關于天體演化途徑的一種新設想

段宗曜

【摘要】： 天文學很神秘，宇宙也似乎太復雜了一點。但是，如果深入研究，就能找出不同星球間共同的規律。作者認為，雖然各種天體的現狀大不相同，但它們都有著同樣的起源，有著同樣的歸宿，都遵循著同樣的演化規律，而太陽、地球、月亮等等只是處于這個演化系列的不同階段而已。

【關鍵詞】： 天文學、天體、演化、太陽系、起源

二十世紀以來，天文學的發展，可以說是方興未艾，各種發現日新月異，各種假說層出不窮。然而，美中不足的是，宇宙似乎太復雜了一點，各種天體千奇百怪，彼此之間似乎毫無聯系，因而在現代科學中，每個天體都有著自己獨特的起源，都有著專利性的歸宿，難怪乎連萬能的上帝都驚愕萬分，難以想象他當初是怎樣創造出來的！

我們能否將此簡化一些呢？研究之后發現并不復雜。這里，僅將這個演化系列的主要線索以及基本證據提供給各位讀者。

1、 演化的基本途徑

也許人們會認為，既然想包羅所有千奇百怪的天體，將整個宇宙的演化歸結于一條途徑，那么，這條途徑就必然非常繁雜和變幻莫測了。其實不然，不僅整個途徑都在情理之中，而且構成這個途徑的每一步描述都早被人們當是理所當然的事實。我在這里只不過是更為巧妙地將其重新組合而已。

這條演化途徑的主要線索是這樣的：當宇宙中某處的塵埃或者氫原子密度過大時，在引力的作用下便會產生收縮，收縮的結果是密度進一步增大、壓力升高、 溫度升高。到一定的時候，便引發了核反應，首先氫聚合為氦，成為一個燃燒的火球。進一步地，當氫的濃度足夠大時，氦聚合為第二周期的元素，繼而，隨著進一步的收縮，壓力更大、溫度更高，第二周期的元素便開始合成Fe以及其他各種重元素。這便是宇宙中元素的來源。這是演化的第一階段。

這些在高溫高壓下形成的重元素，由于熔點較高，火球邊緣的溫度不足以使其保持融熔狀態，因此，在表面冷卻而成為一個固體的外殼。地殼形成后，地核反應所產生的熱便以火山爆發的形式噴出，在地殼表面形成層狀結構。同時，由于體積的收縮，具有固體外殼的地球則像一個皺縮的蘋果，收縮的趨勢使它不斷產生造山運動和地震。這便是第二階段。

另一方面，由于熱核反應，大量的物質都被消耗，都被拋射開去，因此質量減少，并且逐漸冷卻，星球也就由盛到衰，以至死亡了。那些在高溫高壓下形成的重元素或大分子并不穩定，因此，巖石不斷風化，大分子進行分解，重元素逐漸蛻變，輕元素和小分子不斷從地面逸發，進一步減少星球的質量，到一定的時候，引力就不足以維持其內部的聯結，星球就將徹底崩潰，由小行星而塵埃，完成了一個周期。這是演化的第三階段。

由上可知，星球的演化系列可以分為三個階段：收縮階段、凝固階段以及崩潰階段。第一階段相當于恒星時期，第二階段相當于行星時期，第三階段相當于小行星和隕石時期。 每一個星球都經歷恒星、行星、 衛星以及隕星各個過程， 而從生到死進行一次循環。 我們的整個宇宙便是處于這個不斷的動態平衡之中， 當一個星球處于衰退和滅亡之時，另一個星球卻正在朝蓬勃地形成。

2、 太陽系的起源

很顯然，我們的太陽正處于第一階段， 地球處于第二階段，而月亮卻已進入第三階段。 在清楚了太陽、 地球以及月亮在年齡上的差別， 對于太陽系的起源問題便可以迎刃而解了.

在三十億年以前， 在宇宙中還沒有我們這個太陽的蹤影，地球還很年輕，還處于恒星時期，它的體積要比現在大千萬倍，它的質量與現在的太陽相當。在那時，地球獨霸一方，它的自轉影響著很廣闊的區域，而月亮只是它的眾多行星之一。那時的木星和土星正在劇烈地燃燒，它的衛星圍繞著它們公轉而成為兩個”太陽系”。這是兩個龐大的家族，比現在的太陽系還要旺盛，它們當時的行星正是現在的這些衛星。

過了大約二十億年以后，這些”太陽系”已經衰落了。它們的體積變得很小了， 它們的質量也所剩無幾， 恒星已停止了燃燒，自轉速度也變慢了。它們的行星都已經進入了晚年，有的行星還已經崩潰了、消失了。在這時，太陽的胚胎開始形成，在很大的范圍內發生體積的收縮，這樣就將原來的一些”太陽系”拉近了， 讓它們靠擾了。由于收縮的效應，這個新太陽的原始星云開始產生旋轉，從而拖曳著地球、木星、土星等一起運動。時至今日，木星、土星以及地球只好屈居行星之位了，而它們原來的行星也更加低人一等了—-被稱之為衛星。

那么，這種演化理論有什么事實根據嗎？實際上，關于各種天體的資料與證據都這種理論的結果完全相符。

例如，在物質構成方面，太陽正處于原始階段，氫和氦較多，并在進行熱聚反應，地球具有很多第二周期的元素和重元素，月亮、隕石等的成分更古老，風化得更厲害。太陽沒有固體外殼，地球的地殼平均厚度為70公里，而月亮卻幾乎成了一個實心固體球。假如不接受這個演化理論，那么，我們很難解釋，地球和月亮的重元素物質從何而來？地殼進一步加厚將變為什么？……

在運動狀態方面，由于一方面太陽要拖曳著地球等行星一起運動，而遠方則靜止不動，對其有著一個阻滯作用，因此拖曳速度隨半徑的平方根的而降低，即 V反比于半徑的平方根： ，或寫為

我們將V=2πR/T代入此式中， 化簡得：

這便是開普勒第三定律。

3、 地球的年齡

對于不同的星球，例如太陽、地球、月亮之間的縱向關系在上面已經得到了證明，不僅如此，星球之間的橫向關系也存在著令人吃驚的規律性：處于同一年齡的星球其性質和特點都相同，星球的大小、體積、自旋等都沿著一個方向有規律的變化，也就是說，當兩個星球的某一個特性相同時，則其它所有的性質都類似！

我們知道，星球在演化的過程中有兩個主要的效應：一是在引力作用下逐漸收縮，二是不斷地向外拋射物質。因此，在演化中，都是一個體積縮小、密度增大、質量減少的過程。在體積、密度、質量和年齡四要素中，只要我們知道一個要素的大小，便可以推知另外三個要素的大小。例如，體積小，那么必定密度大、質量小、年齡老；反之亦然。是否如此呢？例如，太陽系中有兩類行星，類木行星的體積較大，但密度較小，質量較大，因此也比較年青，類地行星體積較小，但密度較大，質量較小，因此類地行星相對年老。其中，木星和土星的質量最大，體積最大，密度最小，因此它們也最老。太陽系行星的體積、質量、密度三者的具體數據如下（其中，直徑是以英里作單位，質量以地球作單位，密度以水作單位）：

進一步地，幾乎所有的特征都符合這個年齡序列。下面再略舉幾例：

3.1、 地質構成 木星和土星以輕元素為主，而類地行星則含Fe較多；木星和土星被氣體廣泛包圍；地球上還存在著1個壓力的大氣層， 而月亮上幾乎沒有大氣。木星和土星是氣體外殼， 地球已形成固體外層， 正在進行廣泛的火山瀑發， 而火星和月球則殘留下無數的火山坑.

3.2、 衛星數目 每一個行星都經歷過恒星階段， 都曾經有過自己的”太陽系”， 但隨著年齡的增大， 其原來的”行星”---即現在的衛星逐漸崩潰和消亡， 行星的年齡越老， 則殘存的衛星數目越少。木星和土星年紀最輕， 因此，木星有13顆衛星， 土星擁有十顆衛星， 比木星和土星體積較小即較年長的天王星有五顆衛星， 海王星有兩顆衛星，另外， 類地行星中的火星只有兩顆，地球只有一顆，而體積最小的也是最老的水星和金星卻一顆衛星也沒有！我們可以想象到，當木星和土星也達到地球這樣的年齡時，它的衛星大多數也已崩潰和消失。

3. 3、 自轉速度 在收縮的時候，星球自轉的速度會逐漸變快，就象一個花樣滑冰的運動員在旋轉的時候突然把張開的雙臂收攏，轉速便加快了。因此， 體積越小，年齡越大，則自轉速度越快。例如，太陽大約每二十七天轉一周，而類木行星自轉的周期都大大加快，都在十個鐘頭左右：土星9小時50分，木星10小時14分，天王星10小時40分，海王星15小時40分。

4、 千奇百怪的天體

在恒星時期，也就是演化的初級階段，星球的變化規律也同樣是體積縮小、密度增大、質量減少、表面積逐漸減小，但同時，由于恒星是一個燃燒的火球，它的變化和所提供給我們的資料就更加豐富多彩。這就導致了現代科學異想天開地創造出許多千奇百怪的天體。

首先，我們注意一下恒星的溫度和光度的變化規律。一般地，原始星云溫度極低，由于收縮和核反應，使溫度很快升高，過了鼎盛時期，由于燃料消耗殆盡， 溫度就逐漸下降，直至冷卻為一顆不發光的行星。相對應地：體積由大至小、光度由紅而白再暗。所以恒星的演化系列應該是：紅巨星------主序星------白矮星-----暗星。

另外， 由于恒星處于激烈的燃燒階段， 恒星內部所產生的大量熱必然要透過表面輻射到太空中去。如果能量不能及時擴散出來，這種熱積蓄到一定的程度， 便會高溫爆發而噴射出來，這在太陽上就表現出耀斑和日珥。同時，這些噴發出來的高溫物質發射出強烈的X射線和射電波。不僅太陽如此，其它恒星也都會經歷這一階段，都會產生高溫爆發，不過恒星的演化越到后期，表面的粘滯性越大，對流越不易進行，這種熱爆發的周期越來越短。我們所接收到的射電波的周期也越來越小，這便是所謂的”脈沖星”。

當進一步演化，天體開始冷卻，在表面形成了一層較硬的外殼。這時，內核反應所放出的大量的熱更不易發放出來，高溫爆發也成為一件困難的事情。但由于能量的積蓄，終于一天火山爆發了！巨大的能量突然沖破外殼，大量高溫物質猛烈射出，在宇宙中光芒四射！因此，在原來一顆星也看不到的地方，居然有一顆星亮了起來，且毫不費力就可以看見！不過存在的時間只有半年左右，這類天體就被稱作”新星”。

以上便是現代科學中幾乎所有千奇百怪的天體。進一步的演化，星球的溫度進一步降低，固體外殼逐漸加厚，而熱核反應幾乎停止，這就使得星球相對平靜，再沒有全球性的高溫爆發，而只有局部性的火和地震。這便進入了行星階段。

5、 星球的歸宿

地球和月亮的早期是一個燃燒的火球，那時只有輕元素，而后在高溫高壓下合成了重元素。 但是在裸露的地殼上，這些重元素將很不穩定，巖石和礦物逐漸分化，重元素和大分子則不斷蛻變和分解，成為小分子而上升至空中，這便是大氣的成因。

進一步演化的結果，使得質量更小，吸引作用更弱，這時不僅單個的巖石或者分子、原子不穩定，甚至由于質量太小、萬有引力太弱，整個星球都失去了相互結合的能力，處于崩潰的邊緣。到一定的時候，就象巖石風化為土壤一樣，大的行星也會崩潰成無數的碎片，這便是我們通常所說的小行星。

我們收集到的隕石可分為三類：鐵質隕星、石質隕星與石一鐵隕星。鐵質隕星平均含鐵90%、鎳8%以及另外一些元素，石質隕星具有完全不同的成份：主要是氧占30%，鐵占24%，硅占48%，鎂占14%，其余便是些微量元素。石一鐵質隕星的各種含率則介乎上述兩種主要類別之間。隕星存在著這些重元素，說明曾經經歷過象太陽一樣的高溫高壓階段；之所以存在著與地球相若的兩種巖石，說明它們是來自以前的崩潰的”地球”。不然的話，如何解釋？這些重元素從何而來？ 兩類巖石為何為異？

這樣， 一個星球便走完了自己的一生。

從此，在宇宙中再沒有任何令人迷惑不解的天體了。那些千奇百怪的天體， 原來都是一個完美和諸的系列！太陽、地球、月亮等等只是年老者、年中者、年幼者偶而走到一起了，我們沒必要再去為”太陽系的起源”而大費腦筋、想入非非了！一個星球在消亡，另一個星球卻在成長，整個宇宙處于一種動態平衡，讓上帝創世說、雞蛋爆炸說都見鬼去吧！