Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (旅行), 信区: Astronomy
标  题: 引言
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年10月26日08:18:00 星期天), 站内信件

    　　　　　　科学是以简单的无形来代替复杂的有形。
    　　　　　　　　　　　　　　--约翰·成林（Jean Perrin）

    几年前，一个天体物理学家在他的报告中这样宣称："恒星是一种很简单的东
西。"一个听讲者马上回敬："你站到100光年之外，也会显得很简单！"

    后者的话是正确而又深刻的。尽管我们只能观察太阳的"皮肤"，仍可看到许多
奇异的现象：米粒、黑子、喷发和日饵，只是由于巨大的距离，其他恒星才缩为夜
空的点点闪光。地球上能收到的只是恒星的辐射，这是它们内部庞杂活动的一点隐
约的微弱的反响。由这点反响中分析出来的信息是令人惊叹的，然而最终还是需要
有理论家来弄懂恒星整体的行为。"理论"总是意味着"简化"，即去掉那些非本质的
东西，以抓住问题的核心。本书也将以这样的方式来进入丰富多彩的恒星世界。

    按照这个简单化观点，一颗恒星可以用几个词来描述：一个巨大的热气体球。
但是，这每一个词都有深刻含义，需要仔细琢磨。

    "气体球"意味着一种平衡态。例如，我们知道太阳在过去的50亿年中没有什么
实质变化，这似乎出人意料，因为我们在地球上已经熟悉自由气体总趋于弥散并充
满周围空间。与此截然不同，恒星的气体并不弥散，而是保持在一个确定的体积之
内。"巨大的"这个形容词提供了解开这第一个谜的关键：对于恒星这样大的质量，
引力完全支配着物质的结构，恒星中的每个原子都被吸引朝向中心，而原子之间的
相互吸引又保证了气体的粘结；类似地，只要恒星的自转不是太快，引力也决定了
恒星的形状几乎是一个完美的球形。

    可能又会有人觉得奇怪：既然恒星中的所有粒子都被吸引朝向中心，为什么恒
星不因此而收缩呢？答案就在"热"这个词上：热，作为一种能量，是在一个发光恒
星的中心产生的。这种能量朝恒星表面传递，并且能够支撑恒星的重量，到达表面
的能量就作为辐射而脱离恒星。

    在任何关于恒星的讨论中，有一个词会反复出现，即引力。它在恒星诞生时就
存在，又是它导致恒星的死亡。恒星的一生就是对自身重量的持久、拚死的反抗。
持久，是因为恒星在演化的每个阶段都能有新的能源来维持自己；拚死，是因为这
个反抗注定是要失败的，或迟或早，引力终将获胜，恒星终将坍缩。

    引力对恒星命运的这种绝对威力也在更大得多的尺度上重现，支配着宇宙中所
有的大尺度结构。恒星、星团和星系都在引力收缩中诞生，也在引力收缩中死亡。


    黑洞正是恒星的一种残骸。在我看来，它又是最精美的，因为它是引力收缩的
极点，极端到几乎荒唐。所以，我把对黑洞的讨论推迟，而先对恒星的命运作一概
述：它们如何诞生，如何发光，又如何死亡。

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