宇宙物質從微觀到宏觀的進化狀態第二十四
宇宙從微觀能量物質進化狀態進入宏觀能量物質進化狀態
當宇宙起源之後大概30萬年左右，宇宙已經冷卻到3000度，原先瀰漫的等離子體氣態雲開始可以結合成為中性的原子，即帶一個正電的氫原子核與帶一個負電的電子結合，生成中性的氫原子。隨後氫原子又結合成為氫分子，氫分子又結合成為分子團，直至形成大團的原始星雲，在原始星雲中又誕生出恆星。
當宇宙中第一顆恆星演化出來之後，宇宙開始進入嶄新的引力主導的，以大尺度範圍宇宙天體演化為主的宏觀能量物質進化循環。目前發現的最早的恆星大概誕生於136億年前，也就是在宇宙起源之後2億年左右，恆星就已經形成了，這顆恆星被觀測到幾乎全部由氫和氦構成。
恆星
恆星是球形的以核聚變反應產生的能量支持自身形態、功能和屬性特徵的，可以自行發光發熱發射輻射的等離子體天體。
恆星是宇宙中最廣泛分布的最悠久歷史的最具有代表性的天體。以恆星為核心的恆星系統是宇宙時空的最基本的結構和功能單位，是宇宙宏觀能量物質進化的最基本發展變化單位。恆星就比如人體內的細胞。
恆星根據演化發展的進程不同，可以劃分為早期：恆星星坯，中期：主序星，晚期：白矮星，紅矮星，巨星，超巨星，超新星，脈衝星，中子星，磁星，夸克星，黑洞，類星體，黑矮星，白洞。還有發育不成功的褐矮星。
恆星通常產生於原始星雲或者宇宙氣體塵埃密集的區域（是否有褐矮星或者巨大行星通過再吸收物質和能量從而繼續發展成為恆星？），恆星星坯吸收合併了星雲中絕大多數的物質和能量，從而形成質量和體積都無比巨大的天體（從星雲中自然產生的恆星通常都會有一個質量上限，宇宙早期估計可以達到太陽質量的300倍左右，現階段大概只有太陽質量的150倍左右，但是通過吸收合併其他恆星產生的超大質量恆星可以有更大的質量和更短的壽命）。此天體的巨大質量產生的強大引力把引力範圍內所有的物質和能量都吸引到自身的周圍，甚至使自身的物質向核心擠壓塌陷產生高壓，擠壓又使核心因高壓產生超高的溫度，當恆星核心部分溫度達到氫的核聚變反應溫度時，在恆星核心部位發生持續的氫核聚變反應，核聚變使恆星產生大量的能量而向四周發射出光熱輻射，同時核聚變釋放的能量使核心反應區產生向外的壓力並抵抗恆星向核心的引力坍塌作用，二者達成動態平衡從而避免恆星的塌陷崩潰，使得恆星可以長期處於穩定平衡的狀態。
恆星的質量決定了恆星的壽命。比如太陽大小的中等質量恆星壽命約為80-110億年（宇宙誕生至今不過138億年，太陽系誕生已經46億年，太陽大約還有50-60億年的壽命）。質量越大的恆星由於自身引力太大，使核聚變反應必須在更大的範圍更快的消耗更多的物質才可以釋放足夠的能量抵抗引力作用，所以反而因更快更多的消耗核心部分物質使得恆星壽命較短。而質量更小的恆星只要較低的核聚變反應即可支撐自身引力，因而可以緩慢的消耗很少的物質，得以維持非常長的時間。0.1倍太陽質量的恆星壽命大概有1000億年左右，而100倍太陽質量的恆星壽命只有數百萬年到數千萬年左右（柔可久也，剛而易折，物極必反）。目前我們觀測到的最大的恆星質量約為太陽質量的300倍（很可能是通過吸收合併其他恆星而來），壽命大約只有150萬年左右（這對於宇宙上百億年的歷史簡直就是一閃而過的匆匆過客），最小的恆星質量是太陽質量的0.08倍，壽命大概有數千億年甚至萬億年以上（難以想像的長久，也許我們的宇宙滅亡了，這樣的恆星壽命還沒有終結）。質量小於0.08倍太陽質量（或者小於75倍木星質量）的天體因為引力導致的核心坍塌後的溫度不足以點燃氫原子，因此核聚變反應無法發生，這樣的天體稱為褐矮星（褐矮星是介於恆星與行星之間的過渡天體，區別在於這樣的天體是否像行星一樣圍繞其它恆星運行並有微弱的光熱輻射以及天體的質量），同時褐矮星的壽命是個有趣的問題（褐矮星的壽命是否長的難以想像）。超大質量的恆星通常都是通過星系碰撞或者恆星之間的碰撞合併而來的。現在我們可以觀測到的宇宙年齡大概有138億年，所以宇宙誕生初期的超大質量恆星早就已經紛紛隕落了，地球上有如此豐富多彩的物質和生命演化都拜超大質量恆星所賜。
恆星的死亡也是非常精彩的故事，太陽在燃盡核心部分的氫之後，會演化成一顆紅巨星，越來越熱，光度越來越強，體積膨脹到接近現在地球軌道的位置，隨後太陽的核心部分發生坍塌，形成地球大小的白矮星，但是質量卻要比地球大了很多，密度大概是地球的300萬倍。比5倍太陽質量小的恆星或者巨星坍塌後小於1.44倍太陽質量的恆星通常會演化成白矮星。白矮星會再存在很長一段時間直至內部的可燃物質消耗殆盡，核心的溫度慢慢冷卻，白矮星需要經過數千億年的時間，慢慢將內部的熱量全部發散出去，最終完全冷卻成為暗黑的殘骸黑矮星。比5倍太陽質量更大的恆星有機會演化成超新星爆發，超新星爆發時恆星會噴射出大部分外圍物質，同時由於極高的溫度和極大的能量的衝擊會產生出更多元素周期表中鐵以後的元素，然後剩餘的核心部分再收縮成為中子星或者黑洞。超新星爆發產生的碎片和隨之釋放的宇宙氣體塵埃通常是後續恆星誕生的溫床。中子星是因為超新星爆發後，恆星剩餘的核心部分質量仍然很多，引力仍然很大並導致引力快速坍塌後，將核心區域原子核外的電子擠壓到原子核內部與質子中和為中子，這樣該天體幾乎全部由中子組成，密度異乎尋常的緻密。中子星的不同類型又稱為磁星和脈衝星，因為中子星通常是剛性且半徑很短的緻密天體，有極其強大的磁場和極快的自轉速度。可能會有一種夸克星的存在，是中子被引力壓力進一步碾碎為夸克而存在的天體狀態。黑洞是因為超新星爆發後恆星剩餘部分質量的引力更加巨大，連夸克也無法單獨存在，以至把所有剩餘物質和能量擠壓在一個很小的空間里，類似於奇點的性質，巨大的引力使光也無法逃脫黑洞表面，因此我們無法直接看到這個天體，只能通過引力波探測器觀察到黑洞，或者通過引力透鏡效應間接觀察到黑洞可能存在的證據。黑洞可以繼續吞噬更多的其它天體而使其質能變得巨大無比。在很多星系（尤其是古老的星系）的中心都是超級巨大的黑洞，這些黑洞產生無與倫比的吸引力牢牢的抓住每一個星系內的成分。巨大的黑洞最終會通過吸收合併其他能量和物質產生宇宙之中終極的超大黑洞，當這個終極黑洞吞噬足夠多的物質和能量，奇點內部物質和能量的變化達到普朗克溫度時，另一次宇宙大爆炸就開始了。（或者黑洞吞噬的物質和能量達到自身極限，開啟了白洞誕生的可能性）
恆星的演化說明了從散到聚，從始至終，而後再從聚到散，從終到始的物質終始循環過程。恆星的演化也體現了權力和義務的平衡關係，恆星吸收了原始星雲中巨大部分的物質和能量，匯聚了巨大的權力，就必須通過引力作用、光熱輻射作用維持本系統的穩定平衡狀態，並把獲得的權力和資源通過光熱磁效應再分配出去。同時，權力和資源匯聚的越快越多，再分配時也越快越多，持續的時間就越短。即權力越大責任越大，權力越大越集中，持續的狀態就越不能持久，權力適當的集中會使系統更容易長久維持穩定平衡狀態（中庸之道）。太陽系誕生於46億年前，大概是從上一顆大質量恆星的超新星爆發之後的殘骸中進化出來的，因為我們的地球和內太陽系行星都含有很豐富的重金屬元素，如此豐富的重金屬元素只能產生於超新星爆發時演化出來的，並隨著恆星爆發噴射出來的物質，所以太陽系原始星雲應該是誕生於其它恆星的殘骸之中或者附近。恆星系統指的是由恆星和行星、亞行星類天體以及殘留星雲和宇宙塵埃組成的，比較穩定且相對封閉的天體系統。恆星系統內以恆星為核心，行星，亞行星類天體等其他的天體都圍繞恆星系統形成的引力中心旋轉，衛星既圍繞相應的行星旋轉，又同時隨行星圍繞恆星系統的引力中心旋轉。恆星是恆星系統發展進化的主要推動力量。相對穩定，獨立，較封閉的恆星系統是組成宇宙的基本結構和功能單位。類似於組成複雜生命體的細胞。鄰近的許多互動的恆星系統組成了星系。每個恆星系統都帶領系統內所有的天體圍繞所屬星系的引力中心旋轉。
恆星系統可以根據系統內恆星的數量劃分為單恆星系統，雙恆星系統和多恆星系統。通常一個恆星系統內的大部分組成天體都是從同一片原始星雲演化而來，所以該恆星系統內部成員都有相似的運行模式和運行趨勢。也存在一些通過星系碰撞合併和恆星之間碰撞合併的方式導致恆星系統天體出現增減變化的情況。
單恆星系統：該恆星系統只存在一顆恆星，恆星系統內的其他天體圍繞這顆恆星公轉。比如太陽系就是單恆星系統。太陽系內太陽位於系統的中心，行星和行星攜帶的衛星，矮行星，小行星，彗星，流星，殘留的星雲物質和宇宙塵埃都圍繞太陽轉動。單恆星系統內部比較容易達到並可以長期保持穩定平衡狀態，這樣恆星和行星的演化發展狀態可以較長時間保持穩定性和連續性，比較有利於行星、小行星和衛星內部環境的進一步發展演化。雙恆星系統：該系統存在兩顆恆星相互圍繞運行，系統內其他天體圍繞雙恆星的共同引力中心公轉。雙恆星系統有兩種不同的運行模式，兩種模式也都可以達到穩定平衡狀態。
1、兩顆恆星質量類似或者相差不是特別大，兩顆恆星都圍繞共同的引力中心作橢圓運動，外圍可以有行星等其他天體圍繞共同引力中心旋轉（參考冥王星和其衛星卡戎）。單顆恆星可攜帶或者不攜帶自身的行星。
2、兩顆恆星質量相差較大，使共同的引力中心落入較大的恆星球體平面之內，則較小的恆星以伴星的方式圍繞較大的恆星運轉，較大的恆星自轉和公轉近乎融合，單顆恆星可攜帶或者不攜帶自身的行星（參考地月系統）。雙星外圍可以存在其他天體圍繞雙星運行。
聚星系統：又分為三合星，四合星，五合星，N合星等等。系統內存在三顆以上的恆星，系統的模式非常複雜多樣（聚星系統中恆星數量越多模式越複雜多變）。聚星系統經過相當長時間的磨合也可以達到相對的穩定平衡狀態。聚星系統因為形成的行為模式複雜多變，是否存在穩定的行星需要根據具體的恆星系統演化模式和演化後具體情況區別而論。三合星可以有橢圓形，八字形，伴星形幾種模式。四合星已知的有雙伴星模式（參考冥王星及其衛星），而此雙伴星模式還有幾個細分類型。更多的聚星結構如銀河系中心存在有數十顆恆星圍繞黑洞形成的非常複雜的N合星運行模式。在疏散星團中更有數千顆恆星形成的鬆散結構模式，此結構缺乏足夠的穩定，經常會發生恆星的碰撞和逃逸，但是疏散星團的整體狀態也可以相對維持一定時間。
一個星系通常含有數千到數千億顆恆星，差別較懸殊，所有的恆星圍繞本星系的引力中心旋轉，而這個引力中心往往都是超大質量的黑洞（含有非常巨大的超大質量黑洞的星系通常都是歷史悠久的古老星系）。例如，我們的銀河系中心存在一個大約400萬倍太陽質量的非活躍期的超大質量黑洞，並且這個黑洞以每11分鐘一圈在高速自轉，而黑洞的周圍還形成了數十顆恆星直接圍繞黑洞運行的複雜而壯觀的緊密結構。據NASA確認，最近發現了迄今為止本體宇宙最大的超大質量黑洞，其大小約為太陽質量的20億倍。超大質量黑洞應該大多數誕生於宇宙初期的較小黑洞，並通過不斷的吸收合併等方式達到目前的狀態。因為在宇宙誕生的早期階段，宇宙的空間規模肯定比現在小很多，相應的物質和能量分布的就更加密集，也更容易形成大質量或者超大質量的恆星，從而產生許許多多較小的早期黑洞。這些黑洞在上百億年的碰撞、吸收、合併的過程中，形成了超大質量的黑洞。
星系的外觀形狀多種多樣，常見的有漩渦星系，橢圓星系，球狀星系，棒旋星系，不規則星系。星系的形狀可能與星系的演化，年齡，碰撞歷史，星系所處位置等因素有關。不規則星系通常都是比較小的星系被附近較大的星系吸引，吞併的過程和結果；橢圓星系通常但是兩個相當大小的星系合併、融合的結果。漩渦星系和棒旋星系是星系受外力影響較小而形成的自髮狀態。所有星系都在超遠距離的範圍內彼此吸引，彼此互動，始終在進行大的吃掉小的，強的吞併弱的的共同演化過程，是宇宙能量物質循環最常見的狀態。
銀河系是中等大小的棒旋星系，與附近大、小麥哲倫星系，大犬座矮星系，人馬座矮星系存在明顯的互動關係。銀河系和附近更大的仙女座星系以及周圍幾十個大大小小的星系共同構成了本星系群系統。這些星系都圍繞本星系群的引力中心旋轉。本星系群和周圍的其他星系、星系群又構成了本超星系團系統並圍繞本超星系團的引力中心旋轉。理論上，本超星系團應該圍繞宇宙的引力中心軸線（應該是中心軸而不是中心點）旋轉。目前還沒有觀測到明確證據證明有比本超星系團更大的天體系統，除了宇宙系統自身。宇宙中目前可觀測到的星系大概有一千億到一萬億個。本體宇宙的半徑理論推測大概有400多億光年。而由於光速的限制，我們可觀測的宇宙半徑大概有200億光年。本超星系團的半徑大概有1億光年。本星系群的半徑大概有500萬光年。銀河系的半徑大概有6-10萬光年。太陽系的引力範圍半徑大概有2光年。地球的半徑大概是6400千米。
恆星系統和星系系統的發展演化和多樣性形態表明：運動變化和穩定平衡是宇宙中普遍存在的基本狀態。宇宙基本原理導致任何複雜的系統都有趨向簡單化的趨勢，而極其簡單的事物也有進一步複雜化群化的趨勢。即系統由簡單到複雜再到簡單的不斷的循環過程。但是目前我們宇宙整體的運動變化趨勢是從簡單的混沌無序狀態向社會化的複雜有序狀態演化。那麼在達到某一個峰值之後，宇宙最終是否會逆轉此過程並回歸混沌無序的奇點，從而開啟下一個宇宙呢？銀河系銀河系是我們的太陽系所在的星系，銀河系是一個中等規模的棒旋星系。年齡大概有122億年。
銀河系包含大約1000-4000億個恆星和無數的其它天體及宇宙氣體宇宙塵埃，總質量大約為2100億倍太陽質量。直徑大約12-20萬光年，最新數據顯示銀河系的規模大概要超過20萬光年。銀河系的自轉與太陽系不同，銀河系天體都在以220-250公里/秒的速度圍繞銀河系引力中心旋轉（類似於太陽的較差自轉）。太陽系在距銀心2.6萬光年的獵戶支臂上以250公里/秒進行公轉，公轉一周大概需要2.2億年（一個銀河系年）。
銀河系的外觀是一個巨大的扁平的漩渦圓盤狀，稱為銀盤，銀盤的厚度大概有2000光年（相比較於銀河系的直徑，銀盤是薄薄的一層）。銀河系由位於銀盤核心呈棒狀的銀核（銀核的核心稱為銀心），銀核外包裹的核球，圍繞在四周的旋臂即銀盤，包裹在銀盤外面的銀暈和銀冕構成。銀河系的大約1000-2000億顆恆星分布在棒狀核心區和兩條主要的旋臂上，不到10%的恆星分布在銀暈外圍。銀河系的中心地帶比較擁擠，經常有超新星爆發和恆星碰撞事件發生，這個區域絕大部分是年代較為古老的恆星，提示銀河系的演化是從核心處開始，逐漸延伸到外圍。銀河系的引力中心是位於銀心處的，一個質量大約為400萬倍太陽質量的非活躍期的超大質量黑洞。銀河系的外圍比較寬鬆，在銀河系中外部的懸臂間分布有許多星雲塵埃等物質，星雲是誕生新恆星的地區，銀河系現在每年大概會有1-2顆新恆星誕生。太陽系距離銀河系中心大約2.6萬光年，正好是比較靠近中間的位置，距離太陽最近的恆星是大約4.2光年外的比鄰星。銀河系最外層的銀暈銀冕主要由少量恆星、宇宙塵埃和星雲氣體構成，這裡稀疏的分布著少量的古老恆星。距離銀河系最近的河外星系是4.2萬光年外的大犬座矮星系，處於正在和銀河系吸收合併的過程當中。這提示銀河系的發展演化是通過不斷吞噬附近其他星系而發展變化到現在的狀態的。
銀河系是一個已經有122億年歷史的古老而年輕的棒旋星系，古老是因為她在宇宙誕生不久就已經存在了，年輕是因為到現在為止銀河系都一直在源源不斷誕生新的恆星。而且銀河系還在不斷的對周圍的其他星系施加影響，比如銀河系附近的大小麥哲倫星雲，都有可能在未來被銀河系吸引吞併，實際上銀河系現在正在吞噬附近兩個較小的矮星系，即大犬座矮星系和人馬座矮星系。根據現有的觀測資料推測，大約再過2、30億年左右，銀河系將會和附近另一個規模同樣龐大的仙女座星系發生碰撞，碰撞的結果不可預料，可能是合併，可能是重組，也可能只是擦肩而過，各奔東西。
銀河系和仙女星系以及附近幾十個大大小小的星系構成了本星系群系統。本星系群和周圍的近百個個星系群星系團構成了本超星系團系統。
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