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第三章 埃文斯牧师的宇宙(2)

然而,兹威基聪明过人,具有敏锐的洞察力。20世纪30年代初,他把注意力转向一个长期困扰天文学家的问题:天空中偶尔出现而又无法解释的光点--新的恒星。令人难以置信的是,他怀疑问题的核心是否在于中子--英国的詹姆斯·查德威克刚刚发现的,因而是新奇而时髦的亚原子粒子。他突然想到,要是恒星坍缩到原子的核心那种密度,便会变成一个极其坚实的核。原子实际上已经被压成一团,它们的电子不得不变成核子,形成了中子。这样就形成了一颗中子星。想像一下,把100万枚很重的炮弹挤压成一粒弹子的大小--哎呀,这还差得远呢。一颗中子星核的密度如此之大,里面的一调羹物质会重达900亿千克。只是一调羹啊!然而,不仅如此。兹威基意识到,这样的一颗恒星坍缩以后会释放出大量的能量--足以产生宇宙里最大的爆炸。他把这种由此产生的爆炸叫做超新星。它们会是--实际上也是--创建宇宙过程中最大的事件。

1934年1月15日,《物理学评论》杂志刊登了一篇论文的简短摘要。论文是由兹威基和巴德前一个月在斯坦福大学发表的。尽管摘要极其短小--只有24行字--但它包含了大量新的科学知识:它首次提到超新星和中子星;它令人信服地解释了它们的形成方法;它准确地计算出它们爆炸的等级;作为一种结论,它把超新星爆炸与所谓的宇宙射线这一神秘的新现象的产生联系起来。宇宙射线大批穿过宇宙,是新近才被发现的。这些理念至少可以说是革命性的。中子星的存在要再过34年才得以确认。宇宙射线的理念虽然被认为很有道理,但还没有得到证实。总而言之,用加州理工学院天文物理学家基普·S.索恩的话来说,这篇摘要是"物理学和天文学史上最有先见之明的文献之一"。

有意思的是,兹威基几乎不知道这一切发生的原因。据索恩说:"他不大懂物理学定律,因此不能证明他的思想。兹威基的才华是用来考虑大问题的,而收集数据是别人--主要是巴德--的事。"

兹威基也是第一个认识到,宇宙里的可见物质远远不足以把宇宙连成一片,肯定有某种别的引力影响--就是我们现在所谓的暗物质。有一点他没有注意到,即中子星坍缩得很紧,密度很大,连光也无法摆脱它的巨大引力。这就形成了一个黑洞。不幸的是,他的大多数同事都瞧不起他,因此他的思想几乎没有引起注意。5年以后,当伟大的罗伯特·奥本海默在一篇有划时代意义的论文中把注意力转向中子星的时候,他没有一次提到兹威基的成就,虽然兹威基多年来一直在致力于同一个问题,而且就在走廊那头的办公室里。在差不多40年的时间里,兹威基有关暗物质的推论没有引起认真的注意。我们只能认为,他在此期间做了许多俯卧撑。

令人吃惊的是,当我们把脑袋探向天空的时候,我们只能看见宇宙的极小部分。从地球上,肉眼只能见到大约6 000颗恒星,从一个角度只能见到大约2 000颗。如果用了望远镜,我们从一处看见的星星就可以增加到大约5 000颗;要是用一台5厘米的小型天文望远镜,这个数字便猛增到30万颗。假如使用像埃文斯使用的那种40厘米天文望远镜,我们就不仅可以数恒星,而且可以数星系。埃文斯估计,他从阳台上可以看到的星系可达5万-10万个,每个星系都由几百亿颗恒星组成。这当然是个可观的数字,但即使能看到这么多,超新星也是极其少见的。一颗恒星可以燃烧几十亿年,而死亡却是一下子的事儿。只有少量的临终恒星发生爆炸,大多数默默地熄灭,就像黎明时的篝火那样。在一个由几千亿颗恒星组成的典型星系里,平均每二三百年会出现一颗超新星。因此,寻找一颗超新星,有点像立在纽约帝国大厦的观景台上,用望远镜搜索窗户外的曼哈顿四周,希望发现--比如说--有人在点着21岁生日蛋糕上的蜡烛。

因此,要是有一位满怀希望、说话细声细气的牧师前来联系,问一声他们有没有可用的星场地图,以便寻找超新星,天文学界一定会认为他的脑子出了毛病。当时,埃文斯只有一台5厘米的天文望远镜--这供业余观星之用倒差不多,但用那玩意儿来搞严肃的宇宙研究还远远不够--他却提出要寻找宇宙里比较稀罕的现象。埃文斯于1980年开始观察,在此之前,整个天文学史上发现的超新星还不到60颗。(到我2001年8月拜访他的时候,他已经记录了他的第34次目视发现;3个月以后,他有了第35次发现;2003年初,第36次。)

然而,埃文斯有着某些优势。大部分观察者像大部分人口一样身处北半球,因此身处南半球的他在很大程度上独自拥有一大片天空,尤其是在最初的时候。他还拥有速度和超人的记忆力。大型天文望远镜是很笨重的东西,移动到位要花掉好多操作时间。埃文斯可以像近距离空战中的机尾射手那样把5厘米小型望远镜转来转去,用几秒钟时间就可以瞄准天空中任何一个特定的点。因此,他一个晚上也许可以观测400个星系,而一台大型专业天文望远镜能观测五六十个就很不错了。

寻找超新星的工作大多一无所获。从1980年到1996年,他平均每年有两次发现--那要花几百个夜晚来观测呀观测呀,真不划算。有一回他15天里有3次发现,但另一回3年里也没有发现1次。

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