040429银河系-杜升云-第2部分
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有了这个密度波，它可以给我们很好地回答一下为什么会形成这个旋臂？但是这个旋臂，还有非常有意思的事情。是什么呢？就是旋臂是银河系里头新的恒星诞生的摇篮，就是说我们每年银河系都会有新的恒星生成。好像它也是不断地在有新的生成、有老的死去。那么死去的这些老化的星呢，每一百年至少会有一颗星老化，但是新生的星每年大约会有十颗左右在新生。那么这样一些新生的星出现在什么地方呢？就出现在银河的旋臂上，因为什么呢？因为旋臂刚才我们讲了在密度波走到这样的时候，它压缩这些星系的物质，使得恒星的形成成为可能。我们现在呢就是讲到了银河的旋臂，那么银河还有一个要讲的是什么呢？这个银河刚才讲的，说太阳在银河系里头有运动。那么银河系本身自己有没有运动呢？我们天文学家说话需要靠观测，我们需要靠观测事实来说话。
当我们观测恒星的时候，我们会有一些新的发现。就是说观测了很多星，我们测量这个星，它的运动。它在天空横的方向上这种运动我们叫做自行。还有一种运动，是在我们视线方向上的运动。大家可以想，如果一辆汽车跟你的视线方向是一致的，它在运行的时候其实你很难估计它离你多远，或者说它走得多快，你看不出来。就是汽车迎面而来，或者说背向你去的时候，你看不出它走得多快。但是这个纵的方向，就是向着我们视线方向的运行，我们也有办法来观测。什么办法呢？我们常常在外头旅行的人们你有没有这样一个经验，当你坐火车的时候，那么在火车运行的过程中，如果说前方有一列火车跟你迎面而来的时候。大家听到这个声音就是越来越尖锐，就是这个火车的声音越来越尖锐。当这个车互相离开的时候，你听到声音是越来越钝，也就说在运动的两列车互相听起声音来它的频率会变化。
同样的道理，我们在观测一颗恒星的光的时候，我们把这个光分解成光谱。我们在观测它的光谱的时候发现，这个谱线会有一种运动。它的运动就会表示出来这个光的频率的变化，当这颗星接近我们的时候，它应该是比较尖锐。那么也就是说，它会发蓝颜色，就是更向蓝走一点。如果说它背向我们去的时候，它会钝一点，向红的方向走一点。所以这种速度我们叫做视向速度，就是眼睛看出去的视向速度，当我们分析天体运行的各种速度的时候，经过了多少年分析以后，我们发现其实银河系是在转动的。我们太阳附近的这个银河系转动的速度有多快呢？每秒钟220公里，这是一个很高的速度。大家想一想，我们发一个人造卫星，只要每秒8公里，它就可以围着地球转了，也就是说只要有一个8公里的速度它就可以出去了。但是我们太阳在银河系这一部分的旋转速度，是每秒钟220公里，是一个很高的速度。那么这样高速度的一个运行呢，就使得我们知道银河系本身也是在转动。关于转动呢，常识告诉我们，我们认识这种现象，比方说我们地球围着太阳转，金星、火星、木星、土星都在围着太阳转。那么这时候在描述这些行星围绕太阳运动的时候，我们有一个规律，我们叫做开普勒定理。也就是说围着它有一定的规律来运行，那么服从这个开普勒定理的一种运行是随着距离的不同速度不一样。但是在银河系里头呢，它既不是一个刚体的运行，就是说不像铁饼这么旋转，不是说大家连在一块的，不是这种旋转方式，又不是像太阳系里头行星围绕太阳这么旋转。它是在不同的地方运动的速度不一样，为什么呢？大家可以想到，我们太阳系的天体在运行的时候，你围绕的中心是一个太阳，就这么一个天体。而银河系里面不但围绕银河系的核心，而且银河系，比方说太阳距离银河系的核心还有两万七千光年，在这两万七千光年的距离内还有很多的星，这些星它的质量都会汇聚到银河系中心来计算。也就是说，如果说离开太阳更远的星，那么它中心的质量就会更大。因为什么呢？我们太阳以内的这些星质量也就都算进去了，所以这个质量在不断地变化，核心部分的质量在不断地变化。它们互相有一个不一样的速度，所以比较复杂。但是我们现在认识到了什么呢？银河系是由恒星构成的一个庞大的集团，那么它至少有一千多亿颗星。那么这样一些星，组成这么一个集团。它还在不断地旋转，而这种旋转随着距离银河系核心的部分，远近的不一样，它旋转的速度也不一样。我们知道测量太阳附近这样的速度，大概是在每秒钟220公里这么一个速度。知道银河系在旋转，又知道银河系本身是一个漩涡星系，它有很多旋臂。这个旋臂非常有意思，是我们银河系里头恒星诞生的一个场所，这是我们讲到了银河系的外围部分。
那么我们要讲到银河系的核心部分，这个核球也还是比较大的。因为银河系的核球非常密集，我们需要看人马座，就是沿着人马座方向看，需要在夏天看。夏天在银河系的南边，看南方天空就可以找到人马座。我们可以看到那个地方非常地亮，这个亮表示那个地方是银河系的中心。那么银河系中心它应该是有一个比较大的黑洞，为什么呢？黑洞大家知道，黑洞它本身的质量非常大，这个质量大到什么程度呢？这个光只进不出，它可以把外头的物质吸进去。但是呢，连光都从它本身，黑洞里头跑不出来，因为它的引力太大了。那么银河系中心，应该有这么一个庞大的黑洞来维持着银河系庞大的引力。那么我们有什么证据来证明银河系核心呢？有可能有黑洞，而且是一个比较大的黑洞。主要的就是说在银河系的核心部分，我们可以观测到强烈的X射线辐射，而且红外辐射也特别强。它是什么意思呢？就是说当物质高速旋转接近黑洞的时候，被黑洞吞掉的时候，这个时候它由于运动的速度非常高，它会辐射X射线。而且它周围星的运动速度都是非常快的，就是在银河系核心部分，运动速度非常快。所以我们想，银河系的核心那么它应该是有一个黑洞。
现在，我们已经知道银河系在整个宇宙里头是一个很普通的星系。是宇宙中间的一个“星岛”，很普通。那么现在我们讲，说这个银河系它是孤零零的吗？它是不是更复杂呢？实际上我们在观测银河系的时候，我们发现银河系的周围还有一些别的星系。那么这样的话，我们银河系到底势力范围有多大呢？或者说我们银河系这样一个引力的范围能大到多么大呢？至少是在89万光年，接近100万光年。我们刚才讲的，说银河系大小是13万光年，现在差不多一百万光年这么范围之内，都是银河系的势力范围。也就是说，银河系这个漩涡星系，它还有很多伴侣，它们共同构成了这么一个庞大的恒星集团。那么银河系将来还是会发生一些变化，也就是这些个伴侣，它会在银河系强大的引力下，逐渐地向银河系靠拢。
比方说像麦哲伦云，就以每年一千公里的速度，在向着银河系靠近。那么也许在几十亿年以后，麦哲伦云也会和银河系相撞的。那么这是我们银河系本身，它还有一个空间的范围，还有一些伴侣。在银河系里头呢，如果说我们能够观测到银河系，能够分析出银河系是个什么结构来。我们刚才讲了，是因为在银河系里头有那么一个太阳，而在太阳周围有一颗行星叫做地球，这个地球上它有高级智慧生命，就是我们人类自己。我们能够观测星空，不但解开银河系之谜，而且我们可以解开银河系以外还有哪些星系跟我们银河系是有关系的。那么这么说，就提出这么一个问题来，在银河系里头还有没有跟我们地球一样的有高级智慧的这种生命存在呢？如果再往大了说的话，那么在银河系以外，其他的漩涡星系有没有智慧生命存在呢？那么它们之间有没有可能进行交流呢？这是大家非常关心的一个问题。那么我们首先说，在太阳系里头地球这么一个特殊的环境里头，能够形成人类这种高级智慧生命，其实不是很容易的。如果说你按照康德的那种哲学的一种推理方式来推理的话，你可以这么想，我们太阳在银河系里头是很普通的一颗星。它就是一个中等大小的一个黄色的星，这样的星在银河系里头很多。那么既然在太阳周围有智慧生命，我们就可以想到，就是温度不高也不低的那些恒星周围也有可能有智慧生命，这是顺理成章的一件事情。但是当你真正去分析我们地球上的生命跟其他行星对比的时候，大家就会想到，其实也不那么简单，并不是说任何一个类似太阳的恒星周围就一定会有智慧生命。
所以这样的话，就是说实际上分析起来，我们对比太阳系，智慧生命并不是那么容易产生。所以银河系尽管有很多跟太阳相同的星，并不是说，这些星周围就一定会有智慧生命。至于说银河系它是怎么生成的？应该说是在宇宙那次大爆炸过程中产生的，和其他星系一样的一个产生过程。当然这个产生过程，现在仍然是科学研究里头一个非常热门的话题，因为现在并没有解决，就说是到底这个星系怎么就形成了？至少我们可以这么说，就是在大爆炸以后，在宇宙中间已经形成了原子，出现了核，由于它质量的一些不稳定性，就是在宇宙中存在着一些不稳定性，那么它有些聚集。庞大的物质聚集在一起，逐渐地形成了这么一个星系。那么我们现在的观测，可以这么讲，我们已经观测到了在宇宙中间不均匀性的一些信息。比方说发射了卫星，它在观测微波背景的时候，已经观测到它有些不均匀的东西。那么这种不均匀的东西，会导致早期的宇宙里头它有些不稳定性，会导致星系的产生。应该说我们银河系也是那个时候的一个产物，所以这个银河系呢，我们自己在银河系里头来研究银河系的时候，就帮助我们来认识其他的星系。通过这样一些星系我们来解开宇宙之谜，就是说宇宙到底是怎么形成的？它会向哪个方向去？你要想解决这么一个最大的问题，你首先得踏踏实实把我们的银河系认识清楚。
