宇宙创世之谜

孙文德

死光之源

在无垠太空的深处，潜藏着可怕的毁灭之光。毁灭之光所到之处，一切生命都被荡涤干净。毁灭之光是在无法想像的巨大物质爆发时产生的，在浩瀚的宇宙中，这种大爆炸每天都要发生几百次。多年来，科学家一直在探索这种死光的来源。现在，他们也许终于找到了答案，而这个答案也蕴含着宇宙创世的大秘密：宇宙是怎样诞生的?生命是如何出现的?当我们仰望夜空的时候，能看到满天繁星闪烁，然而，很多亿年前，宇宙并不是现在这个样子。那时的宇宙一片黑暗，没有生命，没有星星——那就是宇宙大爆炸刚刚止息之时。

宇宙开始于140亿年前的一次大爆炸，当时的宇宙是一只巨大的火球，然后它慢慢冷却下来。大约50万年后，宇宙进入绝对黑暗时期，一直等到第一批恒星的形成，才重新点亮了它。随着宇宙黑暗时期的结束，了解这一时期奥秘的机会也随之而去。这些奥秘包括：第一批恒星是怎样形成的?谁是万物的创造者?恒星是宇宙的工厂，在它们燃烧着的内核里，制造出了我们今天能看到和触摸到的所有元素。如果没有第一批恒星，就不会有银河系、太阳、地球和人类。这个创世故事的最大疑团是，如果这些恒星创造了万物，那么这些恒星又是怎样被制造出来的呢?这是一项极为艰难的探索，因为没有光线能让我们看见宇宙的黑暗时期。太阳光需8分钟才能到达地球，当我们看到太阳时，看到的其实是8分钟以前的太阳；当我们看到更远地方的恒星时，看到的其实是更久以前该恒星的状态；如果我们能看到离我们有10万光年远的恒星，那么看到的只是它10万年前的样子。

但不管怎样努力地往回看，我们都无法回望到宇宙的黑暗时期，因为现有技术看不见140亿年前发生的光线。然而，那种能摧毁一切的死光似乎正要照亮宇宙的黑暗时期，揭示宇宙中第一批恒星是怎样产生的。

死光是什么？

那么，死光是什么呢?

发现死光的故事要追溯到20世纪50年代，那时的世界被核威胁笼罩着。美国的统治者荒唐地确信，他们的死对头前苏联正在暗中加紧开发核武器，而且核武器的试验场不是在海洋里，也不是在沙漠里，甚至不是在地球上，而是在月球的背面。

为此，美国专门制造了一系列可用来监视月球背面核爆炸的侦察卫星，并把它们送入了预定轨道。这些卫星装有非常敏感的伽马射线探测器。伽马射线是宇宙能量中最具穿透力的致命死光，也是核爆炸无可遁形的痕迹。只要有核爆炸发生，就会有大量的伽马射线被释放出来。然而，美国卫星并没有探测到前苏联的核爆炸，却探测到了比核爆炸更具威胁的巨大爆炸。1967年7月2日，美国卫星探测到了一次巨大的伽马射线爆发。通常，在一次常规核爆炸试验中，伽马射线的释放有两次高峰，第一次释放出伽马射线的量要小得多，紧接着第二次释放的伽马射线数量才会激增。可是美国卫星所接收到的伽马射线能量之大，持续时间之长，简直令人不可思议。

当时，没有人能解释这个奇怪的现象。有一段时间，甚至谣传在银河系某处正发生一场星际大战，卫星测到的伽马射线是他们打偏了目标造成的。还有更奇异的说法，说那是小型黑洞蒸发的结果，或者是彗星正在消灭反物质。

在百思不得其解的情况下，科学家只得求助于爱因斯坦那举世闻名的物理学公式E=mc2。这个公式中包含着现代科学对宇宙工作原理的诸多假设，也限定了物质爆炸的最大能量，没有哪一种爆炸能超过这个公式所确定的能量。如果伽马射线是来自于某一恒星，只要知道该恒星的质量，质能公式就会告诉你爆炸的能量有多大。

一旦知道了引起爆炸的星体质量的大小，就能计算出星体有多远。科学家把这个数值带入公式后，发现这一爆炸就发生在银河系。但这一爆炸所需的质量远大于银河系中的任何一颗恒星，于是，科学家又对银河系进行了一次大搜捕，试图找到肇事星球。不久，科学家认为自己找到了祸首——中子星。中子星是银河系中最强大的星体之一，它的密度很大，因此引力也很大，任何在太空游荡的物体只要稍稍靠近它，都会被它的引力吸引过去。中子星通常只有12千米的直径，却有太阳那么大的质量。只要往它上面扔一颗糖，就会引起原子弹那么大能量的爆炸。

中子星似乎有足够的质量来制造伽马射线大爆发，可问题是，是什么原因激发中子星发射伽马射线呢?有很多关于中子星的理论，其中一种认为，只要有物质落在中子星上，就会释放大量能量。有人由此推断，中子星之所以释放伽马射线，是因为有物体与中子星相撞，比如一颗小行星落到了中子星表面。这一观点很快就被广为接受，人们甚至开始推测伽马射线可能对地球造成的影响。有些生物学家认为，地球上的几次物种大灭绝很可能是由中子星释放伽马射线引起的。如果伽马射线在地球附近大爆发，就相当于无数核弹落到了地面上，那么地球空气会因为爆炸释放的热量而升温，进而流动加速，飓风、龙卷风、惊涛骇浪会遍布全球。也许在银河系中，一些文明已经被中子星的爆炸给摧毁了。在未来的几百万年里，这样的厄运会降临到地球人的头上吗?科学家认为，这种概率是非常微小的，也就是说地球很安全。

可是，祸首真的是中子星吗?

为探明真相，美国普林斯顿大学的天文学家博丹·帕克岑斯基教授把注意力放在了伽马射线出现的方向和它们在空间的分布上。他首先把目光投向银河系。当我们抬头望天，看到的银河系是一条狭窄的星群带，天文学家称之为“银道面”。我们看见的银道面是被扭曲了的，因为我们身处银河系边缘。事实上，银河系是太空中一个直径达10万光年的扁平圆盘。如果伽马射线的爆发就发生在银河系，那么它们就应该来自银道面附近，并有向银河系中心集中的趋势。

但当帕克岑斯基把可用的资料拼凑在一起时，却发现情况完全不是这样的。伽马射线的爆发似乎分布于整个空间，而与银道面和银河系中心没有特殊关系。这就是说，伽马射线的爆发不可能是在银河系里，有关伽马射线爆发的中子星理论是错误的。伽马射线的爆发应该来自于位于更远地方——宇宙另一端的更大物体。不过，要想确认帕克岑斯基的理论，就必须观察到更大能量的爆炸，但问题是任何已知恒星都不可能产生如此大的爆炸。

当帕克岑斯基发表他的理论时，所有人都认为他疯了，因为只有在一种情况下他才会是正确的，那就是爱因斯坦错了，爱因斯坦的质能公式也错了!很快，帕克岑斯基就被人遗忘了。5年后的1991年，NASA发射了一颗探测卫星，上面携带有最先进的探测设备，能全面探测伽马射线。第一批传回的资料便大大超出人们的预料：伽马射线的爆发不是分布在银道面，而是随机分布在整个天空。卫星收集的资料越多，就越表明一个事实：那些爆发的伽马射线不是来自于银河系，而是来自于浩瀚的宇宙。

帕克岑斯基胜利了!但他却把整个物理学推到了悬崖边缘。如果伽马射线的爆发确实来自银河系以外，那就不是今天的科学所能解释的，因为它违背了爱因斯坦的质能公式，而这似乎又是不可能的。因此，测量伽马射线爆发的距离就成了天文学家最迫切的任务。

寻找死光余晖

天文学家在测量太空中远离地球的天体与地球之间的距离时，采用的是一种叫做“红移”的技术。利用该技术，也可测量射线爆发离地球有多远，其原理是：大多数爆炸都会发出可见光，把这些可见光分解成连续光谱，如果物体距地球越远，则光谱中红光的成分越多。虽然伽马射线不属于可见光，也不会产生红移现象，但当伽马射线穿越太空时，会碰到飘浮在太空中的气体和尘埃。这些气体和尘埃被加热后会发出可见光，有时可持续数天。如果能找到这些可见光，就可以利用红移技术。

1997年5月9日，又一次伽马射线大爆发被探测器接收到了。全世界的天文台一片忙碌，科学家们忙着对望远镜重新编程、重新聚焦，希望能找到伽马射线燃起的余晖。太幸运了!他们找到了。一团模糊的光影出现在天空，天文学家立即对它进行分析：它不在光谱的蓝端(在蓝端就意味着爆发发生在银河系里)，甚至不在绿光的范围内。只要是在黄色光的范围内，就意味着爆发发生在银河以外很远的地方。可惜它也不是黄光，事实上，它很接近光谱的红色末端，也就是说，爆发的发生地远在宇宙的另一边——距离地球达100亿光年。

问题接踵而来。即使把宇宙中的全部星体都放在那么远的一个点上，也不能产生如此强大的伽马射线爆发。

莫非，爱因斯坦的质能公式错了?

如果爱因斯坦错了，那么整个宇宙物理学就会错了。科学家们此时终于意识到，必须重新审视眼前的“怪物”。可是，问题究竟出在哪里呢?

物理学家常常假设，当爆炸发生时，能量会向周围各个方向释放。因此，当深空中的伽马射线爆发时，在地球上看到的就只是这种爆发的很少一部分，如果加上向其他方向释放的能量，那么全部能量就是一个天文数值。事实上，问题就出在这里。

有人注意到了黑洞。黑洞是恒星耗尽自身的所有燃料后自我塌陷的结果。黑洞的引力极其强大，能吞噬周围的一切物质，同时喷出两道能量流。如果伽马射线的爆发也是以狭窄的能量流方式释放出能量，则符合爱因斯坦的质能公式。也就是说，在地球上探测到的能量就是伽马射线大爆发时释放的几乎全部能量，爆发地点就在宇宙的另一边。不仅如此，伽马射线的爆发还可能与恒星死后形成的黑洞有关。

那么，情况果真如此吗?

早夭的“巨星”

2001年2月22日，又一次伽马射线大爆发开始了。天文学家在分析了所得资料后，立即感觉到了异常。在通常的爆发中，能量的释放会达到一个最高点，然后慢慢衰落。但这次的信号不仅很强，而且还长时间保持稳定。

究竟哪种爆发能释放出如此强大的能量呢?终于有科学家意识到，只有一种地方可以发出如此恒定的信号，那就是被誉为“宇宙奇观”之一的“恒星产房”——恒星诞生的地方，这里每天都有全新的恒星诞生。在所有星系中，都发现了“恒星产房”，它们由巨大的气体和尘埃云团组成，宽达数百光年。在这些云团中的某些地方，压力很高，于是一些高热、高密度的团块就形成了。随着温度越来越高，核反应开始了，气团随之被点燃，变成恒星。由此看来，或许正是在这些“恒星产房”内或附近产生了伽马射线大爆发。因此，如果在某个“恒星产房”附近发现了伽马射线大爆发，也就预示着伽马射线大爆发与恒星的形成过程有关。

可这里又出现了矛盾。一般理论认为，伽马射线爆发是由黑洞产生的，而黑洞是恒星死亡的结果，那么伽马射线又怎么可能来自恒星诞生之地呢?难道恒星会在“恒星产房”中早夭吗?事实上，大多数恒星的寿命可达100亿年，到它们死亡时，“恒星产房”早已不复存在。然而，如果一颗恒星长得很“肥壮”而成为“巨星”，那它的生死周期就会被大大加速，这是由于“巨星”虽然有更多燃料可供燃烧，却也燃烧得更加迅猛。也就是说，“巨星”的葬身之地离出生地很近。因此，如果伽马射线的爆发来自“巨星”的死亡之地，那么也就是来自它的诞生之地。

因此，有人提出了“超—超新星”理论。随着“巨星”的形成，一切就在“恒星产房”中开始了。在短短几百万年时间内，“巨星”燃尽其内核中的燃料，坍塌成为黑洞。随着黑洞喷出两道强大的伽马射线流，“超—超新星”也就形成了。也就是说，我们每次看见伽马射线大爆发，就相当于目击“巨星”的死亡和黑洞的诞生。这样，伽马射线之谜就被破解了。

不过，故事到此尚未结束。

回到从前

有人认为，伽马射线大爆发也许有助于回答另一个更为关键的问题：在宇宙的黑暗时期，发生过什么惊天动地的大事?正如本文开始时所说的，回答这个问题有助于解开创世之谜。因为现已知道，构成宇宙万物——星系、行星、空气、骨骼等的所有元素，最初都是在恒星中造就的。事实上，我们都是星星的一部分——星尘。

如果没有恒星制造所有的元素，就没有一切，因为正是由于恒星的死亡、爆炸才把星尘散布于广袤的空间，变为形成下一代恒星的尘埃、气体团的重要组成部分。那么，如果说是恒星创造了万物，那是谁创造了恒星呢?答案就藏身在宇宙之初的黑暗时期，而伽马射线的大爆发也许能让我们回到非常遥远的从前——宇宙黑暗时期。现在已知，那些伽马射线大爆发出现在远离地球数十亿光年乃至上百亿光年的地方，也就是说，它们发生在几十亿乃至上百亿年以前，其产生的光线经过几十亿乃至上百亿年才到达地球。科学家因此希望，伽马射线能带领我们回到创世之初。现在，伽马射线大爆发已把科学家直接引向“恒星产房”，于是，他们更进一步希望，来自最早的“恒星产房”的伽马射线有朝一日能把他们带到最早的恒星诞生地。当然，迄今为止，还没有人看到过来自宇宙黑暗时期——140亿年前的伽马射线爆发，但可以肯定的是，它的确存在，找到它们只是时间问题。

耐心等待吧!我们最终必将明白：噢，宇宙万物原来是这样来的呀!柳中飞图