宇宙的发展

刚刚诞生之初的宇宙，空间从无到有并急剧猛增，仅仅10 ～32秒后，就暴胀到大约l光年的直径。在1秒钟时，因为大爆炸产生的极强高能辐射均匀地充满整个空间，宇宙成为100亿K高温的熔炉，一切物质都被熬成一锅基本粒子汤。紧接着，一场肆虐的原始宇宙风暴开始了，基本粒子之间开始发生了猛烈撞击，中子熔入质子形成了氦核。这个过程延续了大约三分钟，一直至所有的中子消耗殆尽为止。期间有大约22%质量的物质聚合成氦核，余下的物质几乎为没有聚合的质子，也就是氢核。仅有十万分之几属于同位素氦3和氘，百亿分之几归之于锂，于是原始星云形成。

构建原始宇宙的原生物质（主要包括约78%的氢和22%的氦）的产生过程，在宇宙史的最初三分钟便已经宣告完成；在此后宇宙由于膨胀而冷却，如此大规模的核合成过程再也不可能发生了，而小规模的核合成也只有等到恒星产生以后。初生宇宙的空间充斥着非常强壮的高能辐射，炽热惊人。原生物质氢核和氦核均匀分布在整个太空，它们之间的引力极其微弱，远不足以克服巨大的扩散压力和辐射压，所以无法凝聚成团。看来要打破这种物质均匀分布的状态，还要等宇宙冷却到足够的程度。

光阴一分分，一年年地流逝着，30万年过去了，宇宙的温度慢慢降到了4000K，然而其均匀状态依然如故；又是1000万年过去了，宇宙中高能辐射冷却变成微波背景辐射，氢核和氦核形成了各自的原子。原子间的引力也最后战胜了扩散压力和辐射压，在它的作用下渐渐形成了一个个物质密度较大的地区，同时继续向中心收缩；原始星云就这样形成了。在宇宙诞生1000万年以后，由氢氦两种元素构成的巨大原始星云弥漫着太空，尽管非常稀薄，但是表明宇宙物质不再处于均匀分布的状态，这预示了宇宙星光灿烂的未来。

原始星云在引力的作用下继续向中心聚集，并由于星云间的潮汐作用开始旋转，渐渐形成了一双凸透镜的形状。星云收缩使引力不断增强，从而促使旋转不断加速，同时旋转加速又导致星云缘不稳定，从而裂成两个旋臂。旋臂上发生局部的凝结，每个凝块具有一定的体积，能够在我们所见的恒星狭小限度内形成恒星。

以上过程不断进行着，直至整个星云最终演化成星系。宇宙中最初形成星系的时间大约是大爆炸后十亿年。通过哈勃太空望远镜，我们可以发现在我们星系以外的遥远空间里正在形成的其他星系，那正是几十亿年前形成这些星系的情形。现在用天文望远镜观测的星系总数须以10亿来计算，我们所在的银河系只不过是其中的普通一员而已。这些星系都是庞大的恒星集团，同时距离我们极其遥远，因此称之为“岛宇宙”。十几个或几十个星系由引力维系在一起，组成星系团；随着宇宙的膨胀，星系团间正在彼此远离。

恒星是宇宙物质凝聚到一定程度时候的产物，它起源于旋涡星云臂上的一块区域。在这块区域物质较密集的部分，因为自身的引力较强，就会使物质聚集得更快，温度也上升更快，旋转得更快。大约宇宙史纪元50亿年时，第一代恒星产生了，它们照亮了幽暗的太空，于是一个新的宇宙时代来临了。

恒星形成后开始进入生命周期中的氢燃烧阶段，氢的原子核聚变成氦，同时向外发放光和热。当恒星中的氢消耗掉100lo时就可能发生收缩，恒星中心部位的温度升高到1亿K以上。同时，因为恒星内部的活动，恒星外层被中心区域推开，膨胀的恒星变成一颗红巨星。因而，在星球密度很大温度极高的中心部分开始发生氦的燃烧，氦核聚变成铍、碳和氧。这一阶段一直延续到恒星中心部分的氦消耗殆尽，等到碳和氧所占的比例大致相等时才会结硅转化成硫、氩和其他一些更重的元素。倘若恒星通过收缩，能使内部温度升到30亿K左右，那么恒星便开始了它生命周期中的平衡阶段，形成铁还有其附近的一些元素。铁在所有元素中，其原子核最为稳定，所以一颗恒星能燃烧到生命的终结，将形成一个铁球，那么它的末日也便来临了。

垂死的恒星与自身的引力作着最后抗争，然而最终还是跌进了引力深渊之中。外围各层数以万亿吨计的物质以每秒几成公里的速度朝核区坍缩，与核区发生了十分强烈的碰撞，这就是“超新星爆发”。爆发的巨大能量使恒星外围物质得以加热，铁吸收中子与能量以后，在恒星熔炉的最后阶段炼出了金、铅、铀等更重的元素。

以上过程表明现在人类所利用的核能（确切说应该是核裂变能）归根到底是久远的超新星爆发能，就像煤、石油所含的化学能是古老的太阳能一般。超新星爆发产生的巨大激波，将恒星外围的物质抛入广阔无垠的太空；这些物质主要是由恒星各个燃烧阶段产生的92种元素构成的。恒星的一生灿烂辉煌，它的光和热孵育了生命；它同样亦是宇宙中神奇的炼金炉，组成我们还有地球的每一个原子，都曾经在那些久已熄灭的古老恒星中经受熔炼。