羽晓梦藤萝 第221章 星轨之问

1996年11月13日，星期三，农历十月初三，阴，北风。

清晨六点四十分，街道笼罩在灰白的晨雾里。

我推着那辆老式二八自行车出了院门。

黑色轻薄羽绒服的拉链一直拉到下巴，浅蓝色牛仔裤的裤脚自然垂在白色旅游鞋上。

晓晓送我的黑色皮手套已经戴好——皮质柔软，戴上后指尖很快暖和起来。

车把上挂着的绿色帆布书包随着车轮的转动轻轻晃荡。

北风从西北方向吹来，带着初冬特有的干冷。

街道两旁的梧桐树早已落尽了叶子，光秃秃的枝桠在铅灰色天空下伸展，枝头被风吹得向南倾斜。

地面上干净整洁，昨夜的风已将落叶吹扫到路边的沟渠里，落叶堆积在南侧的墙根下。

唯有冬青和松柏还坚守着一片苍翠，在满目萧瑟中显得格外醒目。

骑到晓晓家院门口时，她正站在院内的藤萝架下。

米色轻薄羽绒服，同色系围巾，浅蓝色牛仔裤，白色旅游鞋——我们总是不约而同地穿得像是商量好的。

枯褐色的藤蔓缠绕成冬天的骨架，在北风中瑟瑟抖动。

“看什么呢？”我停下车，脚支在地上。

“冬芽！”晓晓转过头，鼻尖冻得微红，呼出的白气被北风迅速吹散，“已经鼓起来了，硬硬的。”

我顺着她手指的方向看去。在那些看似干枯的藤蔓上，确实能看到一个个小米粒大小的凸起，褐色的鳞片紧紧包裹着，像是沉睡中的小生命。

“等到明年春天，它们就会醒来了。”晓晓轻声说，声音在北风中有些飘忽。

她跳上后座，双手自然地扶住我的腰。

车轮碾过干净的水泥路面，发出规律的沙沙声。

北风迎面吹来，带着初冬特有的刺骨寒意，我不由得缩了缩脖子。

我们穿过油建公司家属区。

早起的老师傅在背风的墙角打太极拳，动作缓慢而舒展。

几个小学生背着大大的书包，一边走一边打闹，红领巾在风中飘荡。

送牛奶的三轮车叮叮当当地驶过，车筐里白色的奶瓶整齐排列。

天空是那种均匀的灰白，云层低垂，从北向南缓缓移动，仿佛一块巨大的棉布盖在城市上空。

远处的南山只剩下模糊的轮廓，山顶处还残留着昨夜的薄霜，在灰白的天色下泛着淡淡的银光。

上午前三节课在寻常的节奏中过去。

当第四节课的上课铃响起时，教室里弥漫着午前特有的倦怠。

窗外的天色更加阴沉，云层低得仿佛要压到教学楼顶。

费政老师走进教室，他今天手里除了课本和教案，还多了一本厚厚的、书脊已经磨损的笔记，神似傅彪的圆脸上，有种罕见的兴奋神色。

“把课本翻到第六章。”他站上讲台，声音洪亮得把几个还在打瞌睡的同学惊醒了，“万有引力定律。”

同学们窸窸窣窣地翻书，纸页摩擦声连成一片。

“F等于G乘以m1m2除以r的平方。”费政老师在黑板上写下这个公式，字迹遒劲有力，粉笔与黑板摩擦发出清晰的声响。

“这个公式你们初中就见过，高中要学的是它的应用。但今天——”他顿了顿，目光扫过全班，“今天我们不讲计算题。”

教室里安静下来，只有窗外北风呼啸。

“今天我们讲故事。”费政老师说。

晓晓侧过头，和我交换了一个疑惑又期待的眼神。

莉莉在前排挺直了背。

总爱打瞌睡的王强此刻也睁大了眼睛，一副准备听评书的架势。

费政老师从牛顿的苹果开始讲起。

“1666年，英国，林肯郡。”他走回讲台中央，双手背在身后，“一个二十三岁的年轻人因为瘟疫从剑桥回到家乡。在那个漫长的夏天，他坐在花园里思考——为什么苹果总是垂直落向地面？为什么月亮不会掉下来？”

他在黑板上画了一个苹果，又画了一个月亮。

“牛顿花了二十年才想明白这个道理。”费政老师的声音变得深沉，“苹果落地，月亮绕地球转，地球绕太阳转——所有这些，都是同一种力在作用。这种力与质量的乘积成正比，与距离的平方成反比。”

他指向黑板上的公式：“这就是万有引力定律。从苹果到月亮，从太阳系到银河系，整个宇宙都在这个简单的公式支配下运转。”

贾永涛举手：“老师，那为什么月亮不会掉下来？”

“问得好！”费政老师赞许地点头。

“因为月亮有足够快的横向速度。想象一下——”他在黑板上画了一个地球，又画了一个绕着地球转的月亮，“引力让月亮不断‘落’向地球，但它的速度又让它不断‘错过’地球。这种永恒的坠落，就是轨道。”

张明恍然大悟：“就像扔石头，扔得越快，飞得越远？”

“正是！”费政老师说，“如果扔得足够快，石头就会绕着地球转，永远不落地——这就是人造卫星的运行原理。”

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喜欢羽晓梦藤萝请大家收藏：()羽晓梦藤萝全本小说网更新速度全网最快。王强瞪大眼睛：“那要是扔得再快呢？”

“那就飞离地球了。”费政老师笑了笑，“第二宇宙速度，11.2公里每秒。”

他继续讲下去，从牛顿讲到爱因斯坦。

“但牛顿的引力理论有个问题。”费政老师擦掉黑板上的图，重新画了一个太阳和一个绕着它转的水星，“它解释不了水星轨道近日点的进动——每百年43角秒的偏差。直到1915年，一个叫爱因斯坦的专利局职员提出了全新的理论。”

他在黑板上写下五个大字：广义相对论。

“在爱因斯坦看来，引力不是一种‘力’。”费政老师的声音里有一种近乎诗意的张力，“而是时空的弯曲。质量大的物体会弯曲周围的时空，其他物体沿着弯曲时空中最‘直’的路径运动——这叫测地线。”

他用粉笔在黑板上画了一个网格，在中心处用力一按，粉笔灰四溅，网格凹陷下去。

“太阳弯曲了周围的时空，地球只是沿着这个弯曲时空运动。就像在凹陷的床单上滚动的玻璃弹珠。”费政老师抬起头，看着我们，“这个理论预言了很多神奇的现象——光线经过太阳时会偏折，引力场中时间会变慢，还有引力波的存在。”

周博举手：“老师，引力波真的存在吗？”

“1974年，泰勒和赫尔斯发现了一对脉冲星双星。”费政老师走到窗边，仿佛在眺望遥远的星空，“它们的轨道在衰减，衰减速率与广义相对论预言的引力波辐射导致的能量损失完全一致。1993年，他们因此获得了诺贝尔奖。这是引力波存在的间接证据。”

肖恩追问：“那能直接探测到吗？”

“美国已经在建设LIGO了。”费政老师走回讲台，“激光干涉引力波天文台。如果建成并达到设计灵敏度，也许十年内我们能首次直接‘听到’宇宙中的引力波——比如两个黑洞并合的声音。”

“黑洞！”王强几乎是喊出来的，“老师，黑洞真的存在吗？”

费政老师笑了，那是一种看到学生问出关键问题时的欣慰笑容。

“根据广义相对论，当一颗大质量恒星死亡时，如果核心质量超过奥本海默极限——大约三倍太阳质量——没有任何力量能阻止它继续坍缩。”他的声音变得低沉，“它会坍缩成一个点——奇点。周围的边界叫视界，一旦跨过，就再也无法返回。这就是黑洞。”

他在黑板上画了一个黑色的圆，在圆外画了几条被吸入的线。

“1967年，贝尔和休伊什发现了脉冲星——快速旋转的中子星。而黑洞，直到1971年才在天鹅座X-1双星系统中找到第一个强有力候选体。”费政老师顿了顿，“现在，黑洞已经从天方夜谭变成了天体物理学的常规研究对象。”

莉莉转过身，眼睛亮晶晶的：“老师，黑洞真的什么都吞吗？连光都不放过？”

“根据经典广义相对论，是的。”费政老师说，“但1974年，霍金提出了一个惊人的理论——黑洞不是全黑的。由于量子效应，黑洞视界附近会产生粒子-反粒子对，其中一个掉进去，另一个逃逸，看起来就像黑洞在辐射。这叫霍金辐射。”

“那黑洞最后会蒸发掉？”朱娜认真地记着笔记。

“理论上是。”费政老师点头，“但时间尺度长得难以想象。一个太阳质量的黑洞，蒸发完需要10的67次方年——比宇宙当前年龄长得多得多。”

他讲到这里，教室里的气氛已经完全不同了。同学们不再是被动听讲，而是主动追问，眼睛里有光——那是对未知世界的好奇，对宏大问题的渴望。

就在这时，我举起了手。

“费老师，”我问，“那宇宙是怎么来的呢？”

这个问题仿佛按下了某个开关。

费政老师眼睛一亮，像是早就在等这个问题。

他放下粉笔，走到讲台中央，双手做了一个从中心向外扩张的手势。

“这就是宇宙学要回答的核心问题。”他说，声音里有一种庄重的意味，“目前最主流的理论，叫做‘大爆炸宇宙学’。”

他在黑板上画了一条长长的时间轴，在最左端重重一点。

“大约150亿年前，”费政老师的声音变得悠远，仿佛在讲述一个古老的神话，“整个宇宙——时间、空间、物质——都聚集在一个极小、极热、密度极高的状态。我们称之为‘奇点’。”

他在点旁边写下“t=0”。

“然后，它开始膨胀。”费政老师说，“不是我们平常理解的爆炸，而是时空本身开始扩张。1929年，哈勃发现星系都在远离我们，而且远离速度与距离成正比——这就是宇宙膨胀的直接证据。”

他在时间轴上向右移动粉笔。

“但随着研究的深入，天文学家发现标准大爆炸模型有些问题。”费政老师停下笔，“比如，为什么宇宙如此均匀？为什么如此平坦？1980年，古斯等人提出了‘暴胀理论’，认为宇宙在极早期经历了指数级膨胀——在极短时间内，宇宙尺寸膨胀了数十个数量级。”

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喜欢羽晓梦藤萝请大家收藏：()羽晓梦藤萝全本小说网更新速度全网最快。王梅推了推眼镜，轻声说：“那得多快啊……”

“超光速。”费政老师点头，“但这是时空本身的膨胀，不违反相对论。暴胀理论预言宇宙应该是平坦的，而且背景辐射应该几乎各向同性——这两点后来都被观测证实了。”

他继续向右移动粉笔。

“暴胀结束后，宇宙继续膨胀冷却。大约在大爆炸后3分钟，宇宙温度降到约10亿开尔文，氘核得以稳定存在，并迅速引发一系列核聚变，合成了氦-4、氦-3和少量锂-7。”费政老师看向王梅，“这个过程被称为 ‘大爆炸核合成’ ，它产生了宇宙中原初的轻元素。理论预测的丰度，与今天我们观测到的宇宙中轻元素的丰度高度吻合。这是大爆炸理论的第一个关键证据。”

“第二个证据呢？”晓晓轻声问。

“宇宙微波背景辐射。”费政老师说，粉笔停在时间轴上一个位置，“大约30万年后，温度降到约3000开尔文，电子和原子核结合成中性原子，光子开始自由传播。1965年，彭齐亚斯和威尔逊偶然发现了这种均匀的微波辐射——温度2.7开尔文，遍布整个天空。这是大爆炸的‘余晖’。”

他在黑板上写下“CMB: 2.7K”。

“1992年，”费政老师的声音提高了一些，“COBE卫星首次精确测量了它的黑体谱，并发现了微小的各向异性——十万分之一的温度起伏。这些起伏，正是后来星系、恒星、行星形成的‘种子’。”

张明举手：“老师，那这些起伏是怎么变成星系的？”

“通过引力。”费政老师说，“密度稍高的区域引力更强，会吸引更多物质，就像滚雪球。经过几十亿年，这些微小的涨落逐渐放大，形成了我们今天看到的宇宙大尺度结构——星系、星系团、超星系团。”

他停下来，看着黑板上的时间轴：“所以，宇宙起源于一次炽热致密的大爆炸，经历了暴胀，逐渐冷却，形成了原子、星系、恒星、行星，并且至今仍在膨胀。”

周博追问：“那宇宙会一直膨胀下去吗？”

费政老师顿了顿，表情变得微妙。

“这个问题，”他说，“在1996年的今天，还没有定论。”

他在时间轴的右端画了三个分支：一个向上弯曲，一个向下弯曲，一个直线延伸。

“宇宙的未来取决于它的总质量和能量密度。”费政老师解释，“如果密度超过临界密度，引力最终会战胜膨胀，宇宙将停止膨胀并开始收缩，最终可能坍缩回一个奇点——这叫‘大挤压’。”

“如果密度低于临界密度呢？”肖恩问。

“那么宇宙将永远膨胀下去。”费政老师说，“星系之间的距离会越来越远，恒星会燃烧殆尽，宇宙会变得越来越冷、越来越暗，最终进入‘热寂’状态。”

“那如果密度正好等于临界密度呢？”朱娜认真地记着笔记。

“那么宇宙将处于‘临界’状态。”费政老师画了一条水平的虚线，“膨胀速度会逐渐趋近于零，但永远不会反转。这样的宇宙是‘平坦’的。”

他停下来，看着我们：“而COBE的观测数据暗示——宇宙很可能就是平坦的。”

王强皱着眉头，挠了挠他那头乱发：“可是老师，我们算过啊，能看见的星星、星系，加上气体、尘埃，顶多占临界密度的5%左右。就算加上暗物质——您刚才提到过暗物质——也还差得远啊。”

“问到了关键点。”费政老师赞许地看了王强一眼，“确实，我们能观测到的重子物质——也就是组成你我的普通物质——只占临界密度的不到5%。而通过星系旋转曲线、星系团动力学、引力透镜等观测，我们推断还存在大量暗物质。”

他在黑板上写下“暗物质：≈25%”。

“暗物质不发光，不吸收光，只通过引力与普通物质相互作用。”费政老师解释，“它的本质是什么？我们不知道。可能是某种弱相互作用大质量粒子，简称WIMP；也可能是其他新奇粒子。这是当前物理学最大的谜题之一。”

“那加上暗物质呢？”贾永涛追问，“够了吗？”

费政老师摇摇头：“即使加上暗物质，也只占临界密度的30%左右。还差70%。”

教室里安静下来。

窗外风声似乎更响了，吹得窗户咯咯作响。

“那剩下的70%……”晓晓轻声说，声音几乎被风声淹没。

费政老师沉默了几秒钟，然后缓缓开口：“有一些理论家在讨论各种可能性。也许是爱因斯坦当年引入又抛弃的‘宇宙学常数’，也许是一种随时间演变的‘精质场’，也许……我们现在的理论根本不对，需要全新的物理。”

他没有在黑板上写下任何字，只是用粉笔在“暗物质”后面画了一个大大的问号。

“要回答这个问题，需要更多的观测，更精确的数据，也许还需要新一代的物理理论。”费政老师放下粉笔，拍了拍手上的灰，“而这，正是你们这一代人可能会参与解决的难题。”

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喜欢羽晓梦藤萝请大家收藏：()羽晓梦藤萝全本小说网更新速度全网最快。下课铃就在这时响了。

但没有人动，同学们还沉浸在那“70%”的巨大空缺带来的震撼中。

王强第一个跳起来，几乎是冲上讲台：“老师！那暗物质粒子什么时候能找到？”

“欧洲核子研究中心正在建造大型强子对撞机。”费政老师耐心回答，“如果顺利，本世纪末可能投入运行。那也许是我们寻找暗物质粒子的最好机会。”

“如果找不到呢？”贾永涛也挤了过来，“是不是就证明暗物质不存在？”

“那问题就更复杂了。”费政老师说，“也许需要修改引力理论，比如莫德纳和米尔格罗姆提出的MOND理论。但这会带来更多问题。目前主流观点还是倾向于存在暗物质粒子。”

张明举手：“老师，您刚才还提到系外行星？”

“啊，对了！”费政老师像是突然想起什么，脸上露出笑容，“这是最近几年最激动人心的发现。1995年，迈耶和奎洛兹宣布发现了第一颗围绕类太阳恒星飞马座51运行的行星。到现在，已经有好几颗这样的系外行星被发现了。”

“都是像木星那样的气态巨行星吗？”周博问。

“目前发现的大多是‘热木星’——质量大，轨道周期短，距离恒星近。”费政老师点头，“它们的形成机制挑战了基于太阳系的标准理论。但未来，随着观测技术进步，我们一定会发现更多样化的行星系统，也许会有类地行星。”

莉莉眼睛发亮：“那上面会有生命吗？”

“不知道。”费政老师诚实地说，“但如果我们能发现一个拥有液态水、大气适宜的行星……那将是人类历史上最伟大的发现之一。”

同学们的问题像连珠炮似的，一个接一个。

费政老师一一作答，不时在黑板上补充草图或公式。

窗外天色更加阴沉，云层低得仿佛要压到教学楼顶，可教室里却热气腾腾，像是有一团火在燃烧——那是求知欲的火，是对宇宙的好奇之火。

放学铃响了第二次。

盛老师从后门探进头来，秃顶在走廊灯光下亮闪闪的：“费老，还不下课啊？食堂快没菜了！”

费政老师看了眼手表，笑了：“呀，都快十二点半了。”

他转向我们，语气里带着歉意：“同学们，咱们该吃饭了。”

“老师！”王强一把拉住他的教案，动作快得让人猝不及防，“再讲会儿吧！那个超大质量黑洞和类星体是怎么回事？”

“对啊老师！”贾永涛也凑过来，几乎要趴在讲台上，“还有您刚才提到活动星系核的统一模型，什么意思啊？”

张明、周博、肖恩都围了上去，把讲台挤得水泄不通。

朱娜和王梅也拿着笔记本等在旁边，眼神热切。

莉莉拽着晓晓的袖子，激动得直跺脚。

我也挤在人群里，手里攥着写满问题的草稿纸——关于暴胀的细节、关于背景辐射的各向异性、关于星系形成……

费政老师看着我们，无奈又欣慰地摇摇头，他伸手从王强手里抢救回自己的教案，又拍了拍贾永涛的肩膀：“好啦好啦！教案要扯坏了！”

“老师您再讲点儿呗！”贾永涛不肯松手，一副耍赖的模样。

“这样吧——”费政老师妥协了，开始收拾教案和那本厚笔记，“咱们去食堂，一边吃饭一边讲，中吧？我也饿了，听说今天有红烧排骨。”

“好！”我们异口同声，声音大得把走廊里经过的其他班同学吓了一跳。

我们簇拥着费政老师走出教室，像一群刚发现新大陆的探险家。

王强和贾永涛一左一右走在费政老师身边，还在追问暗物质的事。

张明和周博跟在后面，讨论着引力波探测的原理。

肖恩则挤到前面，问起了哈勃空间望远镜的最新发现。

朱娜和王梅拿着笔记本悻悻地跟着。

莉莉拉着晓晓，兴奋地比划着什么。

走廊窗外，天色阴沉如暮。

光秃秃的树枝在北风中狂舞，扭曲成各种怪异的形状。

冬青和松柏的深绿色在灰白背景下显得格外沉静，像是这场风中唯一的定力。

学校的道路干净整洁，昨夜的风已将落叶吹扫干净，落叶都堆积在围墙南侧，露出灰白的水泥地面。

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