第 16 章 第 3 节 银河系 宇宙

在 17 世纪以前，人们只能用肉眼观测天体，观测能力很有限。整个天空肉眼可见的恒星大约有 6 000 多颗，其中比较著名的有北极星、北斗七星、织女星、牵牛星、天狼星、比邻星等。仰望星空，宇宙深处蕴藏着多少奥秘？

肉眼可见的恒星离我们有多远？

天体之间的距离非常遥远，如果用米或者千米来衡量天体之间的距离会很不方便。在天文学上，我们常常用光年作为天体距离的单位。光年指的是光在真空中一年内行进的距离。光年的符号是 l.y.。光年与米的换算关系是：

1 l.y.= 9.46×10¹⁵ m

作为比较，日地距离约 1.5×10¹¹ m，太阳光从发出到地球，约需时 8 min。

什么是银河系？

在很长的一段时期内，人类对宇宙的认识实际上局限在太阳系内。1750 年首次提出银河系（Galaxy）的概念，太阳系以及我们肉眼可见的众多恒星都属于一个更大的恒星系统——银河系。图 16–3–1 所示即为银河系的一部分。

200 多年来经过无数天文学家和物理学家的不断努力，我们对银河系已经有了比较清晰的认识。银河系是一个直径约 10 万光年，包含约 3 000 亿颗恒星的庞大盘状恒星集团，中心是一个质量相当于 400 万个太阳的巨型黑洞，太

美国天文学家哈勃（E. P. Hubble，1889—1953）通过对大量星系的观测研究发现，所有的星系都在远离我们，并且离我们越远的星系，远离的速度就越大。也就是说，随着时间的流逝，星系之间的距离在不断增加。那么反过来看，在很久以前，星系之间的距离一定比现在小得多，即宇宙是在膨胀的。发现星系都在远离，并不能说明地球是宇宙的中心。站在任何一个星系上看，所有其他星系也都在远离。上述活动中，形象地模拟了哈勃的发现。气球上的每个小圆点都可看成一个星系；当气球膨胀时，站在任何一个圆点上看，会发现所有的圆点都在互相远离，并且距离越远的圆点其远离的速度也越大。

宇宙是如何演化的？

美国物理学家伽莫夫（G. Gamow，1904—1968）在前人研究工作的基础上，于 1948 年提出我们的宇宙诞生于 138 亿年前的大爆炸。根据这个理论，大爆炸之初，温度和密度极高。随着时间的推移，宇宙不断膨胀，温度逐渐下降，各种粒子开始形成。

无论是在实验室还是茫茫太空，物理世界的过去、现在和未来都应该遵循物理学的普遍规律。

物理学已经取得了伟大的成就，但人类探索自然奥秘的步伐不会停止，永无止境。