第一章（2）
在中國古代有“盤古開天辟地”的傳說，後人又對其作了進一步發揮，即盤古花了“萬八千歲”使“天去地九萬裏”。有意思的是，它采用了一種膨脹觀點來描述天地產生的情景。
在西方，認為宇宙的膨脹或演化似乎是不可思議的。《聖經》上講：“一代消逝了，另外一代降臨了，但地球是永恒的……過去是什麽，將來還是什麽；過去被做成什麽樣，將來還是什麽樣。世界上沒有任何新的東西。”這種思想對西方的影響可謂至深、至遠。
說它的影響深遠，並不誇張，就連愛因斯坦也未能例外。愛因斯坦在發表廣義相對論之後，同荷蘭物理學家德西特一起把它應用到宇宙研究上。研究結果表明，宇宙是動**不止的，要麽膨脹，要麽收縮。為此，愛因斯坦修改了自己的理論，使宇宙重新“靜”下來。這使他鑄成大錯。他曾不無遺憾地談到，這次失誤是“我一生中犯的最大錯誤”。
俄國科學家費裏德曼計算的結果表明，宇宙可能周期性地收縮和膨脹，也可能無限地膨脹下去。比利時天文學家勒梅特則認為，我們的宇宙原來裝在一隻“宇宙蛋”中，由於它的突然爆炸才逐漸形成現在人們觀測到的宇宙。
在勒梅特的理論提出後不久，美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上1．5米和2．5米直徑的天文望遠鏡發現宇宙是在膨脹著的。
宇宙會永久地膨脹下去嗎?這個問題並不容易回答。為此人們進行了大量的觀測與研究。
能使宇宙中止膨脹的是引力，但它要達到一定的量。能否達到這個量，要看宇宙物質的平均密度能否達到一個量(臨界密度)。可是，如果宇宙中存在著大量的“暗物質”，其平均密度就難定了。
20世紀80年代，前蘇聯科學家發現一種叫作中微子的基本粒子質量不為零。如果它得到確認，宇宙物質就會超過臨界密度，宇宙膨脹就會中止。
宇宙年齡測定也是宇宙膨脹與否的一個指標，但宇宙年齡測定的難度很大。
此外，還有一些方法可以檢測宇宙演化是繼續膨脹，還是將要收縮，但是，無論哪一種方法都還不能提供絕對的根據。
宇宙歸宿之謎
根據最流行的宇宙學理論，我們的宇宙產生於200億年前的一次大爆炸，宇宙的膨脹已持續至今，現在的觀測表明，膨脹的涑度已有減慢的趨勢。如果膨脹速度幾乎沒什麽變化，它就是一種開放的宇宙。如果膨脹最終要停下來，並開始收縮，它就是一種閉合的宇宙。
恒星終歸難逃死亡的厄運，那麽宇宙的命運又是否會一樣?宇宙論學者相信我們的宇宙有三種可能的歸宿，而關鍵就係於宇宙所有物質的平均密度。
第一種情況是宇宙所包含的物質太少，引力無法遏止宇宙繼續膨脹，結果宇宙會永無止境地膨脹下去，我們稱這個宇宙為“開放宇宙”；第二種情況是宇宙擁有足夠的物質，使膨脹的速度逐漸降低，並最終在某一時刻將膨脹逆轉為“大壓縮”，這種宇宙稱為“封閉宇宙”；第三種情況介乎兩者之間：宇宙物質的平均密度剛好等於“臨界密度”，這時候，宇宙會繼續保持膨脹的狀態，不過膨脹的速度會隨時間而逐漸減慢，我們稱這種宇宙為“平坦宇宙”。
換言之，如果我們知道宇宙的平均密度，就可以估計宇宙的未來。然而，天文學家發現可見宇宙的平均密度隻有臨界密度”的百分之一。這意味著我們的宇宙是一個“開放宇宙”。不過現時較為天文學家接受的“暴脹宇宙論”卻預測我們的宇宙是平坦的，即平均密度應剛好等於“臨界密度”。因此，如果宇宙的平均密度隻有“臨界密度的百分之一，就等於“暴脹宇宙論”需要作出重大修正。況且，愈來愈多證據顯示，我們的宇宙到處充斥著神秘的“黑暗物質”。這些“黑暗物質”既不發光發熱，也不會吸收任何電磁輻射，我們隻能從它們的重力對周圍星體造成的影響上，才能間接偵知它們的存在。
天文學家相信，隱藏在星係暈中的“黑暗物質”部分可能包括已死亡的恒星(例如白矮星、一些未能成為恒星的棕矮星、其他星係的行星，甚至是黑洞)。至於在廣闊星際空間的“黑暗物質”，極有可能是一種“弱相互作用粒子”。其中，充斥著整個宇宙、靜止質量接受零的中微子，以及由粒子物理學中的超對稱理論所預言的“光超子’’及“軸子”，都有可能是“黑暗物質”。
如果我們的宇宙真是一個“封閉宇宙”，那麽它最終會結束膨脹。宇宙開始收縮之後，宇宙背景輻射的溫度開始上升，星體逐漸熔解蒸發成氣體。黑洞會吸收這種氣體，並且相互結合成為巨大的黑洞。在“大壓縮”前的一刹那，所有黑洞很可能合並加歸至時空點，甚至引發另一次大爆炸，宇宙再一次誕生。有些天文學家把這種宇宙稱為“衝動的宇宙”。
如果宇宙是開放的話，情形將會更為有趣，因為有充裕的時間讓很多怪異的現象產生。宇宙不斷膨脹，物質變得愈來愈稀薄，在100萬億年之後便不能再產生新的星體，恒星亦因耗盡燃料而喪失光輝，宇宙開始變得黯淡無光。根據現時仍在發展階段的“統一場論”，10年後的質子衰變開始上演。由於質子是構成星體的基本成分，質子衰變之後，宇宙隻剩下伽瑪射線、中微子、電子、正電子和黑洞。再過{100}年，連最巨大的黑洞也蒸發殆盡，最後整個宇宙隻剩下電子和正電子，在仍舊不斷膨脹的空間裏閑**遊離。)宇宙是閉合的還是開放的，這取決於宇宙物質的平均密度值(約10{-31}克／厘米3)，它比臨界值(5×10{-31}克／厘米3)要小，因此宇宙是開放的。但考慮到大量的暗物質，寧宙也可能是閉合的。假如宇宙是開放的，那麽一般來說，恒星燒完之後，其結局有三種：白矮星、中子星和黑洞。這取決於恒星燃盡之後的剩餘質量。
根據觀測可知，宇宙中許多恒星已死亡了，但也有不少新生的恒星。形成新恒星的氫物質漸漸少了，死星就多於新產生的星。有人計算，100萬億年之後，所有恒星都進入晚期，星星不發光了，隻是還發出些餘熱，並使自身溫度不斷下降，這時的生命就滅絕了。
宇宙物質的運動並未休止(生命隻是物質運動的一種形式)，據計算，任何恒星約過100萬億年都會與另一顆恒星接近一次。經過1億億年，一顆恒星會發生類似的接近100次。這樣恒星周圍的行星就會被撞出而流離失所。
兩顆恒星相撞的機會也有，但機會較小。相撞時，一顆恒星的運動能量被另一顆恒星獲取，而獲取運動能量的恒星就會脫離星係的吸引逃離出去。這樣的情況大約發生在100億億年後。這時，90％的恒星逃離星係，剩餘者則形成一大黑洞。
新的粒子理論也同宇宙的結局密切相關。新理論告訴我們，原子核內的質子可能不是永恒的物質，它的壽命是1億億億億年。如果真是這樣，經過1億億億億年後，隻剩下幾種基本料子和黑洞了。經過10{100}年後，連黑洞也“蒸發”幹淨，就剩下幾種粒子了。
這就是宇宙的結局。也就在這時，宇宙的收縮開始了。
當然，這還不是唯一的結論，還有別的理論描述字宙的命運。宇宙的歸宿，正如愛因斯坦所說的，“像一團巨大的永恒的謎出現在我們的麵前”。
宇宙可能存在未知光源
日本天文學家最近發表一份報告稱，觀測到了90％以上的恒星係發出的光。該報告稱，他們觀測到的宇宙中恒星係光的總量僅相當於衛星等其他手段觀測到的宇宙亮度的1／2或1／3，這說明宇宙中可能還存在著未知的光源。科學家們認為，這些未知光可能來自未知粒子的分解，也可能是由宇宙誕生初期的未知現象所產生的。
宇宙中最古老光線
一顆用於探側宇宙中最古老光線的航天器，從美國肯尼迪航天中心發射升空。這一探測器拍攝到的照片將幫助科學家研究宇宙的確切年齡、內容、形狀以及宇宙的命運。
這一探測器名為“微波各向異性探測器” (MAP)，價值9500萬美元，可以捕捉大爆炸之後的餘輝。科學家認為，宇宙起源於100億至170億年前的一場大爆炸，自此一直在膨脹。大爆炸後的餘輝是宇宙中最古老的光線，又被稱為“化石光”。
由於宇宙膨脹“拉長”了光線的波長，因此“化石光”以微波形態存在。通過捕捉大爆炸餘輝，MAP將為科學家提供大爆炸發生40萬年之後宇宙的圖片。
字宙可能變成果凍狀
歐洲一位物理學家指出，宇宙隨時都可能變成一種果凍狀，在這種狀態下，所有的物質都會分解成一堆混亂的原子。
他說，“超對稱性”理論認為，我們看到的每一個粒子都有一個較重的“影子夥伴”，後者與前者的屬性相似，但並不完全一致。問題是宇宙在數十億年前的“大爆炸”中誕生後，其溫度的不斷下降，可能使這些粒子運動的速度減慢並使它們變成果凍狀。
他說，這種情況的出現將使宇宙蒙受滅頂之災，因為它會阻斷使物質結合在一起的能量。
任何已知的物理學法則都將不再起作用：光會停止傳播；電也不再活動；組成宇宙及其“居民”的原子會分解。
但幸運的是，“出現這種情況的可能性極小”，隻有1300萬的平方分之一。
神秘的金剛石
金剛石一直被人們視之為“礦石驕子”。早在5000年前，人們就已經知道有金剛石了，在《聖經·舊約》的《出埃及記》和《以西結書》中，對金剛石那迷人的光澤讚歎不已；印度的古代傑作《吠陀經》、《刺馬耶耶》和《摩嗬波羅多》，更是對金剛石那奇異的暈色嘖嘖連聲。在希臘語中，“金剛石”一詞就是“不可戰勝”、“不可摧毀”的意思。古代的人們以其充滿熱情的想像力，認為金剛石的非凡性質是一切自然創造物中最完美無缺的表征。一塊晶瑩的石頭竟然有那樣出奇的硬度和耐久性，人們感到不可思議，它那閃爍出迷幻異彩的本領尤其令人神往。世界上許多民族更是奉它做自己的神靈，並且冠以極其崇榮的頭銜，尊之為“寶石之王”!
然而，關於金剛石的化學成分，以及它的出處，一直是科學界長期爭論不休的問題。
曆史上一些知名科學家幾乎都揣測過金剛石那些撲朔迷離的化學成分。古希臘大哲學家培多克利斯說金剛石是由4種元素(土、氣、水、火)組成；而按照印度科學家的說法，它構成的要素是5種，即土、水、天、氣和能。1704年，牛頓對此作了係統的研究，指出金剛石的可燃性。而羅蒙諾索夫更預言，金剛石之所以非凡堅硬——乃是由於“它是由緊密聯結的質點組合成的”。到了1772年，法國化學家拉瓦哥將一顆金剛石加熱使之燃燒，結果發現，它燃燒時所產生的氣體就是二氧化碳!雖然拉瓦哥已經指出金剛石和碳的關係，然而卻不敢作出看來多麽無稽——把高貴的金剛石與“低賤”的碳相比——的最後結論。24年之後，即1796年，英國化學家耐特才作出金剛石是純淨的碳的結論。
至於金剛石來自何方，在科學界更具爭議。
最初人們大多認為金剛石來自地下的礦石，因為早期的金剛石多采自砂礦床。1870年在南非開普省北部找到世界上第一個原生金剛石礦床，該地即以當時英國殖民大臣金伯利勳爵的名字來命名，這就是後來的金伯利城。地質學家在礦區發現，金剛石的成礦母岩是一種無論礦物成分和性狀都不同一般的非常特殊的岩石，稱其為金伯利岩，它最早是由英國人路易斯在1887年提出來的。後來人們在世界各地相繼發現了一些在性狀和礦物組成等方麵與金伯利岩相似的岩體，並且認識到金伯利岩是原生金剛石礦床的惟一成岩母礦。這是一種基質不含長石的偏堿性超基性岩，主要成分為橄欖石，多具角礫狀或斑狀結構，因此又名角礫雲母欖岩，岩體通常呈漏差別形的岩筒(又名岩管或火山頸)或脈狀岩石。根據金伯利岩所含的高壓礦物推測，金伯利岩漿形成於上地幔，在高壓條件下沿著地殼的深入斷裂向上運移。由於它飽含高壓氣體(水及二氧化碳等)，當上升而壓力驟減時，體積迅速膨脹，在地下產生火山爆發。爆發後岩漿膠結碎屑物質充填火山頸，遂形成金伯利岩筒。
曾經有人說，金剛石是由金伯利岩漿奪去鄰近的碳質岩石的夾雜塊形成的；也有人認為，金剛石是由金伯利岩和另一種榴輝岩一起從地殼深處帶上來的。現在大部分人確信，金剛石就是由金伯利岸岩本身所含的遊離碳，在劇烈上升和發生爆炸的整個岩漿活動過程中，也就是在高溫高壓條件下結晶形成的。因為人類在實驗室中，利用極高的溫度和壓力，已經成批量生產出人造金剛石。前蘇聯科學院地球化學實驗室采用同位素分析方法證明，金剛石不僅能在150公裏以下的地幔上生成，也能地下10公裏的地殼裏生成。隻要岩漿通過地殼上部岩管時，通道出現狹窄的小孔。由於這一縮頸現象，壓力會突然從不超過2萬大氣壓猛增到100萬大氣壓，這樣，岩漿碳就會變成金剛石。
70年代末至80年代初，美國喬治亞大學的加迪尼等人，測定了美國阿肯色州金剛石的氣——液包裹體，竟然發現其中含有類石油的烴類物質(即由碳和氫構成的有機化合物)，如甲烷、乙烯、甲醇、乙醇等。平均每克金剛石的含油氣量約3．3×105克。它們轉而認為金剛石的形成與地球深部的烴源有關。1981年，索爾博士在日本召開的第18屆國際寶石學會議上，進一步闡述了二者之間的內在聯係。他推測地球內部有豐富的烴源，烴氣在超基性的金伯利岩漿中易於保存。當金伯利岩漿向上湧溢時，揮發性的烴氣就向地表表層擴散，而殘熔的碳素則縮在金伯利岩漿中，並因壓力、溫度的急劇變化而結晶形成金剛石。
但是，1988年，人們有了一個意外的發現，使上述觀點受到
了懷疑。這一發現就是，俄國學者葉羅費巴夫和拉欽夫首次在石盾隕石中找到的淺灰色的金剛石細粒。不久，在石質隕石中也發現了金剛石。隕石中為什麽會有金剛石，也一直是仁者見仁、智者見智。最初認為這些金剛石是隕石中所含的碳質，因與大氣摩擦和地麵撞擊，產生的高溫高壓而造成的。近年，美國國家自然史博物館得到一塊來自南極大陸亞蘭高地冰蓋中的鐵隕石，在把它切片時，也找到了一個金剛石晶體的包體。他們猜測這塊隕石原是小行星的碎片，而其中所含的金附石晶體，則是在它隕落之前，並且是在好幾百萬年前小行星帶中的兩顆小行星發生碰撞時形成的。由於小行星碰撞時的速度非常大(時速約數萬公裏)，產生的衝擊壓力足以使自然碳轉變為金剛石。
美國芝加哥大學的劉易斯和沃特等人，在研究1969年墜落於墨西哥等地的4塊隕石時，意外的發現了無數非常細小的金剛石粉末，其中還含有微量的具有特殊比例的同位素的氙氣。經過測定，顯示出它們的年齡比太陽係還大，均生成於45億年以前，從而表明金剛石的生成與隕石相互問的撞擊或墜落與地球都沒有關係。這幾位科學家由此推翻了因地球內部的高溫高壓促進生成金剛石的傳統說法。他們大膽提出，自然界的金剛石，大概都是在幾十億年由於一顆紅巨星——即垂死的“恒星”的毀滅過程中形成的。那裏的富氫和高溫特別有利於碳氣濃縮成金剛石。在那個階段，紅巨星將增援大量氣體，而這些氣體將膨脹和冷卻，使碳這類物質冷凝並結晶。千百年後，在紅巨星最後爆炸成超新星時，它將噴射高速離子，包括帶電的氙原子，這些氙原子將追上逃越的金剛石顆粒並埋在其中。在宇宙中形成的金剛石，其數量可能是驚人的。後來，這些金剛石參與了太陽係的演化，難怪在地球和隕石中都能尋到它們的蹤跡。
美麗的金剛石究竟是來自天上還是地下呢?真是令人難以捉摸的謎。
宇宙能死亡嗎
宇宙有沒有終結的一天?宇宙將會如何終結?是“砰”的一聲大爆炸，還是逐漸消亡?當地球人在無數個夜晚，悄悄地仰望燦爛夜空，對生命、對宇宙浮想聯翩的時候，總是從內心深處發出這樣的疑問。
根據科學家利用天文望遠鏡獲得的最新觀測結果，宇宙最終不會變成一團熊熊燃燒的烈火，而是會逐漸衰變成永恒的、冰冷的黑暗。這聽起來似乎太駭人聽聞了。然而地球人或許沒有必要杞人憂天，因為地球人暫時還不會被宇宙“驅逐出境”。根據科學家的推測，宇宙很可能至少將目前這種適於生命存在的狀態再維持1000億年。這個龐大的數字相當於地球曆史的20倍，或者，相當於智人(現代人的學名)曆史的500萬倍。既然它將發生在如此遙遠的未來，對地球人今天的生活就不會有絲毫影晌。
與此同時，科學家又指出：沒有什麽東西是可以永遠存在的。宇宙也許不會突然消失。但是，隨著時間的推移，它可能會讓人覺得越來越不舒服，並且最終變得不再適於生命存在。
這種情況將會在什麽時候出現呢?又會以怎樣的方式出現呢?這的確是一個令人沮喪的問題。但是，我們又不得不承認，對於我們這些生活在地球上的凡夫俗子來說，這些問題卻有另一種冷酷的魅力。
自從20世紀20年代，天文學家哈勃發現字宙正在膨脹以來，“大爆炸”理論一直沒有擺脫被修改的命運。根據這一理論，科學家指出，字宙的最終命運取決於兩種相反力量長時間“拔河比賽”的結果：一種力量是宇宙的膨脹，在過去的100多億年裏，宇宙的擴張一直在使星係之問的距離拉大；另一種力量則是這些星係和宇宙中所有其他物質之間的萬有引力，它會使宇宙擴張的速度逐漸放慢。如果萬有引力足以使擴張最終停止，宇宙注定將會坍塌，最終變成一個大火球一“大崩墜”，如果萬有引力不足以阻止宇宙的持續膨脹，它將最終變成一個漆黑的寒冷的世界。
顯而易見，任何一種結局都在預示著生命的消亡。不過，人類的最終命運還無法確定。因為目前，人們尚不能對擴張和萬有引力作出精確的估測，更不知道準將是最後的勝利者，天文學家的觀測結果仍然存在著許多不確定的因素。
這種不確定因素又是什麽呢?科學家指出，這一不確定因素涉及到膨脹理論。根據這一理論，宇宙始於～個像氣泡一樣的虛無空間，在這個空間裏，最初的膨脹速度要比光速快得多。然而，在膨脹結束之後，最終推動宇宙高速膨脹的力鼙也許並沒有完全消退。它可能仍然存在於宇宙之中，潛伏在虛無的空間裏，並在冥冥中不斷推動宇宙的持續擴張。為了證實這種推測，科學家又對遙遠的星係中正在爆發的恒星進行了多次觀察。
通過觀察，他們認為這種正在發揮作用的膨脹推動力有可能確實存在。
倘若真是這樣的話，決定宇宙未來命運的就不僅僅是宇宙的擴張和萬有引力，還與在宇宙中久久徘徊的膨脹推動力所產生的渦輪增壓作用有關，而它可以使宇宙無限擴張下去。
但是，人們最關心的或許是智慧生命本身。人類將在宇宙中扮演什麽角色呢?難道人類注定要滅亡嗎?人類已經在越來越快地改變著地球，操縱著自己的生存環境，也許到那時，人類將會以高度發展的智慧在宇宙中立於不敗之地。誰知道呢?且讓未來的地球人和地外一切生命拭目以待吧。人類對宇宙的認識永遠沒有終極，認識窮盡的那天也許就是人類或宇宙毀滅的那一天。正如愛因斯坦在寫給一個對世界的命運感到擔憂的孩子的信中所說：“至於談到世界末日的問題，我的意見是：等著瞧吧!”
神秘的銀河係
(1)銀河係的年齡
長期以來，天文界對銀河的年齡說法不一。有的認為隻有70億歲，有的認為200億歲。1983年，美國教授納斯．詹姆士和彼雷·迪馬庫，使用一種新的測量技術對銀河係的年齡進行了反複的計算，結果最後測定銀河係的年齡接近120億歲。發明字宙天文鍾的荷蘭天文學家經測量認為，1990年宇宙年齡的上限為120億年。
(2)銀河係的結構
很久以來，天文學家一直認為銀河係是一個旋渦星係。但1991年，美國科學家認為銀河係是棒旋星係，為此提出了種種線索。例如，銀心附近的星際雲的不規則運動是以一個棒為中心的。
對銀河係核心附近的恒星的近紅外光觀測，為棒狀結構發現提供了直接證據。棒略微傾斜，它的東端向南傾斜穿出銀道麵，如它在天空中的大角厚度所揭示的那佯，那部分離地球也比較近。經貝爾實驗室的科學家計算．證明棒的重力將使附近的大質量星際氣體雲迅速地旋進核心，其結果很可能是激烈的中心恒星爆發。在爆發中，大量的非常亮的大質量恒星形成。
(3)銀河係的分子雲
1982年美國科學家發現，在銀河係外緣部有新的分子雲。太陽係距離銀河係中心大約三萬光年。新近發現的分子雲大約位於太陽係外側3萬至5萬光年處，其主要成分是氫和一氧化碳；分子雲的範圍大約為三萬光年。
(4)銀河係的中子星爆發消亡
1996年，美國天文學家在靠近銀河係中心的位置發現了一個天體。該天體被認為是一顆正在消亡的“中子星”。這是X射線天文學35年來的首次發現，引起了科學家們極大的興趣，爭先恐後地投人研究，以趕在該星體消亡前獲得盡可能多的數據。
該星體的直徑僅16千米，但卻有巨大的質量——相當於太陽的質量；有巨大的重力場——相當於地球的1億倍。該星體的密度極高，僅一手指尖大小的物質就有1億噸。該星體從一個比它更大的伴星上吸取氣體，獲得能量，其抽取氣體的力量之大可把這些氣體加溫至l億度，並由此引發每半秒鍾一次x射線長時間的爆發。該星體的獨特之處還在於在x光波長上同時具有脈衝和爆發兩種現象，還存在x射線長爆發現象，一天達二十餘次。有的科學家說，該發現“是一個奇跡之巔的奇跡”。
(5)銀河係的新星誕生--
1989年，日本科學家在世界上首次記錄了一顆銀河係新星的誕生過程。他們借助微波幹涉儀完成了係列攝影，根據這些相片可以觀察到作為一顆新星形成過程的初始階段怎樣向銀河中部的
+點集中。研究已確定，即將從中產生恒星的氣體星雲直徑總計為一光年；氣體圍繞“雲霧”中心旋轉的速度，邊緣為一秒鍾一公裏，靠近中心為一秒鍾三公裏。
(6)銀河係存在巨大黑洞
天文學中“黑洞”是指演變到最後階段的恒星，由中子星進一步收縮而形成的。黑洞有巨大的引力場，使它所發射的任務電磁波都無法向外傳播，從而變成看不見的孤立天體。我們隻能通過引力作用來確定它的存在，所以叫做“黑洞”，也叫“坍縮星”。
由於天河中心釋放出x光和電波，所以科學界認為銀河中心存在著黑洞。但是，多年來科學界一直未找到證明黑洞確實存在的證據。
在1997年8月對日於日本京都市舉行的第23屆國際天文學聯係總會上，美國及德國的兩個科研小組同時報告：在銀河係中心的確存在巨大的黑洞，他們的研究已找到了這種證據。兩個小組的研究均得出幾乎相同的結果，足可使銀河係中心存在巨大黑洞成為定論。
找到這種證據的是德國麥克斯普蘭克研究所的研究小組，另一個是美國加利福尼亞大學的研究小組。
德國的研究小組在以，主的6年間，利用智利的3．5米口徑望遠鏡，對處於天馬星座銀河係中心附近的星體活動進行了詳細觀測。發現在從銀河中心到光行進一周時間的距離內的星體正以每秒約二千米的迅猛速度繞銀河中心周圍旋轉。從這一速度計算得出，星體旋轉軌道內側的質量約為太陽質量的250萬倍。將如此巨大的質量集中於如此狹小的範圍內，除了黑洞沒有其他可能。
加利福尼亞大學研究小組開始觀測的時問比德國的研究小組晚。他們用口徑10米的望遠鏡，通過兩年的猛追細察，準確地掌握了銀河係中心附近近百個星體的運動速度。以這些速度計算出的中心質量與德國研究小組的基本相同，大約也是太陽質量的250萬倍。
德國和美國的科研小組在不同的地方、利用不同的器械分別進行觀測得到了相同的結論，這可以證明黑洞確實存在。
(7)河外星係探謎
在廣袤無垠，浩翰遼闊的宇宙海洋中，肉眼所見的天體，絕大多數是銀河係的成員，那麽，銀河係就是通常所說的宇宙嗎?遠遠不是!在宇宙中存在著數以億計的星係。我們的銀河係隻是一個普通的星係，銀河係以外的星係稱為河外星係，簡稱星係，因此，銀河係並不是宇宙，它隻是宇宙海洋中的一個小島，是無限宇宙中的很小的一部分。
據天文學家估計，在銀河係以外約有上千億個河外星係，每個星係都由數萬乃至數千萬顆恒星組成。河外星係有的是兩個結成一對，多的則幾百以至幾千個星係聚成一團。現在觀測到的星係團已有一萬多個，最遠的星係團距離銀河係約70億光年。
河外星係的外形和結構多種多樣。1926年，哈勃按星係的形態，把星係分為橢圓星係、旋渦星係和不規則星係三大類。後來又細分為橢圓、透鏡、旋渦、棒旋和不規則星係五個類型。各類星係中，距離銀河係較近的星係有麥哲倫雲星係和仙女座星係。
麥哲倫雲星係，包括大麥哲倫雲和小麥哲倫雲兩個星係，它們是銀河係的兩個伴星，也是寓銀河係最近的星係，距離銀河係為167和19萬光年。它們在北緯20℃以南的地區升出地平麵，是南大銀河附近兩個肉眼清晰可見的雲霧狀天體。大麥哲倫雲星係在劍魚座和山案座，張角約6°，相當於12個月球視直徑；小麥哲倫雲星係在杜鵑座，張角約2。，相當於4個月球視直徑。兩個星係在天球上相距約20．5萬光年。
麥哲倫雲星係是由阿拉伯人和葡萄牙人首先發現的。
1521年，葡萄牙著名航海家麥哲倫在環球航行時，第一次對它們作了精確描述，後來就以他的名字命名。1912年，美國天文學家勒維特發現小麥哲倫雲的造父變星的周光關係，赫茨普龍和沙普利隨即測定了小麥哲倫雲的距離，成為最早確定的河外星係。兩星雲之間雖存在著微弱的聯係，但它們自存一個係統。大麥哲倫雲星係從前離我們可能更近一些，大約在五億年前，它也許恰好挨著我們的銀河係，距離銀心隻有6．5萬光年。
大麥哲倫雲星係屬棒旋星係或不規則星係，質量為銀河星係的1／20。小麥哲倫雲星係屬不規則星係或不規則棒旋星係，質量隻及銀河係的1／100。麥哲倫雲星係中的氣體含量豐富，中性氫質量分別占它們總質量的9％和32％，都比銀河係大得多。但它們的星際塵埃含量卻比銀河係少，而年輕的星族的天體則很多，有大量的高光度O—B型星；此外，還觀測到新星、超新星遺跡，X射線雙星等天體。射電資料表明，大小麥哲倫雲星係有一個共同的氫雲包層；兩雲之間的中性氫纖維狀結構，一直伸展到南銀極天區，橫跨半個天球，稱為麥哲倫氣流。它們和銀河係有物理聯係，三者構成一個三重星係。
由於麥哲倫雲星係距離我們太遙遠，對它們的範圍現在還沒有一個精確的數字。估計大麥哲倫雲星係的直徑可能達到4萬光年，接近銀河係的一半。麥哲倫雲星係的恒星分布密度比銀河係低得多。大麥哲倫雲星係的恒星總數可能不超過50～100億個：小麥哲倫雲星係則隻有10～20億個。兩星係的恒星數量加在一起，隻及銀河係的1／10。因此，有人把它們說成是銀河係~9N4-衛星。
仙女座星係，又稱仙女座大星雲。它用肉眼可以看見，亮度為4度，看上去像是一顆暗弱、模糊的星係。
仙女座星係是位於仙女星座的巨型旋渦星係，天球坐標是赤經O“40{mO}，赤緯+40°00′(1950．0)。視星等Mv為3．5等，肉眼看去狀如暗弱的
橢圓小光斑。在照片上呈現為傾角77°的sb型星係，大小是160′x40′，從亮核伸展出兩條細而緊的旋臂，範圍可達乃245′×75′。1786年確認為銀河係之外的恒星係統。現在測定它的距離為220萬光年(670千秒差距)。直徑是16萬光年(50秒差距)，為銀河係的一倍，是本星係群中最大的一個。近年來發現，仙女座星係成員的重元素含量從外圍向中心逐漸增加。1914年探知它有自轉運動。據目前估計，仙女星係的質量不小於3．1×10對太陽質量，是本星係群中質量最大的一個。
仙女星係中心有一個類星核心，絕對星等隊Mv=11，直徑隻有25光年(8秒差距)，質量相當於10′個太陽，即一立方秒差距內聚集1500個恒星。類星核心的紅外輻射很強，約等於銀河係整個核心區的輻射。但那裏的射電卻隻有銀河射電的1／20。仙女星係有兩個矮伴星係——Ncc221(M{32})和NGC205，按形態分類分別為E2和E5。P在本星係群中，仙女星係還和其他星係構成所謂仙女星係次群。
旋渦星係又叫旋渦星雲，是旋渦形狀的河外星係。旋渦星係的中心區為透鏡狀，周圍圍繞著扁平的圓盤。從隆起的核心球兩端延伸出若幹條螺線狀旋臂，迭回在星係盤上。旋渦星係可以分正常旋渦星係和棒旋星係兩種。按哈勃分類，正常旋渦星係又分’為a、b、c三種次型；S型中心區大，稀疏地分布著緊卷旋臂S型中心區較小，旋臂較大並較伸展；S型中心區為小亮核，旋臂大而鬆弛。除了旋臂上集聚高光度O、B型星和超巨星、電離氫區外，同時還有大量的塵埃和氣體分布在星盤上，從側麵看去，在主平麵上呈現為一條窄的塵埃帶，有明顯的消光現象。旋渦星係通常有一個籠罩整體的、結構稀疏的暈，叫做星係暈。其中主要的星族Ⅱ天體，其典型代表是球狀星團。一個中等質量的旋渦星係往往有100—300個球星團，不均勻地散布在星係盤周圍空問。再往外，可能還有更稀疏的氣體球，稱為星係冕。旋渦星係向質量(M)為109-10{11}個太陽質量，對應的光度是絕對星等-1—-20等。
河外星係除上述幾種星係外，還發現有大量各種類型的星係。天文學家估計，在最先進的儀器所觀測到的這一部分宇宙裏，星係的總數可能高達一千億個之多。不久以前，美國天文學家宣布發現了迄今為止最大的發光結構——一道由星係組成的長至少有5億光年、寬約2億光年、厚約1500光年、距地球2—3億光年的“宇宙長城”。這座巨大的“宇宙長城”實際是一個巨大的河外星係。
隨著太空時代的到來，人們對太空星係越來越感興趣。如今世界各地已有數百種天文雜誌和數幹個大大小小的天文學會社團，僅西歐就有數十萬業餘天文愛好者。世界各國為使自己在開發利用宇宙空間的宏偉事業中處於有利地位，更是加緊探索宇宙中的奧秘。
宇宙有中心點嗎
太陽是太陽係的中心，太陽係中所有的行星都繞著大陽旋轉。銀河也有中心，它周圍所有的恒星也都繞著銀河係的中心旋轉。那麽宇宙有中心嗎?一個讓所有的星係包圍在中間的中心點?
看起來應該存在這樣的中心，但是實際上它並不存在。因為宇宙的膨脹一般不發生在三維空間內，而是發生在四維空間內的，它不僅包括普通三維空間(長度、寬度和高度)，還包括第四維空間——時問。描述四維空間的膨脹是非常困難的，但是我們也許可以通過推斷氣球的膨脹來解釋它。
我們可以假設宇宙是一個正在膨脹的氣球，而星係是氣球表麵上的點，我們就住在這些點上。我們還可以假設星係不會離開氣球的表麵，隻能沿著表麵移動而不能進入氣球內部或向外運動。在某種意義上可以說我們把自己描述為一個二維空間的人。
如果宇宙不斷膨脹，也就是說氣球的表麵不斷地向外膨脹，則表麵上的每個點彼此離得越來越遠。其中，某一點上的某個人將會看到其他所有的點都在退行，而且離得越遠的點退行速度越快。
現在，假設我們要尋找氣球表麵上的點開始退行的地方，那麽我們就會發現它已經不在氣球表麵上的二維空間內了。氣球的膨脹實際上是從內部的中心開始的，是在三維空間內的，而我們是在二維空間上，所以我們不可能探測到三維空間內的事物。
同樣的，宇宙的膨脹不是在三維空間內開始的，而我們隻能在宇宙的三維空間內運動。宇宙開始膨脹的地方是在過去的某個時間，即億萬年以前，雖然我們可以看到，可以獲得有關的信息，而我們卻無法回到那個時候。
天空布滿“洞”
這裏所說的“洞”，其實是給人類帶來災難的臭氧空洞和黑洞。由於它們的神秘莫測，至今被科學家們密切觀測和探尋。
美國宇航局獲得的數據表明，2000年9月上句，南極上空的臭氧層空洞麵積已達2830萬平方公裏，相當於美國領土麵積的3佰。這是迄今觀測到的最大的臭氧空洞。
這片臭氧空洞擴大到了智利南部城市蓬塔阿納斯上空，致使智利的天空“漏”了。當地居民暴露在強度極高的紫外線輻射下。這是科學家首次觀測到一個城市遭受臭氧層空洞的影響。
距地球表麵25公裏上空的臭氧層能吸收陽光中對生物有害的紫外線，是地球生態環境的保護傘，因此科學家十分關注南極和北極上空的臭氧層。人類工業活動產生的一些化學物質如氟利昂等對臭氧層會造成破壞。
據美宇航局7日發表的新聞公報介紹，有關數據是由宇航局地球觀測衛星上的“全臭氧繪圖分光計”測得的。在此之前，人們觀測到的最大臭氧層空洞是1998年9月19日出現的，麵積為2720萬平方公裏。
科學家們分析說，2000年南極上空臭氧層空洞規模空前，與南極早春氣候條件及南極上空同溫層渦流過度密集有關。
直至當年10月31日，阿根廷國家氣象局發布的一份通告指出，南極上空的臭氧空洞已經縮小，基本恢複到11月前後的正常麵積。
通告說，據觀測，10月29日南極上空臭氧空洞的麵積已縮小到1500萬平方公裏，是2000年最高時期的一半。根據曆年的經驗，空洞麵積在今後的幾個星期裏將繼續縮小。
曾發現南極臭氧空洞的英國科學家喬納森·尚克林預測說，到2020年北冰洋上空也會出現類似的臭氧空洞。
尚克林是1985年發現南極臭氧空洞的3名科學家之一。他說，地球的臭氧層日漸稀薄，且很難恢複到以前的狀態。溫室效應氣體不斷地釋放出來，導致臭氧層稀薄。這樣發展下去，北冰洋匕空在20年後可能出現與南極上空同樣大的臭氧空洞。
與此同時，2001年初，美國宇航局的科學家首次發現黑洞存在的直接證據，他們利用哈勃望遠鏡看到了黑洞正在“吃”東西。
美國宇航局的科學家說，他們對哈勃望遠鏡1992年的一批觀測數據進行分析，發現了兩列特殊的紫處線脈衝，可能是物質跌人黑洞的“事件視界”之前所發出的紫外線。科學家在正於美國聖迭戈舉行的美國天文學會年會上報告說，這可能是人類首次觀測到黑洞存在的直接證據。這個黑洞名叫天鵝座XR-1，離地球約6000光年，它是最早被人類用間接方式確認為黑洞的天體。
黑}同是一種體積極小、質量極大的天體，具有非常強的引力，在它周圍的一個區域裏，連光也無法逃逸出去，這一區域稱為“事件視界”。
此前科學家一般通過間接方式確認黑洞的存在，例如觀察黑洞引力對鄰近天體運動的影響，或觀察物質在接近黑洞的過程中釋放出的大量X射線等。
據美國宇航局發布的新聞公報說，科學家對哈勃望遠鏡上的高速光度計在1992年對天鵝座XR-1的一批觀察數據進行分析，發現了兩個迅速衰減並很快消失的紫外線脈衝陣列，一列包含6個脈衝，另一列包含7個，在消失之前，脈衝陣列僅持續了0．2秒左右。
科學家認為，這兩個脈衝陣列的特征，與理論所預言的物質團塊旋轉著落人黑洞“事件視界”時釋放的紫外線脈衝陣列特征相符。假如物質跌落的方向不是一個黑洞，這些脈衝就不會消失，反而會增強。因此這兩個脈衝陣列很可能就是兩塊熾熱的氣體跌人黑洞“事件視界”之前最後發出的“死亡之光”。“事件視界”可以理解為黑洞區域的邊界。不過，研究人員也不排除這是統計誤差造成的偶然事件的可能性。
天文學家在2000年9月出版的英國科學周刊《自然》上說，被稱作人馬座A*的黑洞距地球2．6萬光年，正好處在我們銀河係的圓心，看上去銀河係仿佛在圍繞它運轉。
在銀河係的中央隱藏著一個“超大型”黑洞，其強大的重力吞沒了光線，並像擺弄玩具一樣擺弄著附近的3顆恒星。
在此之前，人們就一直懷疑那裏可能存在黑洞：其依據是一團氣體和宇宙塵埃釋放出來的微弱輻射——據認為，這團氣體和塵埃在圍繞黑洞運轉。
但是，到目前為止還缺少確認這一現象的證據。
洛杉磯加利福尼亞大學物理和天文係的一個研究小組說，夏威夷的凱克望遠鏡(全世界最大的望遠鏡之一，口徑達10米)拍下的超速圖像似乎為這種猜測提供了所需的根據。
這些在4年中拍攝的圖片表明，3顆在近距離圍繞人馬座A口運轉的恒星似乎在其重力的影響下逐漸加速。這些恒星現在的運轉速度幾乎達到地球圍繞太陽的轉速。這表明，它們被一團質量巨大的物質所吸引。科學家估測，其質量是太陽的260萬倍。
大爆炸前宇宙已存在
創世大爆炸之前發生了什麽?如果你向宇宙學家求教，他們通常都會搪塞你說這個問題根本就沒有意義。斯蒂芬·霍金曾經作過一個非常著名的比喻——這就像是在問“北極的北麵是什麽?”一樣。根據創世大爆炸理論，大爆炸就是字宙的開始。時問和空間都是在那個時候產生的，所以根本就沒有什麽“以前”。
但是這個理論可能根本就是鍺誤的。一位大膽的物理學家已經對這個應該不會有人問的問題作出了回答。如果他是對的，那麽宇宙誕生的時間應該在大爆炸發生之前，而且兩者之問的時間跨度應該長得令人難以想象。日內瓦附近的歐洲粒子物理學實驗室的加布裏埃萊·韋內齊亞諾指出：“大爆炸絕對不是時問的開始，它隻是宇宙曆史上一個重要的轉折點。”
理論缺陷
韋內齊亞諾是從本世紀90年代初開始對大爆炸之前的曆史時期進行探索的，當時他和他都靈大學的同事毛裏齊奧·加斯佩裏尼正在設法修補標準的大爆炸模型中存在的一些重要缺陷。這樣的缺陷非常多。例如，如果像倒放電影一樣倒過來想象宇宙的擴張，它的密度和溫度就會永無休止地增加直到它們迅速上升到無窮大。
這個被稱為奇點的無窮大的點對於物理學家來說是一個非常重要的問題。韋內齊亞諾指出： “奇點告訴我們，我們對於宇宙的描述——愛因斯坦的引力理論，或者說廣義相對論——並不適用於宇宙形成的最初時刻。”這是因為在大爆炸開始後10—43秒內有一個被稱為普朗克時間的點，在這個時間點上引力的強度是完全可以與其他的自然力相提並論的。因此，在處理與奇點有關的物理學問題時，科學家必須提出從量子角度對引力進行描述的理論——目前這樣的理論並不存在。
但是物理學家對於他們可以怎樣應用量子理論對引力進行描述確實已經產生了一些想法。其中研究前景最為光明的可能是弦論。根據這一理論，自然界的基本粒子是一些在9維空間裏振動的小得難以置信的“弦”，除了其中的3個維度以外，其餘的6維已經“蜷縮”得比原子還小。其中一種基本振動模式是一個看上去與假定存在的引力載體“重子”十分相似的無質量粒子。這就是為什麽韋內齊亞諾決定弄清楚弦論到底是不是能夠幫助科學家解決奇點問題的原因。
超越障礙
韋內齊亞諾發現弦論可以消除時問起點處的奇點問題。雖然宇宙仍然會隨著時光的倒流而收縮，但是因為弦的體積是一定的，所以宇宙的體積永遠不會為零，因此奇點也就永遠不會出現。在標準的大爆炸模型中，奇點就像是一道難以逾越的障礙。而在弦宇宙論中，這樣的障礙卻根本就不存在，這使科學家有可能對大爆炸之前的時代進行探索。
大爆炸之前的時代的存在還可以解決標準大爆炸模型中的另一個問題。如果你倒過來想象宇宙的擴張，並且一直追溯到廣義相對論能夠進行可靠描述的最早的時期，你會發現一些與宇宙有關的非常奇怪的現象。雖然我們今天可以觀察到的宇宙已經被壓縮到了隻有大約1毫米寬，但是光自t=0開始所經過的距離卻隻有1毫米的1031分之一。
這一點對於早期宇宙來說具有非常深遠的意義。一個宇宙區域要想“了解”另一個宇宙區域中的情形，惟一方法要看是否有時間讓某種影響力來回作用於兩個宇宙區域之間——而任何影響力的最大速度都是光速。因此，早期的宇宙是由1093個宇宙區域組成的，這些區域完全相互獨立，或者說是“由於某種原因而互相分離”。
問題是今天的宇宙是“均勻”的。不僅宇宙中各個地方的物質密度基本相同，而且大爆炸殘留下來的輻射的溫度也大致相當。與所有人的想法正好相反，上麵提到的1093個相互分離的宇宙區域一定已經找到了某種相互“了解”的方法。
膨脹理論
標準的大爆炸模型並沒有給這些宇宙區域提供足夠的時間進行相互“了解”，而是在極短的時間裏(從宇宙誕生到普朗克時間)就完成了宇宙區域密度和溫度的均一化過程。因此宇宙學家後來除了對標準的大爆炸模型進行修改之外沒有其他的選擇，他們假定了一個短暫的超高速擴張過程，這個超高速擴張過程使一個由於某種原因而連接在一起的宇宙區域“膨脹”成為我們今天看到的整個宇宙。膨脹理論不僅可以解釋為什麽今天的宇宙如此均一，它還為微小的量子波動放大成為我們在今天的宇宙中看到的巨大星係團提供了理論依據。但是，“膨脹”理論也有自己的問題。例如，導致空間放大的物理過程(“膨脹”區)完全是理論學家的憑空臆想，為了讓這個物理過程合乎邏輯，你必須非常仔細地精心選擇“膨脹”區的初始狀態。
所有這些都意味著這樣一個事實：如果大爆炸並不是宇宙的開始，大爆炸發生之前存在著漫長的“史前曆史時期”，那麽宇宙學家的日子就要好過得多了。韋內齊亞諾指出：“‘史前曆史’的存在顯然是解釋目前宇宙均一狀態的合理方式。”而弦論則正好可以為史前曆史的存在提供理論依據。
那麽大爆炸發生之前的宇宙又是怎樣的情形呢?韋內齊亞諾指出，通過觀察宇宙的對稱性，你可以找到解答這一問題的線索。宇宙哲學根據愛因斯坦的廣義相對論方程式得出的標準解法(被稱為弗裏德曼大爆炸模型)帶有非常簡單的對稱性。弗裏德曼模型在時間反轉的情況下可以保持恒定不變：換句話說，如果你首先選擇廣義相對論方程式的一個解法，然後在代表時間的數值前麵加上一個負號，你就可以得到另一個解法。在這種時間反轉的情況下，宇宙不再表現為從大爆炸開始擴張而是不斷縮小直至發生大崩塌。
宇宙哲學根據弦論提出的解法也帶有同樣的對稱性，除此之外還有另一種對稱性：如果你用表示宇宙體積的比例因子的倒數來取代比例因子本身，你就會發現這些解法也是對稱的。如果同時運用這兩種變化——時間反轉和比例因子改變——你就會得出一種不同尋常的宇宙擴張模式，在這種模式中，宇宙擴張的速度正在加快而不是減慢。換句話說，這是一個處於膨脹狀態的字宙。韋內齊亞諾指出：“我們發現原來每一個大爆炸模型的解法都有另外一個解法與之相對應，根據後一種解法的描述，空間在從t=一∞到t=0的過程中一直在不斷膨脹——也就是說在朝著大爆炸前進的過程中一直在不斷膨脹。”
現在我們可以從一個新的角度出發來認識大爆炸了。它是宇宙從加速膨脹向我們今天在自己周圍看到的減速擴張過渡的時期。韋內齊亞諾指出：“大爆炸發生時，宇宙的曲度、擴張速度和溫度都達到了最大值。大爆炸的出現並不是宇宙的開始而是宇宙曆史上一個重要的轉折點。”