第一篇 宇宙诞生之谜

宇宙的诞生

21世纪到了，世纪更替，千年狂欢，但人们并没有忘记那些长期困扰人类的疑问。人们渴望通过找寻这些问题的答案，并以此来更多地了解大自然。

宇宙是永恒不变的吗？宇宙有多大？宇宙是什么时候诞生的？宇宙中的物质是怎么来的？关于宇宙的疑问太多了，人们从远古时代就提出了许多诸如此类的问题。

当人类第一次仰望苍穹，看到了广阔无垠的天空和闪闪发光的星星，不禁想知道这一切究竟是怎样产生的。各个民族、各个时代都有种种关于宇宙形成的传说。不过那都是建立在想象和幻想基础上的优美的神话故事。在今天，科学技术的日益发展，使人类有了强大的认识自然的工具，但关于宇宙的成因却一直没有定论，都还处在假说阶段。人们总结了一下，大致有以下几种假说。

第一种假说是“宇宙永恒论”。这种假说认为，宇宙并不是动荡不定的，宇宙中的星体、星体的数目和分布以及它们的空间运动从开天辟地时开始，就一直处于一种稳定状态，宇宙是永恒的。持这种假说的天文学者把宇宙中的物质分成了恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等几大类，认为在大尺度范围内，这些物质处于一种力和物质的平衡状态。也就是说，一些星体在某处消逝了，另一些新的星体一定会在另一处产生。宇宙在整体范围内是稳定的，即使发生了变化，也只是局部的变化。

第二种假说是“宇宙分层论”，这一观点认为宇宙的结构是分层次的，恒星是一个层次，恒星集合组成星系是一个层次，若干个星系结合在一起组成的星系团是一个层次，一些星系团再组成超星系，成为一个更高的层次。

第三种假说就是到目前为止许多科学家都比较赞同的“宇宙大爆炸”理论。这一观点是由美国著名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。他们认为，大约在200亿年以前，我们今天所看到的天体物质都集中在一起，构成一个密度极大、温度高达100亿℃的原始火球。这个时期的天空中，到处充满了辐射，恒星和星系并不存在。后来因为某种未知的原因，这个原始火球发生了大爆炸，组成火球的物质被喷发到四面八方，并逐渐冷却下来，密度也开始降低。爆炸发生2秒钟之后，质子和中子在100亿℃的高温下产生了，随后的11分钟之内，自由中子衰变，进而形成了重元素的原子核。大约1万年以后，氢原子和氦原子产生。在这1万年的时间里，散落在空间中的物质开始在局部联合，这些物质凝聚成了星云、星系的恒星。大部分气体在星云的发展中变成了星体，因受星体引力的作用，其中一部分物质变成了星际介质。

此后，科学家建造了太空望远镜，并以“哈勃”命名，希望能够借它来确定哈勃常数。哈勃常数是以“哈勃”命名的宇宙膨胀率，多年以来成为宇宙中最为重要的数字。哈勃常数的物理意义就是星体互相抛离的速度和距离之比。常数数值越大，表示宇宙扩张到今天的大小所需的时间就越短，宇宙就越年轻。哈勃常数与宇宙现在的年龄有关，涉及宇宙的过去，还将决定宇宙的未来。宇宙有一个开始，是否一定会有一个结束？宇宙产生于“无”，是否最后的归宿也是“无”呢？

从一开始，人们就围绕哈勃常数展开了激烈的争论。按照哈勃本人测得的数值可以推算出，宇宙的年龄约为20亿岁，但是地球就有40亿岁，这显然是不可能的。很显然，宇宙应该比在它其中的星球诞生得更早。科学家们自20世纪70年代开始，不断地采用各种手段测算哈勃常数，并得出了不同的结果。但是人们从这些数值出发，推算出的宇宙年龄却是大相径庭的。

科学家们一方面围绕着哈勃常数展开喋喋不休的争论，而另一方面，科学家们对某些星体年龄的测定却更为准确。现阶段，天文学家们已经测知，银河系中一些最古老的星系的年龄约为160亿岁。如果是这样的话，大爆炸只能在160亿年以前发生，而根据科学家们最近用哈勃望远镜得到的一些观测结果分析，宇宙的年龄约为120亿岁。这个结论证明：宇宙确实比存在于它其中的古老星系更年轻。

如果测算结果是正确的，那么只能说明原先的假设出现了错误，宇宙可能不是从爆炸中诞生的。

宇宙的年纪这么“小”，再度让自己的身世在人们眼中变得神秘起来。

1999年9月，印度著名天文学家纳尔利卡尔等人对大爆炸理论发起挑战，并提出了一种新的宇宙起源理论。他们把自己的研究成果命名为“亚稳状态宇宙论”，这是纳尔利卡尔和另外3名科学家共同提出的新概念中最重要的观点。

他们认为，宇宙不是由一次大爆炸形成的，而是由若干次小规模爆炸共同形成的。这种新理论认为，宇宙在最初的时候是一个巨大的能量库，被称为“创物场”，而大爆炸理论所描述的是没有时间和空间的起点。在这个能量场中，接二连三的爆炸逐渐形成了宇宙的雏形。此后小规模的爆炸还在不断地发生，导致局部空间的膨胀。局部膨胀时快时慢，综合在一起便形成了整个宇宙范围的膨胀。

以前，人们认为宇宙在时间上是无始无终的，在空间上是无穷无尽的，是无限的。但是在观测中人们发现，宇宙一直在膨胀，只不过是速度慢了下来，这就形成了一个全新的宇宙有限观，这一观点几乎将宇宙无限的旧观念完全代替了。宇宙学家根据观测，推算宇宙在超空期中的一个小点上爆炸，先膨胀再收缩，到最后死亡消散，大约要经过800亿年。现在大约只过了160亿年，宇宙间的一切在以后的600亿年中将逐渐向中心一点集拢，当时空都到了尽头，宇宙也就不复存在了。就像超巨星在热核燃烧净尽，引力崩溃，所有物质瞬间向中心收缩，形成我们至今仍不可见的黑洞一样，成为存在而不可见的超物质，这也许就是宇宙死亡的模型。

宇宙为什么在不断地膨胀

中国古代有盘古开天的神话故事，古代西方国家有上帝创造世界的传说，这些都是人们关于宇宙诞生的想象。在科学界，科学家们把观测所及的宇宙称为“我们的宇宙”。科学家们通过观测发现了一个惊人的情况：我们的宇宙正在不断地膨胀。

美国天文学家斯莱弗早在1912～1917年期间用口径60厘米的望远镜在洛韦尔天文台观测天体时，出乎意料地发现，除了仙女座大星云和另一个星系正奔向我们之外，在他研究的15个星系中有13个星系都在离开我们，因为这13个星系的光谱中都发现了红移。这些星系退行的速度平均每秒达600多千米。

哈勃在几年后用2.5米口径的望远镜观测天体，证明了许多星云属于银河系以外的天体系统。在这之后，哈勃在1929年又发现了“哈勃定律”，这一定律的提出震惊了世界，并迅速为世人所熟知。

作为验证宇宙膨胀工作的开始阶段，“哈勃定律”所涉及的星系的数目、视向速度和距离都很有限，还必须做更多的观测工作来进一步核实“哈勃定律”。哈勃与他的同事哈马逊密切合作，开始了研究观测工作。哈勃和哈马逊于1931年联名发表了一篇文章，这篇文章扩充了观测资料，并进一步肯定了“哈勃定律”。

对于“哈勃定律”的含义以及星系都在退行的问题，人们一直都迷惑不解。星系愈远退行速度愈快这一奇怪现象也让科学家们难以理解。宇宙学家们回顾了历史，并对自爱因斯坦相对论问世以来的这段时期进行了认真分析，终于找到了问题的答案。

人们注意到，荷兰天文学家德西特早在1917年就证明了一项由爱因斯坦在1915年发表的广义相对论得出的推论，即宇宙的某种基本结构可能正在膨胀，其膨胀速率恒定。

在弗里德曼宇宙模型的基础上，比利时天体物理学家勒梅特对哈勃观测到的河外星系红移作了解释，认为红移是宇宙爆炸的结果，因而得出了宇宙膨胀的结论。勒梅特对宇宙膨胀进行了详细的研究，认为膨胀总是从一个特殊的端点开始的。于是，他进一步提出宇宙起源的设想，认为宇宙起源于一个“原初原子”。后来人们常常称其为“宇宙蛋”。由于这个宇宙蛋很不稳定，结果在一场大爆炸中，宇宙蛋碎裂成无数碎片，逐渐演变成为千千万万个星系；最初这场宇宙大爆炸在100多亿年后，就留下了现在的星系退行现象。

那时，勒梅特的这种宇宙膨胀理论还没有经观测证实，科学家们都非常吃惊和怀疑，并对他的理论不屑一顾。后来，英国著名的天文学家爱丁顿提请科学家们注意勒梅特的宇宙膨胀理论，并为此专门写了一篇文章。直到这时，人们才开始关注勒梅特的理论。

1930年，根据勒梅特的“宇宙蛋”理论，爱丁顿开始对河外星系普遍退行进行解释。他认为星系的退行是由于宇宙的膨胀效应，而“哈勃定律”的发现恰好揭示了宇宙正在膨胀，为人们理解宇宙膨胀效应提供了理论基础。

宇宙膨胀现象的发现可以帮助我们弄清许多问题，比如“夜晚天空为什么是黑的”。我们的宇宙和它所具有的恒星星系等都是有限的，由于这些有限的天体距离地球十分遥远，它们发出的光线十分微弱，所以夜晚的天空是黑的。简单地说，夜黑是宇宙膨胀造成的结果。

宇宙到底有没有尽头

宇宙究竟有没有尽头呢？每当人们翘首仰望茫茫夜空，看着一望无际的宇宙，总要提出这样的疑问。

在太阳周围，有地球、金星、火星、木星等大小不同的8个行星在不停地运转，这些行星组成了太阳系。那么，在太阳系以外，又是一个怎样的世界呢？那个聚集着约二亿颗像太阳一样的恒星，又形成了一个宇宙，这就是银河系。银河系的形状像面凸镜，镜头的直径为10万光年，中心部分厚度为1.5万光年。一光年就是每秒钟速度为30万千米的光，用一年时间到达的极其漫长的距离。因此，光若从银河系宇宙的一端出发，需不断地飞驰10万年才能到达它的另一端。这是人类无法想象的一个距离。

那么，如果飞出银河系又会到达什么地方呢？在那里，有无数像银河系一样的宇宙，叫做星云。与银河系邻近的一个宇宙称为仙女座流星群，这是个和银河系大小、形态大致相同的宇宙体系，约聚集着2000亿颗恒星。如果能画出一个20亿光年的大球，那么其中就容纳了约30亿个星云，这些无数的星云聚集在一起，形成一个大宇宙系。那么，这个大宇宙系有没有边缘呢？我们能不能看到这个大宇宙之外的东西呢？

1929年，美国的科学家哈佛尔根据常年观察发现了一个奇异的现象：所有星云正离我们越来越远。离我们约2.5亿光年的发座星云正以每秒6700千米的速度离我们而去，5.7亿光年外的狮子座星云正以每秒19500千米的速度前进，此外还有12.4亿光年的牵牛座星云以每秒39400千米的惊人速度渐渐远离我们。

通过上述情况可以预见，如果这种情况持续下去，星云到达100亿光年的彼方，它们的速度将达每秒30万千米，这和光的速度相等。这种情况产生的结果是：所有星云的光永远照射不到我们的地球上来了。因此，100亿光年的彼方将是我们所能见到的大宇宙的尽头。前面还有星云，但是，由于光无法到达，我们也就无法观测了。

当然这只是一种关于大宇宙的推测，毕竟谁也没有见过大宇宙。关于大宇宙还有其他不同的解释。有人认为，大宇宙呈气球形，它像气球一样不断膨胀，其中有些星云随之离我们远去。但到一定的时候，气球又会缩小，星云也会随之接近我们。有的人认为大宇宙是马鞍形，其内部结构不断地朝着鞍的4个边缘方向扩展。按照这一解释，在遥远的将来，星星将逐渐远离，夜空变得黑暗一片，再也看不到星星了。还有的人认为大宇宙是永恒的，虽然它会无限地扩展，但在扩展了的空间还会产生新的星球，大宇宙再怎样膨胀，还会增加新的星家族，这样大宇宙空间不会荒寂了。

宇宙到底有没有尽头呢？按照目前的天文测量水平，科学家还无法给出确凿的答案。宇宙的尽头，或许是人类永远也接触不到的空间。

宇宙末日会不会来临

根据宇宙的大爆炸学说可知，宇宙产生于200亿年前，而且在不断膨胀。这使得人们不禁要问，宇宙要膨胀到何时，宇宙的归宿是什么样呢？

宇宙间的万物生生死死，变化无穷。但宇宙永恒、无始无终。然而，宇宙寿命究竟是多少岁？科学家试图破解这个谜团。

宇宙物质的运动是循环衍生的（生命只是物质运动的一种形式）。据计算，任何恒星经过100万亿年都会与另一颗恒星接近一次。这样恒星周围的行星就会被撞出而流离失所。这时，90%的恒星逃离星系，剩余者则形成一个大黑洞。

说到宇宙的年龄，人类不能再用通常的尺度，不是用百万年，而是用亿年为单位。但对宇宙的年龄，科学家们只是在推测和估算，还没有找到一种绝对准确的方法。所以科学家们采用各种方法来取得能够接近真实的结果。用同位素年代法测量地球、月球和太阳年龄是一种好方法。经测定，地球年龄为40亿～50亿年，月球年龄为46亿年，太阳年龄为50亿～60亿年。运用这种方法测定宇宙年龄，天文学家布查测定的结果为120亿年。球状星团测定法是根据恒星演化理论来测算恒星年龄的一种方法，利用该法求得的宇宙年龄为80亿～180亿年。但是，人们对恒星进行观测发现，最老的恒星年龄约200亿年，因此，180亿年的年龄是不够的。那么，宇宙的年龄到底是多少呢？

哈勃常数测定法是基于宇宙膨胀的观测事实确立的。在一个不断膨胀的宇宙中，测定膨胀速度可通过红移量的测量来获得。测出邻近星系与地球的距离，再由此标定红移与距离的关系，就可求得宇宙的年龄。由此可知，关键是测出邻近星系与地球之间的距离。测量地球与邻近星系之间距离的方法有两种，但两种方法最终求得的宇宙年龄都在100亿～200亿年之间，这就是宇宙存在的年限。

不少科学家对宇宙寿命为100亿～200亿年之间的理论提出了异议。英国著名物理学家斯蒂芬·霍金认为，宇宙将无限膨胀下去。按霍金的说法，宇宙始于悬浮在一片没有时间的真空的豌豆大小的极密物体。简而言之，宇宙有始无终。

宇宙到底有几个

一次大爆炸已经使我们很迷糊了，有一些科学家还要给我们宇宙的诞生“增加”一次大震荡，并且给我们的宇宙找到了一位孪生兄弟，使它免于孤独。

英国剑桥大学和美国太空望远镜协会的科学家有了一种宇宙形成的新理论，他们正在努力完善这种理论。这一理论认为，大爆炸是发生在另外一次大震荡之后，这就是说，可能还有一个看不见的宇宙与现有的宇宙共存。

由美国普林斯顿大学的保尔·斯坦哈特教授提出的这一理论被称为“M论”，它主要研究宇宙大爆炸发生前的事件和时间。在该理论所提供的模型中，宇宙共有十一维空间，其中六维因绕成微小丝状而可忽略不计。宇宙在大爆炸之前的“和平年代”里是由两个四维平面构成的，其中一个平面是我们今天的宇宙，另外一个是“隐藏”的宇宙。这一“隐藏”宇宙随机波动，渐渐发生形变并接近我们的宇宙。它“溅”入我们的宇宙时，撞击引起了大爆炸，那些能量在大爆炸中转化为现在宇宙的物质和能量。我们的宇宙和一个“隐藏”的宇宙共同“镶嵌”在“五维空间”中。我们的宇宙早期发生的大爆炸，是源自这两个宇宙发生的一次相撞事故，我们宇宙中的物质和能量就来自相撞产生的能量。

中国科学院北京天文台原台长李启斌教授的看法是，这一学说将开创一个宇宙起源研究的新局面。在物质世界各种规律中，宇宙的起源起着决定性的和纲领性的作用。在越来越多的实际天文观察证据的支持下，“宇宙大爆炸”这一种关于宇宙起源的理论如今已被科学界普遍接受。

李教授说，新理论开创性地运用了物理学的新理论“超弦”。此前“宇宙大爆炸”理论运用的是爱因斯坦的广义相对论。李教授说，在他给中小学生作报告的时候，对宇宙的起源问题的提问，仅次于“外星人”。这一难题的最终破解不仅是科学界的一件大事，也是一个很大的哲学新发现。

人们相信这一理论能解释宇宙为什么膨胀及如何膨胀等有关宇宙的重要细节，其研究结果将可能告诉人们150亿年前大爆炸发生前宇宙是个什么样子。目前，这一仍处于研究阶段的理论已引起了天文学家的广泛关注。

寻找宇宙的中心

从古至今，人们每天都能看见太阳东升西落，好像太阳在围绕地球运转，这自然会让人们产生地球位于宇宙中心的想法。后来，这种观点被日心说推翻，它认为太阳才是宇宙的中心。那么宇宙的中心到底是什么？地球、太阳、银河系还是河外星系，更或者宇宙根本就没有中心？其实很久以前就有人思考过这个问题，人们通过大量的观测工作记录了许多测量数据，并根据这些数据形成了一些观点和看法，但到目前为止还未形成一个系统的具有说服力的学说。

早在公元90～168年，古希腊学者托勒密就建立起了世界上第一个完整的地心宇宙体系。他在总结前人的观点和测量数据的基础上，特别是针对那时关于行星的观测结果，提出地球处在宇宙的中心静止不动这一说法。恒星均位于被称做“恒星天”的固体球壳上，其他的天体如太阳、月亮、五大行星等都沿各自的轨道绕行在地球周围，每颗行星都在一个小圆轨道上做匀速转动，人们将这些小圆轨道称为“本轮”。“本轮”的中心又在一个被称为“均轮”的大圆轨道上围绕地球匀速转动。这样，在以地球为中心的轨道上，“恒星天”和太阳、月亮、五大行星等各自做匀速运动。

就当时的科学状况而言，托勒密的地心说中许多内容是比较科学的。例如，托勒密在研究天体运动时，建立了新的几何学模型和坐标参考系。另外，他把恒星固定在被他称为“恒星天”的固体球壳上，俗称“水晶球”，至今人们还将这种假想的“天球”概念保留在天文观测上。但是，托勒密的理论是错误的。

中世纪期间，欧洲教会就是利用这个错误来维持统治的，使西方认为地球是宇宙中心的错误历史延续了1400多年。在这段时期，教会总是宣传上帝居住的极乐天堂是最高天堂，“上帝选定的宇宙中心是地球”。教会把地心宇宙观奉为神圣不可侵犯的真理。

但是，教会的统治并不能阻止人们探寻真理的脚步。

从14世纪中期开始，随着人类不断扩大生产活动、发展经济，社会需求提高了，一种新的文化潮流在欧洲兴起。15世纪，航海事业的发展促进了天文学的进步，为了正确导航，天文学家需要精确地观测和预报天体的位置。这时人们发现，采用托勒密理论计算出来的行星位置与实际偏差很大，因此他的理论显得非常不实用。

即使是这样，仍有一些人坚决地维护地心说理论，他们采取在“本轮”上再加“本轮”的方法来处理出现的偏差，若计算出来的行星位置仍与实际位置存在偏差，就再加上一个本轮，以此类推进行下去，直到不再有偏差存在为止。有时几颗行星的“本轮”数多达八十几个，而且某颗行星究竟应该被加上多少个“本轮”才合理，谁也无法确认。天文学由此陷入了尴尬的局面。

1543年，波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》一书中向传统的地心说提出了挑战，认为地球是一颗不断转动的普通行星，太阳才是宇宙的中心，其他的天体都围绕太阳运转。那么哥白尼是一个什么样的人，他的宇宙观又是如何形成的呢？

伟大的哥白尼于1473年2月19日诞生在波兰西部维斯杜拉河畔的托伦城。21岁时，哥白尼求学于欧洲最文明的国家，也就是当时文艺复兴的中心——意大利。

在意大利生活的10年当中，哥白尼深受当时文艺复兴思想的影响，例如他曾拜访过达·芬奇这位文艺复兴的代表人物。年长他20岁的画家兼科学家十分蔑视宗教神学，认为教会利用天堂来做买卖，而天堂全是虚构出来的。达·芬奇试图恢复一些古典哲学家的天文学说，主张宇宙的中心不是地球。和达·芬奇一样，意大利天文和数学家诺瓦拉也反对地心说，哥白尼经常和他在一起观测天象，探讨怎样改进“地心说”。当时，哥伦布发现新大陆的消息也将哥白尼创立新的天文学说的热情和勇气激发出来了。

哥白尼仔细阅读了各种古罗马和古希腊的哲学著作后，初步提出了“地动”的思想。这个在今天看来十分古老的科学见解在当时却显得很新鲜。

回到波兰后，哥白尼将全部的精力投入到天文学研究工作上。经过数十年的辛勤工作，他终于创立了新的宇宙结构理论。哥白尼认为，巨大的天球并没有动，人们看到的天球的运动只是一种表面现象。只是因为地球在自转，所以人们产生了错觉，认为天球在动。他大胆指出，地球不是宇宙的中心，地球只是绕着太阳在转，太阳才是宇宙的真正中心。

随着科学技术的发展，有人又提出一种新的观点，认为太阳仅是太阳系的中心，银河系也有中心，它周围所有的恒星也都绕着银河系的中心旋转，但是宇宙是没有中心的，即不存在一个中心，让所有的星系围着它转。这种观点可用宇宙不断膨胀的理论加以解释。因为在三维空间内，宇宙的膨胀一般不发生，只有在四维空间内宇宙才有可能膨胀。四维空间不仅包括普通三维空间的长度、宽度和高度，还包括时间。尽管描述四维空间的膨胀困难重重，但也许我们可以通过气球的膨胀来解释它。

假设宇宙是一个不断膨胀的气球，而星系遍布在气球表面的各个点上，我们人类就住在某个点上。此外还需要假设星系只能沿着表面移动而不能进入气球内部，或向外运动而不会离开气球的表面，在某种意义上我们被描述为一个存在于二维空间的人。假如宇宙不断膨胀，即气球的表面不断地变大，那么表面上的每个点的距离就会越来越大。其中，若以某个人所在的某一点为定点，这个人将会看到其他所有的点都在后退，而且距离他越远的点，其退行速度越快。

现在，倘若我们要寻找气球表面上的点的退行起点，那么我们就会发现它其实已经不在气球表面上的二维空间内了。由于气球的膨胀实际上是在三维空间内从内部的中心开始的，而我们所处的位置在二维空间上，所以我们无法将三维空间内的事物探测清楚。

同样的道理，三维空间内部不是宇宙膨胀的起点，而我们却只能在宇宙的三维空间内运动。在过去的某个时间，即宇宙开始膨胀的时候，或许是亿万年以前，虽然我们可以看到，可以从中获得有关的信息，而回到那个时候却是不可能的。所以说宇宙没有中心。

但这种观点同样无法解释所有的现象，宇宙到底有没有中心仍有待证明。

宇宙中究竟有多少个星系

宇宙中无数的恒星不是均匀分布在宇宙中，而总是聚集成星系——就像是人们总是聚集在城镇，而且星系之间空旷辽远。

我们所在的星系叫做银河系，它是一个由气体、尘埃和约2000亿颗恒星组成的巨大的旋转中的“转轮”。每颗恒星之间的距离大约有几十万亿千米，我们熟悉的太阳位于银河系的边缘。

当我们观察宇宙时，其实是透过银河系里的恒星往外看，就像是雨天里透过雨幕看风景。我们在夜空中看到的单颗星星都是银河系里的恒星。银河系是一个旋转星系，俯看就像是一个由恒星组成的巨大旋风。太阳和它的八大行星就位于从“旋风”中心伸出的一条旋臂上。太阳在旋臂里的运动速度是94万千米/小时，按照这样的速度，太阳需要大约2亿年的时间才能绕星系一周。

从侧面看去，银河系是中间厚边缘薄的碟子形状。如果天气晴好，我们可以看见夜空里有亮带延伸，那其实就是银河系的一部分。

如果能够走出银河系，我们就可以看到它的真面目：漆黑的背景上面布满了星系，就像漆黑的海面上，小岛都被点亮了。银河系再大，也只不过是宇宙中约1000亿个星系之一。虽然每个星系都由至少上百万颗恒星组成，但它们距离地球太遥远，以至于我们看到它们的光都很微弱。

一个普通的望远镜就可以让我们看到数十个星系；一架更好的天文望远镜能够让我们看到更多星系，甚至可以看到几个遥远星系中的恒星。

仙女座星系是距离银河系最近的星系，天气晴好时，我们甚至不需要望远镜就能看到它。仙女座星系跟银河系一样，也是螺旋星系。所有的星系中，有一半都是螺旋星系，像一个自旋的转轮。这些星系里有数不清的恒星，包括年轻的、年老的和中年的。

还有椭球形的星系——数十亿颗恒星组成的大球。有些星系是正球形的，有些是扁球形。椭球形星系中所有的恒星都围绕着中心旋转，像一群飞舞的蜜蜂。这些星系中的恒星年纪都比较大，许多是红巨星，所以椭球形星系往往都发出橙色的光。

还有其他形状的星系，有些像没有旋臂的漩涡（或者像照相机镜头），还有些没有特定的形状，所以叫做不规则星系。

星系看似平静，实际上充满了剧烈的自燃事件，强度绝不次于地球上的火山爆发和地震。例如，一次仍在持续的能量大释放中，从M87星系中心喷出的蓝白色高温气体喷流足有5000光年长。天文学家们认为，位于星系中心的黑洞能够吞噬气体、尘埃甚至整个恒星，它很可能就是星系上剧烈事件的根源。

星系之间也会发生碰撞，但因为每颗恒星之间的距离实在是太远了，所以当星系相遇时，恒星之间并不会相撞，它们通常会从彼此身旁飞驰而过。由于星系的体积太庞大，这种“碰撞”需要持续几百万年，而不是几分钟。但是专家们可以在电脑上模拟出星系相遇的情景，模拟的过程是可以迅速完成的，这样天文学家们就可以预言当两个星系相遇的时候是怎么样的，相遇之后又会发生什么事情。由于星系中恒星的运动就像夜晚天空中的航船，万有引力使它们彼此吸引。有些恒星离开原来的位置，从而使交织的星系的形状都发生扭曲。比如，当一个椭球形星系接近一个螺旋星系的时候，后者充满恒星的旋臂就有可能受到前者的影响而偏离原来的位置。

目前，有些天文学家猜想，今天的大型星系很可能是由很多小星系融合而成的。例如，两个螺旋星系合并起来就可能形成一个椭球形星系。因为在宇宙深处20亿光年附近（也就是那里20亿年前），天文学家们发现越来越多的小型星系和越来越多的大型星系。而且这些小星系大都没有规则的形状，既不是螺旋形也不是椭球形。天文学家们认为，10～100个这样的小星系融合在一起才能演变成像银河系这样的螺旋星系。

脉冲星是如何形成的

脉冲星是一种体积小、密度大、高速旋转的恒星，它在旋转的同时发出窄束无线电波，就像旋转的灯塔，只有它朝向我们的时候才能够检测到这些无线电波。所以从地球上看，这种奇怪的恒星发出的好像是脉冲信号。

脉冲星是一种中子星。有时，巨大的恒星会在激变爆炸中结束生命，而中子星就是这种爆炸的产物。

一个中等大小的恒星（如太阳）有上百万个地球那么大。而一个巨星或超巨星的直径是太阳的10～1000倍，中子星就是一个如此巨大的恒星塌陷为一个城市的大小之后形成的。这就是中子星的不同之处，它具有普通恒星的质量，但体积却小到难以想象的程度——一汤匙大小的中子星物质足有10亿吨重。

恒星爆炸后的残留物质会发生塌陷，塌陷时，它的重力越来越强，原子则被挤得越来越靠近。在一般情况下，原子之间会保持一定距离，因为原子中绕原子核运动的电子使原子间相互排斥。但在中子星中，电子受到强大的挤压离开原来的轨道，进入原子中心。原子的中心是原子核，由质子和中子组成，进入原子核的电子与质子发生反应，形成更多中子。最终，该恒星充满了中子，于是中子星就形成了。

科学家认为，中子星在人类发现它之前已经存在很长时间了。1967年11月，人类第一次发现它存在的迹象：英国的一个射电望远镜阵列发现了宇宙中一个新的无线电波源。

宇宙中有许多种无线电波源，比如说，在恒星间漂移的水分子和氨分子就会发出无线电波，这些无线电波可以被射电望远镜的碟形天线接收。

脉冲星发出的无线电波与其他无线电波都不相同。乔瑟琳·贝尔是一位研究生，当她偶然发现这些奇怪的信号时，她仔细研究了这些电波的特点，她惊奇地发现，这个无线电波源规律地发出无线电波——每次间隔时间是1.337秒。

贝尔的发现公之于众后，很多人以为她发现了地外文明建造的无线电信标机，但是几个月之后，另一个脉冲射电源被发现了。于是，科学家不再认为贝尔发现的是人造物体发出的无线电波。天文学家最终认定，这些无线电波源是恒星塌陷的产物，并将其命名为脉冲星。事实证明，脉冲星是中子星的一种。从此之后，成百上千的脉冲星陆续揭开了它们神秘的面纱。

不过脉冲星为什么会产生脉冲呢？科学家认为是因为其高速自转的缘故。所有的恒星都会自转，太阳自转一周需要近1个月。所有旋转的物体，当其缩小时旋转速度都会加快。想一想花样滑冰运动员，当他们做旋转动作时，慢慢地把手臂缩向胸前会让他们转得越来越快。对于塌陷的恒星也是同样的道理。一个城市大小的脉冲星可以每秒自转一周，还有转得更快的。

再来看看脉冲是如何形成的。脉冲星有强磁场，南北极附近的自由质子和电子沿着磁场线被扫射出来，当这些粒子加速时，就会放出能量光子——从X射线到无线电波。因此，脉冲星旋转时，窄束辐射闪出，就好像旋转的灯塔发出的光忽明忽暗。

宇宙中相互“残杀”的星星

前不久，美国天文学家就发现了这种互相吞食的现象。主角是两颗恒星，并且是一对双星，都已进入衰亡期，均属白矮星。这两个星球体积很小，可质量要比太阳大得多。经观测发现，这两颗星体靠得很近，彼此围绕着对方旋转运动。其中一颗大的恒星，在不停地吞吃比它小的那一颗。大恒星把小恒星的外层物质剥下来吸到自己身上来，自己变得越来越胖，质量和体积不断增大。而那颗被吞食的恒星，变得越来越小，最后只剩下一个光秃秃的星核了。

不止是星球之间存在着彼此吞食的现象，星系之间也在互相吞食和残杀。现在有一种理论认为，宇宙中的椭圆星系就是两个旋涡扁平星系互相碰撞、混合、吞食而形成的。有人曾经用计算机做过模拟实验：用两组质点代表星系内的恒星，分布在两个平面里，由于引力作用，星系内的恒星在一定的规律作用下相向而行，逐渐融合成一个整体。

加拿大天文学家科门迪通过观测还发现，某些巨大的椭圆形星系，其亮度分布异常，仿佛中心部位还有一个小核。他认为，这是一个质量较小的椭圆星系被巨椭圆星系吞食的结果。

但由于星系之间、天体之间距离都极为遥远，碰撞和吞食的机会很少，所以，要想证实以上说法是不是成立，还需要一段时间。