第497章 恒星演化!量子论再现!红巨星!白矮星!震撼全场!
1912年发表的广义相对论,共有五大预言。
它们分别是:光线弯曲、引力红移、黑洞、引力波、宇宙膨胀。
这五大预言,全部都算是天文学领域的内容。
所以,天文学大佬们才会如此推崇布鲁斯教授。
他不是天文学家,却超越了天文学家。
五大预言,意味着五大方向,极大地拓展了天文学的研究范围和深度。
1914年,爱丁顿证明了星光弯曲。
而就在刚刚,1922年,哈勃证明了宇宙膨胀。
两大预言被证明,几乎可以100%肯定广义相对论的正确性了。
现在,李奇维又提出,再次证明一个预言。
可想而知,这会造成什么样的轰动。
会场内瞬间就沸腾了。
所有人都震惊地议论纷纷。
“天啊!今天的会议应该能够载入史册了吧!”
“我有预感,广相今年恐怕就要获得诺奖了。”
“它要是不得,天理难容啊!”
“奇怪的是,为什么布鲁斯教授说他是证明半个预言?”
一时间,所有人的好奇心都被调动到了极致。
那可不是什么普普通通的科学命题,而是脱胎于广相的无上理论。
每一个都对天文学的发展产生了深刻的影响。
自从星光弯曲被证明以后,科学家基于它解释了很多的天文现象。
其中最著名的就是“引力透镜效应”。
光线在经过大质量的天体之后,会发生弯曲现象。
这种效应和常见的凸透镜对光的影响相似。
所以,天文学家突发奇想,把大质量的天体当成透镜,用它来观察其它的天体。
这就是所谓的引力透镜效应。
假设遥远的宇宙中有一个天体,它发出的光可以直射到地球上。
但是中间恰好被一个巨大恒星挡住了。
按理来说,我们是无法观察到恒星背后的天体的,因为光线被挡住了嘛。
但是由于引力透镜效应的存在,经过恒星表面的光被弯曲了,就好像凸透镜聚焦一样。
这时,地球上的探测器就可以捕捉到这些被聚焦而改变方向的光了。
当然,我们看到的只是虚影。
但通过理论计算,就能算出遥远天体的真实情况。
同理,也可以反过来,利用引力透镜效应,研究被当成透镜的大质量天体的性质。
比如,甚至可以用它来寻找暗物质!
如果观察到某个天体的图像,通过不同的角度观测,其性质不一样。
那么就可以怀疑,该天体在特定方向上的光线,可能被大质量天体弯曲了。
如果通过光学手段找不到这个大质量天体,那么就可以推测它可能是暗物质。
真实历史上,引力透镜效应在发展几十年后,就成为了天文学中重要的测量手段。
至于宇宙膨胀的意义,那就更不用多说了。
所以,天文学大佬们对于五大预言的重视,怎么形容都不为过。
哈勃的脸上露出了开怀的笑容。
现在的他毫无压力,坐在下面听讲,仿佛又回到了跟随布鲁斯教授求学的日子。
那是一段令人难忘的时光。
他如饥似渴地学习各种知识。
自己虽然取得了巨大的成就,但是哈勃并不满足。
因为他的成就,全部都是实验性质的,是通过观测大量的数据,分析和研究。
但是哈勃明白,接下来布鲁斯教授要的讲的内容,绝对是纯理论性质的。
这是他目前所缺失的能力。
这个时代,还没有理论天文学家和实验天文学家的区分。
因为没有必要。
怎么可能有天文学家不需要做实验?
对于他们而言,通过望远镜观察星空,就是做实验了。
但是布鲁斯教授的出现,打破了这个铁律!
原来真的有人可以仅仅凭借理论,就能推导出恒星的能量来源问题。
这让所有天文学家都觉得不可思议。
而现在,哈勃和众人一样期待。
“布鲁斯教授又会带来什么样震撼人心的天文理论?”
尤其是爱丁顿,更是满心期待。
因为之前布鲁斯教授已经说了,他的成果将解释恒星的质量问题。
现在对方又说和证明广相的预言有关。
爱丁顿想不到,会是剩下三个预言中的哪一个
。
在众人的期待下,李奇维终于开始了他的演讲。
“我的演讲内容是关于恒星演化的。”
“核聚变虽然解释了恒星启动能量的来源问题,但是它无法解释恒星会如何发展。”
“核聚变的能量早晚有一天会耗尽,那时候的恒星又会是什么样呢?”
“换句话说,恒星的宿命是什么?”
哗!
话音刚落,会场内瞬间躁动起来。
所有人都没想到,布鲁斯教授的演讲主题是恒星演化问题。
当初核聚变一出,天下皆惊!
恒星研究成为了天文学领域的热门方向。
但是最难的能量来源已经解决,恒星还有什么遗留的难题吗?
很快,众人想到一个问题。
“恒星问题怎么会和其它三个预言产生联系呢?”
“引力红移和引力波应该是所有大质量天体都存在的现象。”
“黑洞就更不用说了,那是一种奇异的天体,跟恒星完全是两回事。”
“怎么看都找不到关系啊。”
很多人有点懵逼。
他们完全猜不透布鲁斯教授的心思。
这一刻,所有人都静静等待着。
李奇维继续说道:
“我相信,很多人已经开始纳闷了。”
“我不是要证明广相的预言吗?”
“怎么演讲的内容却是恒星的演化。”
“这两者看似没有任何关系。”
“别急,听我慢慢道来。”
此刻,众人逐渐平静下来,聚精会神地听讲着。
“我们知道,恒星在启动核聚变之后,其内部不断地有氢元素聚变成氦元素。”
“这种聚变产生的庞大能量,抵消了恒星自身引力的坍缩效应。”
“但是,恒星的质量再大,它所包含的物质也是有限的。”
“一旦所有的氢元素耗尽,核聚变停止,那么会发生什么呢?”
众人纷纷开始思考。
“燃烧了无数氢元素的恒星,此刻它的体积已经膨胀到了极限。”
“它变成了一个巨大的天体。”
“但是,这时候它的核心温度,却再也无法继续升高了。”
“甚至在这个过程中,还发生了氦聚变。”
“氦不断聚变成碳元素、氧元素等。”
“这些元素因为没有足够的能量继续聚变下去,只能不断地累积在核心处。”
“此时,恒星的核心和外层,就会产生两种全然不同的结局。”
“外层是膨胀到极限的稀薄星尘,慢慢散开,形成一个巨大无比的云雾状。”
“看起来就和色彩斑斓的星云一样。”
“但是核心处,却因为累积了大量的碳氧等元素,使其密度越来越高,产生了极大的压力。”
“这种压力甚至可以把原子都压碎了。”
“然而很快,它就会遇到一个极其强大的屏障。”
“那就是电子本身的抵抗能力。”
“我们知道,原子是由原子核和电子组成的。”
“电子围绕着原子核运动,它是要占据一定的体积的。”
“根据泡利-布鲁斯不相容原理,电子哪怕受到外力,但是依然要遵循不相容的规则。”
“换句话说,电子可不会那么轻易地就被压在一起。”
“我把电子这种抵抗外部压力的行为,命名为【电子简并压力】。”
“如图所示。”
“经过我的计算,电子简并压力足以抵抗恒星核心产生的庞大引力压力。”
“当电子简并压力与引力压力相等时,此时的恒星就达到了一种平衡状态。”
“恒星的外围物质全部被抛射向宇宙空间,只留下这个密度极大的核心。”
“根据计算,它的密度能达到每立方厘米10吨的恐怖程度。”
“核心的温度也会不断地降低,最终暗淡下去。”
“一颗伟大的恒星,最终就剩下这么一个核心了。”
说到这里,李奇维停顿了下来。
此刻会场内一片哗然!
“老天啊!恒星演化的过程中,竟然还用到了量子论!”
“这实在太不可思议了!”
所有人都被李奇维的理论分析过程惊到了。
之前的核聚变是用到了原子学的知识。
但是现在,恒星的演化,甚至开始涉及到量子论了。
在场的天文学家们,直接懵逼了。
众人当然知道泡利-布鲁斯原理。
由那位绝世天才泡利所提出,号称是量子论的最后一块拼图。
但是大家无论如何也想不到,这个理论竟然可以被用在恒星演化上。
这也太神奇了。
爱丁顿两眼放光,他看着演示屏幕上的内容,宛如稀世珍宝。
这种只通过理论,就能预测恒星命运的手段,让他目眩神迷。
原来天文学可以如此有逼格。
而不是只能每天守候在望远镜旁边。
哈勃则是呼吸急促。
他的内心震动不已。
“这就是布鲁斯教授的实力吗?真是太可怕了!”
“恐怕也只有他才能创造出恒星的演化理论了。”
“因为在场的大佬们,恐怕没有多少人懂量子论吧。”
李奇维把量子论应用在天文学领域,着实震撼了在场的众人。
当初的核聚变,仿佛再一次出现在眼前。
接着,李奇维继续说道:
“恒星在氢元素燃烧殆尽,体积膨胀到极限的时的状态,因为表面温度较低,根据计算,会呈现红色。”
“所以,我把这种状态的恒星命名为【红巨星】。”
“红巨星抛射外围物质后,最后留下的那个核心,因为密度极大,所以会表现为白色。”
“所以,我把这个核心命名为【白矮星】。”
众人听到这两个名字后,倒是没有太多惊讶。
都取得很形象。
恒星因为核聚变膨胀成又大又红的天体,当然就是红巨星。
最后保留的核心,和恒星本身相比,就是个小矮子,所以白矮星也算名副其实。
这时,李奇维总结道:
“恒星的演化一共经历了四个阶段。”
“我把它比喻为一个人的成长过程。”
“首先是诞生期。”
“宇宙中的各种尘埃、分子原子,在引力的作用下互相吸引,形成原始星云。”
“随着引力越来越大,最终点燃了核聚变之火。”
“于是,恒星进入了成年期。”
“也就是现在的太阳所处于的阶段。”
“核聚变为恒星提供了源源不断的能量,让我们的宇宙不再冰冷,充满光热。”
“同时,还孕育出人类这样的智慧物种。”
“但是,正如人会老去也一样,恒星的燃料也有烧尽的那天。”
“此刻,就进入了恒星的中年期,红巨星阶段。”
“恒星不断地膨胀,吞噬周围存在的一切事物。”
“直到最后,极尽璀璨后,其留下的核心残骸,变成白矮星,孤独地飘荡在宇宙中,光热不断熄灭。”
“这就是恒星的衰退期,以死亡作为结局。”
随着李奇维的叙述,一股悲壮的气息弥漫开来。
恒星的命运仿佛一抹画卷,缓缓展现在众人的面前。
一时间,所有人竟然产生了感动的情绪。
太凄美了!
不知过了多久,众人终于从悲伤中走出。
随即,就是倒吸一口冷气。
布鲁斯教授,竟然用理论,描述了恒星的演化周期。
这实在太让人震撼了。
哈勃的成果虽然同样令人震撼,但是和布鲁斯教授的比起来,风格迥异。
前者是废寝忘食,没日没夜地守候在望远镜旁边,观测和分析了无数的天文学数据。
最终才证明了猜想。
而后者,则仅仅通过一张纸,一支笔,就把恒星的一生勾勒出来了。
无论是从美感还是震撼程度,后者都远远超越了前者。
“这就是布鲁斯教授的强悍实力!”
这一刻,众人总算明白,最顶级的物理学家到底有多么可怕了。
他们研究天文学,简直就是降维打击。
不!
“可怕的不是物理学家,可怕的是布鲁斯教授本人。”
不过很快,大家就发现了问题。
“恒星的演化周期已经清楚了。”
“但是它和广相的三个预言都没关系啊。”
在众人不解和疑惑的眼神中,李奇维微微一笑,说道:
“以上,只是恒星的第一种结局而已。”
轰!
全场骇然!