最新发现空前挑战现有宇宙形成学说
日前，美国天文学家通过哈勃望远镜在猎户星座中发现了一颗巨大的原恒星，这
颗原恒星正处于其演化阶段的极早期，它距离地球约6000光年，质量达到了太阳的约
10倍，人类还是第一次发现如此巨大的原恒星。从哈勃望远镜拍摄的照片上，天文学
家还首次在这颗巨大的原恒星周围，发现了与它差不多大小的星云盘。专家推测，在
这个星云盘中可能会有行星形成。新发现的巨大原恒星的“年龄”估计在20万年左
右，在恒星中只能算是婴儿。
几乎与此同时，美国天文学家还宣布，他们在狮子座发现了宇宙中迄今为止最大的
星团集合，该星团集合由几十亿颗恒星和类星体组成，直径为600万光年，该星团距离
地球为65亿光年。
上述两项新发现所产生的欣喜尚未褪去，烦恼的事情却已经出现：翻遍人类所有的
科学理论模型，都无法对新发现的自然现象做出系统的表述和令人信服的科学解释。
科学家们说，这次的最新发现对现有的宇宙形成学说构成了空前的挑战。
现代的宇宙形成学说
现代宇宙学说中最有影响的就是宇宙大爆炸理论，与其他宇宙模型相比，它能说明
较多的观测事实。它的主要观点是认为我们所处的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。
“大爆炸”说认为，在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，
使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆
发。根据这一观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，约有100亿摄氏
度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电
子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，随之
温度很快下降。当温度降到10亿摄氏度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要
么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成
的。当温度进一步下降到100万摄氏度后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物
质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千摄氏度时，辐射
减退，宇宙间主要的气态物质逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，
成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：
1、大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比
自温度下降到今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这
一点。
2、观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普
勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。
3、在各种不同天体上，氦密度相当大，而且大都是30％。用恒星核反应机制不足以
说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很
高，则可以说明这一事实。
4、根据宇宙膨胀速度以及氦密度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆
炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965
年，在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K（绝对温度
值）。
原恒星是重要转折点
根据现今的“弥漫说”的理论，恒星的形成可分为两个阶段。首先，宇宙中稀薄的
物质先凝聚成星云并收缩成原恒星，然后，原恒星才慢慢向恒星发展。
恒星通常是在星际气体中诞生的。在宇宙中，星际空间普遍存在极稀薄的物质，并
且由于分布不均匀而分裂成团块，分裂后的物质向中心凝聚，逐渐成为弥漫星云。弥
漫星云在逐步凝聚收缩的过程中，进一步分裂，变成体积和质量更小而密度却更高的
小球状星云。当星际气体的密度增加到一定的程度时，由于其内部引力比气体压力增
长得要快，气体云开始缩小。这样的倾向一产生，其本身的引力便促使星际气体的密
度同时升高。质量大得惊人的星际物质变得不稳定起来。在引力作用下，这些星际气
体与尘埃物质收缩、凝聚，并且这种变化的速度越来越快、越来越猛烈。部分气体成
为体积较小的云团，这些较小的云团逐渐发展成为一颗颗的恒星，并且这些恒星多为
“一鼓作气”而且是大批量地诞生。
恒星的具体诞生过程是，假如有一星际气体的密度为每立方厘米六万个氢原子，大
大超过一般星际物质（每立方厘米一个氢原子）的密度指标。最初这团气体是透光
的，气团中的尘埃不受周围气体的牵制，畅行无阻地传到外空。气体以自由落体的方
式落到中心，星际物质在中心区逐渐积聚起来。本来质量分布均匀的一团物质，变成
了越往里密度越大的气体球。中心附近的重力加速度越来越大，内部区域物质的运动
速度的增长突出。在这时，几乎所有的氢原子都结合成分子，气体的温度很低。此时
的气团仍然很稀薄，一切辐射都能往外穿透。经过几十万年后，中心区的密度逐渐变
大，那里的气体对于辐射来说变得不透明了。此时，核心温度开始升高，并且随着温
度的上升，压力开始变大，收缩与凝聚停止了。这个密度特别大的中心区半径和木星
轨道半径差不多，而它所含的质量只涉及全部物质的0.5％。
直至温度达到2000摄氏度左右，氢分子开始分解成为原子。于是核心再度收缩，到
收缩时释放出的能量把全部的氢都重新变为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大
一些，不断向中心跌下的全部外围物质最终都要落到这个核心上，一颗质量和太阳一
样的恒星就要形成了。
因为这样的核心是逐渐转变为恒星的，所以被称之为“原恒星”，它的辐射消耗主
要由落到它上面的物质的能量来补充。由于密度和温度在升高，原子渐渐地丢失了它
们的外层电子，成为电离原子。由于落下的气体和尘埃形成了厚厚的外壳，它的光穿
透不出来。直至越来越多的下落物质和核心联成一体时，外壳才透光，星体就以可见
光突然涌现出来。其余的云团物质还在不断向它落下，它的密度在增大，因而内部温
度也在上升。当其中心温度达到1000万摄氏度时，氢聚变开始，一颗原始的恒星就这
样诞生了。
新发现带来挑战
日益进步的科技手段，层出不穷的新发现，使得科学家们对大爆炸理论产生了疑
惑。有人提出，如果宇宙是在约100亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间
和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和
行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。那么，大爆
炸理论却无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者确切地解释清楚
发生这次大爆炸的原因是什么？科学界对此也莫衷一是。
英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金对宇宙的起源曾提出了自己的最新解释，即宇
宙有始而无终。
霍金与其合作者、英国剑桥大学数学物理教授图罗克最新提出的“开放暴胀”理论
认为，宇宙最初的模样像一个豌豆大小的物体，悬浮于一片没有时间的真空，“豌
豆”状的宇宙存在的时间与“大爆炸”相隔一个极短瞬间。该理论认为，“豌豆”状
的宇宙在“大爆炸”前的瞬间内经历了被称为“暴胀”的极其快速的膨胀过程。另
外，霍金和图罗克还根据“开放暴胀”理论推断，宇宙最终将无限地膨胀下去，而不
是像一些天文学家所认为的，膨胀到一定程度后会在引力作用下收缩。霍金和图罗克
的新理论在科学界引起了不同的反应。英国的一些著名天文学家指出，霍金的新理论
完全是按照物理学定律纯理论推算的结果，它是否揭示了宇宙的本质还有待于实际观
测的考验。
印度科学家也认为，宇宙在最初的时候是一个被称为“创物场”的巨大的能量库，
而不是大爆炸理论所描述的没有时间、没有空间的模式。在这个能量场中不断发生爆
炸，逐渐形成了宇宙的雏形。此后在密度更大的巨大物体周围，在强大的引力波作用
下不断发生小规模的爆炸，导致小范围空间的膨胀，而且膨胀的速度并非是匀速的。
这些时快时慢的小规模膨胀综合在一起，形成了大尺度范围内宇宙的膨胀。但迄今为
止，“引力波”还只是科学家的一种假设，有待实验数据的检验。
这次美国天文学家在猎户星座及狮子座的最新发现，为研究宇宙的诞生和演变提出
了新的问题与挑战。根据“大爆炸”说及目前的普遍认识，宇宙是在一次大爆炸后产
生的，到现在有约100亿年的历史，但是这次在狮子座新发现的星团，至少在65亿年前
就形成了，这就意味着，在宇宙刚形成不久就有了这样的重力集中，这是现在的任何
一种宇宙学说都无法解释清楚的，它无疑构成了对现有宇宙形成学说空前的挑战。正
像美国的一位天文学家所说的：新的发现，又为科学的进步设置了一道不高不低的门
槛儿。