宇宙,星光灿烂。其中深藏着物质运动的伟大力量。它最不可思议的是,一个纯粹的物质世界,却能创造出智能。
自从人类发现了这种叫做基因的结构之后,就可以相信哪怕是尘埃,只要经过特别精致的编排,就能缔造出像生命这样高级物质形态。并且只要给它足够的时间和空间,它就能演化出智能。物质的宇宙能够演化出生命,目前我们唯一所知道的就是我们自己的太阳系。
但准确地说,生命很吝啬地只选择了它的第3颗行星——地球,生命在这颗星球上诞生并且改造这颗星球长达近40亿年。
从生态上看,地球的美丽是独一无二的。然而今天的地球因为有了人类就不仅是生态星球同时还是一颗文明星球。地球上唯一直立行走的智能生物——人类,今天已经非常轻松地生活在这颗行星上。但是,从古老文明走到现代文明,人类付出了巨大的代价。而二者之间跨越的关键恰恰要取决于人类认识宇宙的深度。
(望远镜的原始创意)
尽管有很多史前文明都显示了人类认知宇宙的兴趣。但在中国四川西部三星堆发现的3000多年前的青铜器,大概是表现得最执着的了。这是一个向往飞翔的古老集体,鸟是他们普遍的偶像。鸟的眼睛被深深地崇拜着。而他们自己的眼睛被更夸张地塑造了。这可能是人类最早期望通过眼睛这个器官的延长而求索宇宙的向往。这也许是望远镜的最原始的创意。
事实是,这种愿望终于在400多年前得到了实现。人类的眼睛真的延长了,望远镜对人类文明所起的作用,可以说超过一切其它单件的工具。因为没有它就没有可能了解天体的基本运动。也就没有对神的勇敢的否定。就没有可能在天体的观察中得到牛顿定律。也就没有以这个定律为基础的现代工业社会。
人类在400多年前通过望远镜在宇宙中获得了驾驭物质的法则。于是我们的生活就从此日新月异。今天,人类对宇宙已经看得更远,理解得更深刻。这种理解使我们已经能够认识宇宙作为一个整体的物质运动,并且更加明确地认识到我们是物质运动的结果。而宇宙中的星辰,就是全部物质运动的最重要的动力。
我们把自己拥有的一颗恒星叫做太阳。它的光辉对地球的生命是最根本的。阳光在地球表面已经掠过了40多亿年。今天的生态就是纯粹阳光的塑造。这种塑造使得地球拥有了一个长达40亿年的生命链。这个链条其实就是固体的阳光。因为生命的本质的含义就是把光能变成物质的新陈代谢。
现在,我们可以精确地知道,我们的太阳非常地巨大。它的直径相当于110个地球,它的表面是6000度的高温。经过一亿五千万公里空间的传输,地球只得到它的光辉的五亿分之一,但这已经足够了。
它的质量相当于33万个地球,但尽管这么大,如果全部是煤,发出同样的光和热只能烧几千年。然而,它稳定地烧了50亿年。是什么东西这么经烧呢?人类的燃烧概念是火用一堆树枝燃烧几个小时,这就是我们的获得能量的概念。这个基本的方式一直主导着人类的文明。但这种燃烧根本没有使用宇宙中真正的能量宝库——原子核。
在本质上,木头的燃烧只是原子们互换位置放出一些化学能。燃烧后,原子核的质量一点没有减少。而太阳的燃烧和篝火原理完全不同,它在让原子核燃烧。
爱因斯坦用著名的质能转换公式计算出,核能量能达到普通化学能量的两千万倍。宇宙中最高效的核能是氢聚变成氦。也就是四个氢原子聚变成一个氦原子。这个过程可以有千分之七的物质转换成能量。虽然只有千分之七,但物质的能量太大,如果把一千克氢原子中千分之七的物质转换成能量,就相当于四千吨石油和六千吨煤。
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在一截只能烧几分钟的树枝中所蕴含的核能,足以把100瓦的灯泡点亮100万年。太阳就是一个奢侈的使用核能的天体。那么怎样才能燃烧原子核呢?这就要看我们宇宙的物质结构了。物质本身没有行为,而物质中蕴含了四种力却决定了宇宙的一切。其中最强的是强力,它存在于强子之中,核能就是靠它产生的。但这种力只在原子核的直径范围内起作用。所以产生核能就必须要它们相互接触也就是核聚变。核聚变必须有中子,而另一种弱力能使质子衰变成中子并释放出射线,这个力是核聚变不可缺少的,而能否使核聚变发生关键却在于电磁力,它比强力弱一百多倍,不过它延伸的比强力远。所以一般情况下,强力被电磁力封闭着,如果突破不了电磁力,就不会有核聚变。其实电磁力是一种非常温和而美好的力,它天生就有正和负,永远不会过分,所谓阴阳生万物,因此它就构成了宇宙中最丰富的物质演化,包括生命。引力是最弱的力,在单个原子中比电磁力弱几万万亿倍,但宇宙对它几乎没有限制,因此它将会以多胜少,最终统治宇宙。构成我们生命的主要是电磁力,强力和弱力被封闭着,而引力在我们身体中可以被忽略,但我们的身体却能感觉到地球的引力。因为引力会随着物质的增大而显示出来。我们举起重物时,就是肌肉中的电磁力在和地球的引力做抗衡。人们很多的锻炼方法就是用地球的引力来增长我们肌肉中电磁力的能量。是引力最终打败电磁力,这是当一个物体变得像太阳这么大的时候,它不仅能控制地球围绕它旋转,同时它的每个原子的引力都向中心塌缩并输送压力和热量。而由于太阳的质量巨大,因此它的引力就可以积累到极高的温度,温度越高,原子核运动的速度越快,当达到1000万度时,原子核的电磁力将无法阻挡高速奔跑的原子核相互碰撞,于是,原子核的强力终于在瞬间结合并让物质释放出巨大的能量。这就是核聚变。是太阳以及宇宙中所有恒星诞生的方式。
人类非常羡慕这种能源。但是目前只能破坏性地使用,这就是氢弹。一朵这样的核聚变云能轻易地抹平一座几百万人的城市。也许宇宙中所有的智能文明都要经历这样的考验:道德水平是否可以达到安全地使用宇宙中最强大的能源的程度。人类正在尝试能够把核能的破坏性变成建设性。
这是在四川乐山的一尊唐代大佛,是一个一改休闲装束而神态庄严的弥勒佛。按照佛经的解释,它被授予主管光明和未来的责任。巧合的是,就在它视线的前方,一座中国的核动力研究院正在研究未来的能源—核聚变。这里要解决的难题是如何约束温度极高的核反应。
由于地球上任何物质都不能承受热核反应所需要的一千万度以上的高温。于是人们试验用能量约束能量,用强磁场来悬浮聚变的核能。目前,“核老虎”的笼子正在和“老虎”较量。这些复杂的管道,也许不久就要编织出人类最辉煌的梦想。这一天也许真的不太远了。
太阳的引力所造成的塌缩,不仅引发核聚变,而且塌缩的压力还是约束核能的极好的容器。在巨大的压力下,太阳每秒钟使用5亿吨的氢原子参与聚变。其中有400万吨的物质转化为能量。这些数字听起来挺大,和太阳的总质量相比,就微不足道了。
太阳自存在以来,只损失了万分之一的物质,能量在它的大约70万公里的深处的核心产生,要经过一千万年才能上升到表面。光在太阳的肚子里走得比蜗牛还慢。正因为这样,这个能量的“亿万富翁”才能细腻地使用自己的存款,坐吃而不少山空。
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