天上星星知多少

王瑞良

每個人在孩提時代，大概都會有在繁星滿天的夜晚，仰望天空數(shù)星星的經(jīng)歷。一顆、兩顆、三顆……可總也數(shù)不清。這或許是人類的一種探求未知的本能使然。這種本能延續(xù)下來，使得一些天文學(xué)家多年來一直在孜孜不倦又異常艱難地 “數(shù)星星”。

在浩渺無際的宇宙中，究竟有多少顆星星？迄今為止還沒有一位科學(xué)家能精確回答。但是，相對說得通的答案還是有幾個的。

答案之一：7乘以10的22次方

這是澳大利亞國立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)研究院的西蒙·德賴弗教授及其小組，在2003年于悉尼召開的國際天文學(xué)聯(lián)合大會上公布的計算結(jié)果。這個數(shù)字是什么概念呢？簡單地說，這個數(shù)字大于地球上所有海灘上和沙漠里沙粒的總和。

德賴弗教授是怎樣計算出這一結(jié)果的呢？他們使用世界上最先進的射電望遠鏡，首先計算出離地球較近的一片空間里有多少個星系。然后，通過測量星系的亮度，估計出每個星系里有多少顆星星。接下來，再根據(jù)這個數(shù)字來推斷在可見的宇宙空間里有多少顆星星。這是他們根據(jù)全球最大的星系調(diào)查“二度視場巡天計劃”進行的一項研究工作。這項工作受到國際天文學(xué)界的高度評價，認(rèn)為“7乘以10的22次方”這個結(jié)果，是當(dāng)時對宇宙空間有多少顆星星得出的最精確的數(shù)字，因為那時改進后的射電望遠鏡能使他們更精確地計算出宇宙中有多少個星系;同時，日益完善的現(xiàn)代宇宙學(xué)測量方法，也使他們對宇宙幾何學(xué)有了進一步的了解，并能將這一理論運用于宇宙探測的實踐。

答案之二：1000億的1萬億倍

接下來的一種估計是1000億的1萬億倍。這曾經(jīng)是不少天文學(xué)家的普遍看法，他們認(rèn)為，每個星系（包括銀河系）有1000億到1萬億顆恒星。其中最具代表性的是美國康奈爾大學(xué)天文學(xué)家卡爾·薩根的研究結(jié)論。薩根曾撰寫過一本暢銷書，叫做《千億的千億》。他在書中指出，宇宙空間共有1000億個星系，每個星系擁有1000億顆恒星。

在估計恒星總數(shù)時，薩根的假設(shè)是，所有星系中矮星（這是宇宙中最常見的恒星）的比例都與螺旋形的銀河系一樣。他說：“我們對宇宙的很多了解，大都基于我們在自身所處的銀河系內(nèi)部所做的、然后推廣到其他星系的觀測和結(jié)論。”

答案之三：3乘以10的23次方

薩根教授的上述結(jié)論公布不久，即招來美國耶魯大學(xué)天文學(xué)家彼得·范多庫姆和哈佛大學(xué)天體物理學(xué)家查理·康羅伊等人的質(zhì)疑。他們認(rèn)為，宇宙中大約有三分之一的星系是橢圓形的，并非如薩根所說是螺旋形的，而且這些星系的構(gòu)成方式也與銀河系不同。他們利用位于夏威夷的凱克望遠鏡，觀測了8個橢圓形的遙遠星系，計算出每個星系中的紅矮星比人們原先預(yù)計的要多10倍到20倍。范多庫姆說：“我們觀測研究的結(jié)果是，宇宙中恒星的數(shù)量應(yīng)當(dāng)是3乘以10的23次方;換個說法，即3后面加23個零，或3萬億乘以1000億。我們之所以要修改薩根提供的數(shù)字，是因為一些星系——在所有星系中占三分之一的橢圓形星系——中有多達1萬億到10萬億顆恒星，而不是區(qū)區(qū)的1000億顆。”

這是一個難以想象的巨大數(shù)字，即使對習(xí)慣于與光年和萬億打交道的天文學(xué)家來說也是如此。一個有趣的巧合是：平均而言，人體內(nèi)有大約50萬億個細(xì)胞，如果以此數(shù)乘以地球人口60億的話，剛好是3乘以10的23次方個細(xì)胞——宇宙中恒星的數(shù)量正好相當(dāng)于地球上人體細(xì)胞的總和。

美國夏威夷莫納克亞山頂上的天文望遠鏡之一凱克。它為雙主鏡望遠鏡，口徑10米，由36個直徑為1.8米的六邊形小鏡片組成，足球狀的圓屋頂建筑有11層樓高。

業(yè)界的反響

范多庫姆和康羅伊的研究成果最近在《自然》周刊網(wǎng)站發(fā)表后，立即在國際天文學(xué)界引起巨大反響。美國加州理工學(xué)院天文學(xué)家理查德·埃利斯評論說：“兩人的論文挑戰(zhàn)了‘一個較有秩序的宇宙這一假設(shè)，支持了‘宇宙比我們想象的更為復(fù)雜這種觀點，他們的研究工作雖然可能使一些人感到不快，但應(yīng)當(dāng)說是有道理的。新研究的最大弱點，也許是關(guān)于橢圓形星系中的化學(xué)成分與銀河系的矮星一樣這一假設(shè)，這可能是錯誤的。”但是他又說：“現(xiàn)在就來從總體上判斷二人的研究結(jié)論是對是錯，還為時尚早。不過他們的研究確實打亂了這一領(lǐng)域的平靜，就像鴿群中闖來了一只貓。”

更多的天文學(xué)者則在肯定兩位專家研究成果的同時，指出3乘以10的23次方這個數(shù)字，并不能認(rèn)為就是整個宇宙中星星的終極數(shù)量，而是在現(xiàn)代科技手段力所能及的范圍內(nèi)，計算出的相對準(zhǔn)確的結(jié)果。真正的數(shù)字可能會比這個大得多，甚至是無窮大。

一位智者曾指出：未曾仰望星空的人不可能有深刻的思想，而探索宇宙的激情能為人們鑄就寬廣的胸懷和純潔的心靈。當(dāng)我們建立起清晰的宇宙觀念并徹悟到自身的確切位置時，科學(xué)就會成為信仰的一部分。不斷開拓知識的疆界，走向宏大和遼闊，是我們這顆星球上每一代人不懈的追求和無上的榮光。這一段話，我想也許就是當(dāng)代天文學(xué)家們在探索宇宙奧秘這條道路上不畏艱險、勇于攀登的原動力吧。