺盛，它们当时的行星正是现在的这些卫星。

过了大约二十亿年以后，这些”太阳系”已经衰落了。它们的体积变得很小了， 它们的质量也所剩无几， 恒星已停止了燃烧，自转速度也变慢了。它们的行星都已经进入了晚年，有的行星还已经崩溃了、消失了。在这时，太阳的胚胎开始形成，在很大的范围内发生体积的收缩，这样就将原来的一些”太阳系”拉近了， 让它们靠扰了。由于收缩的效应，这个新太阳的原始星云开始产生旋转，从而拖曳着地球、木星、土星等一起运动。时至今日，木星、土星以及地球只好屈居行星之位了，而它们原来的行星也更加低人一等了—-被称之为卫星。

那么，这种演化理论有什么事实根据吗？实际上，关于各种天体的资料与证据都这种理论的结果完全相符。

例如，在物质构成方面，太阳正处于原始阶段，氢和氦较多，并在进行热聚反应，地球具有很多第二周期的元素和重元素，月亮、陨石等的成分更古老，风化得更厉害。太阳没有固体外壳，地球的地壳平均厚度为70公里，而月亮却几乎成了一个实心固体球。假如不接受这个演化理论，那么，我们很难解释，地球和月亮的重元素物质从何而来？地壳进一步加厚将变为什么？……

在运动状态方面，由于一方面太阳要拖曳着地球等行星一起运动，而远方则静止不动，对其有着一个阻滞作用，因此拖曳速度随半径的平方根的而降低，即 V反比于半径的平方根： ，或写为

我们将V=2πR/T代入此式中， 化简得：

这便是开普勒第三定律。

3、 地球的年龄

对于不同的星球，例如太阳、地球、月亮之间的纵向关系在上面已经得到了证明，不仅如此，星球之间的横向关系也存在着令人吃惊的规律性：处于同一年龄的星球其性质和特点都相同，星球的大小、体积、自旋等都沿着一个方向有规律的变化，也就是说，当两个星球的某一个特性相同时，则其它所有的性质都类似！

我们知道，星球在演化的过程中有两个主要的效应：一是在引力作用下逐渐收缩，二是不断地向外抛射物质。因此，在演化中，都是一个体积缩小、密度增大、质量减少的过程。在体积、密度、质量和年龄四要素中，只要我们知道一个要素的大小，便可以推知另外三个要素的大小。例如，体积小，那么必定密度大、质量小、年龄老；反之亦然。是否如此呢？例如，太阳系中有两类行星，类木行星的体积较大，但密度较小，质量较大，因此也比较年青，类地行星体积较小，但密度较大，质量较小，因此类地行星相对年老。其中，木星和土星的质量最大，体积最大，密度最小，因此它们也最老。太阳系行星的体积、质量、密度三者的具体数据如下（其中，直径是以英里作单位，质量以地球作单位，密度以水作单位）：

进一步地，几乎所有的特征都符合这个年龄序列。下面再略举几例：

3.1、 地质构成 木星和土星以轻元素为主，而类地行星则含Fe较多；木星和土星被氣体广泛包围；地球上还存在着1个压力的大气层， 而月亮上几乎没有大气。木星和土星是气体外壳， 地球已形成固体外层， 正在进行广泛的火山瀑发， 而火星和月球则残留下无数的火山坑.

3.2、 卫星数目 每一个行星都经历过恒星阶段， 都曾经有过自己的”太阳系”， 但随着年龄的增大， 其原来的”行星”---即现在的卫星逐渐崩溃和消亡， 行星的年龄越老， 则残存的卫星数目越少。木星和土星年纪最轻， 因此，木星有13颗卫星， 土星拥有十颗卫星， 比木星和土星体积较小即较年长的天王星有五颗卫星， 海王星有两颗卫星，另外， 类地行星中的火星只有两颗，地球只有一颗，而体积最小的也是最老的水星和金星却一颗卫星也没有！我们可以想象到，当木星和土星也达到地球这样的年龄时，它的卫星大多数也已崩溃和消失。

3. 3、 自转速度 在收缩的时候，星球自转的速度会逐渐变快，就象一个花样滑冰的运动员在旋转的时候突然把张开的双臂收拢，转速便加快了。因此， 体积越小，年龄越大，则自转速度越快。例如，太阳大约每二十七天转一周，而类木行星自转的周期都大大加快，都在十个钟头左右：土星9小时50分，木星10小时14分，天王星10小时40分，海王星15小时40分。

4、 千奇百怪的天体

在恒星时期，也就是演化的初级阶段，星球的变化规律也同样是体积缩小、密度增大、质量减少、表面积逐渐减小，但同时，由于恒星是一个燃烧的火球，它的变化和所提供给我们的资料就更加丰富多彩。这就导致了现代科学异想天开地创造出许多千奇百怪的天体。

首先，我们注意一下恒星的温度和光度的变化规律。一般地，原始星云温度极低，由于收缩和核反应，使温度很快升高，过了鼎盛时期，由于燃料消耗殆尽， 温度就逐渐下降，直至冷却为一颗不发光的行星。相对应地：体积由大至小、光度由红而白再暗。所以恒星的演化系列应该是：红巨星------主序星------白矮星-----暗星。

另外， 由于恒星处于激烈的燃烧阶段， 恒星内部所产生的大量热必然要透过表面辐射到太空中去。如果能量不能及时扩散出来，这种热积蓄到一定的程度， 便会高温爆发而喷射出来，这在太阳上就表现出耀斑和日珥。同时，这些喷发出来的高温物质发射出强烈的X射线和射电波。不仅太阳如此，其它恒星也都会经历这一阶段，都会产生高温爆发，不过恒星的演化越到后期，表面的粘滞性越大，对流越不易进行，这种热爆发的周期越来越短。我们所接收到的射电波的周期也越来越小，这便是所谓的”脉冲星”。

当进一步演化，天体开始冷却，在表面形成了一层较硬的外壳。这时，内核反应所放出的大量的热更不易发放出来，高温爆发也成为一件困难的事情。但由于能量的积蓄，终于一天火山爆发了！巨大的能量突然冲破外壳，大量高温物质猛烈射出，在宇宙中光芒四射！因此，在原来一颗星也看不到的地方，居然有一颗星亮了起来，且毫不费力就可以看见！不过存在的时间只有半年左右，这类天体就被称作”新星”。

以上便是现代科学中几乎所有千奇百怪的天体。进一步的演化，星球的温度进一步降低，固体外壳逐渐加厚，而热核反应几乎停止，这就使得星球相对平静，再没有全球性的高温爆发，而只有局部性的火和地震。这便进入了行星阶段。

5、 星球的归宿

地球和月亮的早期是一个燃烧的火球，那时只有轻元素，而后在高温高压下合成了重元素。 但是在裸露的地壳上，这些重元素将很不稳定，岩石和矿物逐渐分化，重元素和大分子则不断蜕变和分解，成为小分子而上升至空中，这便是大气的成因。

进一步演化的结果，使得质量更小，吸引作用更弱，这时不仅单个的岩石或者分子、原子不稳定，甚至由于质量太小、万有引力太弱，整个星球都失去了相互结合的能力，处于崩溃的边缘。到一定的时候，就象岩石风化为土壤一样，大的行星也会崩溃成无数的碎片，这便是我们通常所说的小行星。

我们收集到的陨石可分为三类：铁质陨星、石质陨星与石一铁陨星。铁质陨星平均含铁90%、镍8%以及另外一些元素，石质陨星具有完全不同的成份：主要是氧占30%，铁占24%，硅占48%，镁占14%，其余便是些微量元素。石一铁质陨星的各种含率则介乎上述两种主要类别之间。陨星存在着这些重元素，说明曾经经历过象太阳一样的高温高压阶段；之所以存在着与地球相若的两种岩石，说明它们是来自以前的崩溃的”地球”。不然的话，如何解释？这些重元素从何而来？ 两类岩石为何为异？

这样， 一个星球便走完了自己的一生。

从此，在宇宙中再没有任何令人迷惑不解的天体了。那些千奇百怪的天体， 原来都是一个完美和诸的系列！太阳、地球、月亮等等只是年老者、年中者、年幼者偶而走到一起了，我们没必要再去为”太阳系的起源”而大费脑筋、想入非非了！一个星球在消亡，另一个星球却在成长，整个宇宙处于一种动态平衡，让上帝创世说、鸡蛋爆炸说都见鬼去吧！