《了解宇宙如何運行》解說詞（1…4）
《了解宇宙如何運行》紀錄片解說詞 （根據記錄整理，不準確，供參考） 第一集：恆星 恆星世界在暴力中誕生，也在暴力中消亡。恆星運動推動了宇宙的運轉，也是生命的起源。銀河系有2000億個恆星，太陽是銀河系中億萬恆星中的一個，有46億年的歷史，直徑為160萬公里，在銀河系及宇宙中，太陽的體積微不足道。海山二恆星比太陽大800萬倍。參宿四恆星比海山二還大300倍，參宿四恆星也不是最大的恆星，有個VY恆星大的驚人，比太陽大10億倍，直徑相當於整個銀河系。 恆星由宇宙塵埃、氣體和星雲等物質、暗物質和暗能量組成（圖1、2）。 星雲是恆星的搖籃。宇宙初期有數百億個塵埃星雲，如馬頭星雲、鷹狀星雲、草帽星雲等（圖3、4、7）。 2004年天文學家曾發射「斯皮策」紅外太空望遠鏡，觀測新恆星的誕生過程。宇宙早期太空中瀰漫著無數的氫氣團，物質密度大的地方其溫度就高，密度小的地方溫度就低。冷熱氫氣團久而久之就形成旋渦，而且是越轉越快。在引力的作用下，氫氣團的密度越來越高，吸入氣團內的物質越來越多，大約經過50萬年的漫長過程，氣團中心的溫度達到了1500萬℃，氫氣原子之間發生聚合變成氦，釋放巨大的能量而且發光，就這樣氫原子在引力作用下升溫、高壓和極大密度下，發生核聚變反應，釋放巨大無比的聚變能，從而誕生了宇宙的第一顆恆星，質量越大的恆星聚變速度越大越快。宇宙從恆星誕生的那天起開始從黑暗走向光明，而且越來越璀璨奪目。宇宙中有數十億、百億、千億、千萬億顆恆星，直至形成現在的宇宙。 恆星中的能量從哪裡來？上個世紀20年代，人們一直不解。直至天才科學家愛因斯坦發現了質能守恆定律，即E=mc2，人們才從愚昧中走出來。 根據愛因斯坦質能轉換定律，科學家發明了原子彈、氫彈。共同認識到太陽內部在分秒之間進行核聚變，從誕生那天起，50億年來一直未停止過。 為模擬太陽中心核聚變現場，天文學家在倫敦建了一個托卡馬克實驗室，設計出一個重3.6噸的儀器，用電流將氫原子加熱到3億℃，這時兩個互相排斥的氫原子極不穩定，兩個氫原子以1600公里∕秒的速度，在雜亂運動中聚合，產生氦和釋放能量，這就是太陽內部的核聚變的真實寫照。 為什麼太陽不一下子爆炸成塵埃呢？堅持了近50億年，而且還要繼續下去？這個問題提得好。主要原因是太陽的質量太大，猶如一層厚厚的殼，將太陽中心的聚變能約束住，炸不飛太陽。 太陽直徑有140萬公里，核聚變發生在太陽中心的幾十公里區域內，巨大的引力使太陽中心具備核聚變條件（氫原子、1500萬℃高溫、高壓）每分每秒發生核聚變，釋放巨大的能量，科學家做過測算，每次聚變相當於廣島原子彈的10億倍。爆炸力方向與引力相反，互相抵消。幾十億年來，太陽內部的聚變反作用力與向心引力就這樣互相較勁消耗著，哪一方都沒有退卻，勢均力敵，達到平衡。 太陽中心的核聚變產生能量和光子，光子在太陽內部開始漫長的旅行。據測算，要幾百、幾千、幾十萬年，光子才可能到達恆星光球表面。太陽光子到表面需要160萬年，海山二到達地球是8000年前的光，參宿四的光是500年前發出的。光子向太陽表面前進時，路上要與其他粒子撞擊數十億次，經常改變方向，這就是光子為什麼那麼慢，到達太陽光球表面的原因。 光子到達光球表面立刻加熱表面物質，使其溫度從1萬℃迅速升高到1000萬℃，形成閉合磁力線，攜帶大量高強度粒子流向太空噴發，磁力線互相交匯撞擊，在太陽表面形成一股破壞力極強的太陽風。 科學家在實驗室摸擬了太陽表面的閉合磁力線爆發情況，強度雖小，但原理相同。 恆星質量雖然很大，它能夠誕生，也不可能永遠生存下去，一定要走向消亡，這是無法違背的自然規律。 恆星的消亡是內部的聚變原料消耗殆盡，爆炸力量越來越弱，最後因燃料耗盡而終止，在爆炸力與引力的角斗中，引力最終取得全面的勝利。科學家測算，太陽每秒消耗6億噸氫燃料，大約70億年後太陽中心將停止熱核反應。但外層空間受溫度影響迅速膨脹，由現在的140萬公里，擴大到1億公里，成為一顆紅巨星。水星、金星將被紅巨星太陽吞噬，地球也難倖免，高溫將使地球海水全部蒸發掉，大氣被吸走，地球完全可能被撕碎，或者被吞噬，成為紅巨星太陽的一部分。 紅巨星太陽內部也不安靜，氦原子聚變仍在繼續，變成氧燃燒，最後變成熾熱無比碳核白矮星（圖16）。體積與地球相仿，但密度是地球的100萬倍。1立方厘米的白矮星放在地球表面可以毫不費力從地心穿過，可見白矮星密度之高！ 比太陽質量大幾倍的恆星死亡，死亡後不變白矮星，而是中子星，又稱鑽石星（圖17），因為鑽石就是純碳晶體組成，硬度非常高。 質量比太陽更大的參宿四恆星死亡，場面壯烈的多，其內部由碳元素與氧繼續衰變下去，最後出現鐵元素，鐵元素是吸收能量的殺手，恆星內部出現鐵元素就意味著死亡的開始，鐵越積越多，直至將恆星內部能量吸干，引力向鐵核擠壓，幾秒鐘之內引起恆星爆炸，天文學將鐵核恆星的爆炸，稱為超新星爆炸。天文學家已找到一顆超新星爆炸，距地球17萬光年，爆炸的火球直徑達數萬公里。 天文學家用巨型激光器模擬超新星爆炸，即用強大的電能發出136股激光束，攻擊一個目標，結果目標氣化，存在十萬分之一秒向外擴散，衝擊波帶動下物質衝到表層，產生更重的元素，金銀、鈾等重元素就是超新星爆炸的產物，因為重金屬元素形成的條件苛刻，所以宇宙中貴重金屬元素稀少。 超新星爆炸並不是全部變成塵埃，其中子星內核依然存在，中子星直徑大約30公里。其外殼殘骸送入太空。中子星有個特點，定時向太空噴發Χ射線。根據此特點，尋找到Χ射線源就找到了中子星。 恆星消亡，向宇宙播撒人間萬物，有各種元素，也包含生命。因此，可以推斷：太陽中的各種粒子也是重複使用的，很可能星超新星爆炸三代、四代的產物。其中包括我們人類身體，組成各種器官的原子可能來自不同的恆星。 宇宙中恆星的燃料總有耗盡的那一天，可能是數萬億年後，但那一天遲早會來。恆星消亡時宇宙又回到黑暗時代。也許黑暗過了相當長的時間，新的大爆炸又開始了，新的宇宙又誕生了！
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2011-7-26 08:08
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| ［連載］《了解宇宙如何運行》紀錄片解說詞（2） 第二集：黑洞 黑洞蘊藏著巨大的能量，但人們肉眼和儀器卻看不到它，因為光線靠近黑洞都被它吞噬，所以得名「黑洞。」宇宙中確實存在這樣的神秘天體。黑洞引力驚人，恆星、行星及星際物質靠近它都被黑洞吸進，所以，黑洞是宇宙的統治者、終結者。現已查明，銀河系中心存在著巨大的黑洞。左圖是天鷹座一個恆星被黑洞吞噬的照片。用瀑布形容黑洞中心吸進物質的過程很貼切。當小船在河上游時，划船者可任意上行，但當小船靠近瀑布邊緣時，無論划船者怎麼用力都逃脫不了被急流吸進瀑布的命運。小船相當恆星天體，瀑布相當黑洞。巨大的引力使一切宇宙物質都無法逃逸，甚至光線都被吸進黑洞。 假設黑洞光顧太陽系，太陽系的行星、衛星、彗星、將被巨大的引力吸引偏離固定的軌道，在太陽系內互相撞擊引起混亂。地球的大氣、海水相繼被黑洞引力吸走，地表（殼）被引力剝離，最後地球液態地幔、鐵質地心被吸進黑洞，同樣太陽也逃脫不了消亡的命運。十倍以上巨型恆星當她消亡時就會形成超新星爆炸（圖19），更大的恆星消亡時形成超超新星，黑洞在超新星的爆炸中誕生。宇宙中恆星、超級恆星、超超級恆星密布，她們消亡時會產生許多大小不同的黑洞。如大犬座VY超大型恆星爆炸，產生一個直徑30億公里的黑洞。黑洞越大，引力越大，每秒鐘吸進的物質越多、速度越快，但因物質吸進的太多，又不均勻，有時黑洞也「咳嗽」，出現噎著引起黑洞顫抖。當黑洞內部吸進物質能量飽和時，黑洞將從軸心兩側同時爆發γ射線暴，其威力僅次於宇宙奇點大爆炸。γ射線暴能量奇高，速度極快，破壞力極大，γ射線暴噴發途中可以摧毀任何星系、星團和恆星。幸運是γ射線暴沒在銀河系發生，多發生在河外星系。觀測γ射線暴，可以窺測宇宙的奧秘。天文學家發射一枚斯維夫特衛星探測器，拍到γ射線暴（下圖）。γ射線暴與黑洞關係密切，發現γ射線暴，動搖了天文學的基礎。宇宙中有數十億個黑洞，理論計算黑洞幾乎無處不在。但我們卻不能直接觀測黑洞，對黑洞的物理特性一無所知。用發射飛船用人觀測黑洞太危險，不現實，但現在有了機器人，我們完全可以利用機器人操縱探測器對黑洞進行觀測，並將探測器、機器人做的足夠結實堅固，當探測器接近黑洞事件視界時將圖像、信息發回來，我們就可以了解黑洞視界外和黑洞內部的情況。現在這只是設想方案，並沒有真正實施。如果銀河系中心確實存在超大型黑洞，因為距太陽太遙遠，所以，地球是安全的。銀河系有數千億顆恆星，圍繞中心旋轉，並有兩個旋臂。是什麼力量促使數億顆恆星繞銀河系中心旋轉？天文學家想像：銀河系中心必然存在一個超大型黑洞。為觀測銀河系中心黑洞，天文學家在智利莫納亞克山上建了一個直徑9米的紅外線望遠鏡，科學家歷經15年，拍攝數千張銀河系中心的照片，經過分析發現在銀河系中心有個恆星團，幾十顆恆星圍繞中心高速旋轉，速度高達每小時幾百萬公里。因此斷定銀河系中心確實存在一個巨大黑洞。星系越大，星系中心的黑洞越大。仙女座星系黑洞比太陽大1.4億倍。M87黑洞是太陽的200億倍。早期宇宙，第一批出現的恆星質量都比太陽質量大的多，都是超級恆星，當這些超大恆星消亡時往往引發超新星爆炸，出現一系列大小不一的黑洞。這些黑洞互相碰撞形成更大的黑洞，當塵埃、恆星、星團、星系都被黑洞吸收時，黑洞軸心兩面將噴射高能粒子流，其寬度比太陽直徑大20倍。高能粒子流，天文學稱類星體，類星體是宇宙中的重要天體，有證據說明類星體是產生星系的溫床。黑洞到底是什麼？黑洞是神秘天體，在宇宙中黑洞確實存在（圖21、22）。有科學家預測黑洞是時空捷徑，是通往另一個宇宙的大門，很可能黑洞是大爆炸的反面，正面大爆炸產生新宇宙，而黑洞是陳舊宇宙消亡的縮影。
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| ［連載］《了解宇宙如何運行》紀錄片解說詞（3）第三集：大爆炸宇宙大爆炸發生在140億前的一瞬間。從那一瞬間起，宇宙誕生了，能量轉變物質，出現了恆星，萬物，乃至水和生命。我們的過去、現在、未來都產生在大爆炸那一瞬間。讓我們回到發現宇宙大爆炸以前的時刻。那時天文學家一致認為我們的宇宙是一個不變的天體，地球是中心，金木水火土星，甚至太陽都圍繞地球旋轉，後來發現太陽不過是銀河系的一員，銀河系才是宇宙。1929年，天文學家哈勃在威爾遜天文台用望遠鏡觀測宇宙恆星時，發現所有的恆星光譜，在不同時期觀測，其紅色譜線有後移現象。紅色是熱量譜線，後移說明所有的恆星距地球越來越遠。這一發現震驚世界！人們自然聯想，宇宙中的恆星既然遠離我們，那麼在這之前一定與我們較近，進一步聯想，宇宙在膨脹，那在以前的某個時刻一定很小。於是宇宙大爆炸的理論假說誕生了！宇宙起源於一個比原子還小的奇點。這似乎不可理解，偌大的宇宙時空和物質都濃縮在一個比原小還小的粒子中可能嗎？懷疑是正常的，因為確實匪夷所思。問題是你必須承認宇宙萬物都是遵循從無到有的規律，既然這樣，那麼宇宙起始於奇點的大爆炸就不是不可能。通過宇宙膨脹速度反向推算宇宙大爆炸始於137億年前的某個時刻，一聲難以想像的滔天巨響，我們的宇宙誕生了。據科學家測算，奇點裡的溫度、密度極高，是一個比原子還小的純能量奇點。裡面蘊藏著不低於4000億個星系形成所需要的物質。爆炸時間相當短暫，只有幾億億億分之一秒。天文學家卡洛斯在虛擬世界裡用超級計算機，模擬奇點大爆炸時情景，他提出三個方案，一個引力比較小，一個引力比較大，結果較小引力沒有反應，較大引力都變成黑洞，只有引力恰到好處才可能誘發大爆炸。宇宙奇點瞬間大爆炸，時空開始，所用的時間僅是幾億億億分之一秒，而宇宙膨脹的速度也是幾億億億倍。大爆炸的速度肯定是超光速的，是光速的十幾倍、千萬倍？人們無法知道。科學家在計算宇宙大爆炸時，往往使用普朗克時間常數。所謂普朗克時間常數約等於一年的秒數乘以140億年，即31536000秒×14000，000，000年。簡寫：4.415Χ10（17次方）之一秒。可見普朗克時間常數多麼短暫。大爆炸後幾個瞬間，宇宙體積由奇點擴大到地球大小；再過幾個瞬間，宇宙體積擴大到太陽系大小，溫度極高，仍有幾億億℃；再過幾個瞬間，宇宙擴展到銀河系大小，溫度仍然很熾熱；再過幾個瞬間，宇宙溫度下降，能量開始轉換，有亞原子粒子出現；再過幾個瞬間，宇宙中出現物質、反物質粒子互相碰撞湮滅，一部分物質粒子留存下來。這部分物質組成星系、恆星、行星、衛星、彗星等天體，這部分質量約佔宇宙總質量3%左右；一秒鐘，宇宙留存原始粒子開始聚合；三分鐘，氫、氦、鋰原子相繼出現。這是宇宙中氫、氦元素最多的原因；38萬年，宇宙由混沌開始顯現清澈，宇宙中除了氫、氦、鋰元素外一無所有。為了探測宇宙大爆炸後留下的蛛絲馬跡，天文學家彭齊亞斯和普斯林監測到一種嗡嗡聲的宇宙信號，通過施放微波探測裝置，科學家獲得完整的宇宙物質分布圖。詳見下圖：圖中不同顏色表示物質密度，紅黃色處表示溫暖，物質密度高，藍綠色表示冷卻，物質密度低。未來宇宙就是在此基礎上演變發展而來。大爆炸2億年，氫、氦氣團在引力的作用下，不斷壯大出現恆星。恆星給宇宙送來第一束光明；大爆炸10億年，星系出現；大爆炸50億年，太陽誕生；大爆炸80億年，無數星系誕生；大爆炸90億年，太陽系形成；大爆炸140億年，當今的宇宙形成。大爆炸誕生了宇宙，而且今天的宇宙不斷地膨脹，宇宙有開始，就有滅亡的那一天。關於宇宙如何消亡的問題，與大爆炸同樣令人費解。目前有幾種假說：一是有始無終開放宇宙；二是循環宇宙起始同處一點；三是從膨脹到停止，大塌縮再回到奇點；四是多個宇宙。黑洞理論支持多個宇宙的假說；暗能量的假說，支持宇宙由光明走向黑暗：千億年後，恆星的聚變燃料消耗殆盡，宇宙走向黑暗，還是引起一系列超新星爆炸，產生新的宇宙塵埃和星雲？現在還不清楚。也許在遙遠的宇宙邊緣正上演新舊宇宙交替的大戲也未可知。總之，大爆炸蘊藏著許多未知的奧秘，過去、現在、未來都隱藏在大爆炸中，需要我們不斷地探索發現。 |
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| ［連載］《了解宇宙如何運行》紀錄片解說詞（4）第四集：銀河系 宇宙有2000億個星系，銀河系是億萬星系的一個（圖6）。 銀河系乃至億萬星系從哪兒來？它們如何發展，如何走向滅亡？這些都是科學家關心的問題。據推算，銀河系大約有120億年歷史，有2000多億顆恆星。中心隆起呈圓盤狀，有兩條曲臂成拋物線狀，圍繞銀河系中心旋轉。 眾所周知，宇宙中存在著大量塵埃、氣體組成的星雲，星雲中物質密度有疏密，物質粒子密集的地方聚合在一起，溫度使密集的氣團旋轉，在旋轉中氣團吸進大量氣體使體積迅速膨脹，久而久之，氣團足夠大，內部氣體原子在引力作用下高溫、高壓，將氫原子聚合發生聚變，釋放大量核能併產生光子、氦。從氫原子聚合時發生聚變反應，一顆恆星就誕生了。 1924年天文學家哈勃用2.5米口徑觀測星空時，發現許多星光不是一個恆星發出來，而是由眾多恆星組成的星雲發出來的，這些星雲組成星系。如，蝸狀星雲估計有16億個恆星，M87是橢圓形星雲，發出金黃色的光，還有草帽星雲、馬頭星雲、蟹狀星雲、鷹狀星雲等。上述星雲距離地球都非常遙遠。有的星雲光到達地球需走幾十、幾百、幾萬，甚數千萬、數億光年。1光年等於9.461×10（12次方）公里。即94608億公里。銀河系圓盤距離在10萬光年以內，仙女座星系比銀河系大2倍，有20萬光年，M87星系比仙女座星系還大，還有比M87還大的星系，如K-110星系。星系的形成大約經過2億年時間，10億年後一些小星系合併成超級星系。科學家為觀測星系的形成，利用設在智利5200米高山上的阿塔卡馬望遠鏡觀測宇宙大爆炸後的微波分布情況，後又發射衛星，用紅外線望遠鏡對宇宙照相，獲得了清晰的宇宙微波分布圖。從這些微波分布情況，獲得了宇宙星系大致分布的情況。恆星誕生初期，星系中的恆星是雜亂無章的，它們後來怎麼變成有序的，按同一中心、同一方向旋轉呢？答案是引力促成星系中的恆星變成有序，引力，將小恆星團拉平，形成旋臂，恆星之間經過數十億次的調整磨合才基本完成，大約經過120億年，星系才形成今天這個形狀。星系、黑洞、超新星爆炸，是宇宙中最重要的天體運動。超新星爆炸，從中心將巨大的物質流噴射到太空，這些高能粒子流就是類星體。銀河系沒有超新星爆炸，所以沒有發現類星體。但銀河系中心有個直徑2400萬公里的黑洞，正是這個巨大黑洞促使銀河系2000多億顆恆星圍繞中心旋轉。太陽在銀河系中間地帶，偏外，這裡恆星密度適中，距銀河系中心2.5萬光年，雖然銀河系中心引力強大無比，但因太陽距銀河系中心較遠，所以我們是安全的。現在發現恆星在星系之間沒有足夠的引力可以維持星系之間的平衡，是什麼力量使星系保持穩定呢？科家家發現恆星之間存在一種叫「暗物質」的東西，暗物質恰似膠水一般將星系中的恆星固定，防止恆星逃離星系，保持了星系的形狀。暗物質是什麼？我們至今一無所知。但它確實存在，很可能就在我們周圍，就是說空間中無處不有暗物質。據測算暗物質占宇宙總質量24%。為證明暗物質存在，科學家觀測光線通過某個黑暗處時，光線發生偏轉，好比面前擺個魚缸，透過水觀測魚缸後面物體，猶如引力透鏡那樣使其物體形狀扭曲變形。科學家已繪製出宇宙物質分布圖，星繫結成絲狀網路，充滿整個宇宙。發光部分代表暗物質（圖1、2）。星系由小到大，變成星系團，再擴大到超級星系團，星系在碰撞中誕生大的星系團。銀河系在50億或60億年後，將與附近的仙女座星團發生碰撞，組成新的仙女-銀河系星團，使塵埃、氣體向宇宙太空四處飛散。但星系中的恆星並不發生碰撞，仍然保持原來的距離。星系從誕生時起，就意味著也有解體消亡的時候，促使星系解體的力量是宇宙無不處不在的暗能量。在宇宙中，暗能量比暗物質還要多，占宇宙總質量73%。終究有一天，暗能量會讓星系解體，使恆星遠離我們四處逃散。宇宙中存在億萬個星系，在眾多星系中一定會有類似的銀河系，也一定會有恰到好處的太陽系，尋找到類似太陽系，特別是類地行星是科學家未來的任務。 |
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