1、 论 星 系 的 形 成 与 演 化摘要：宇宙演化是通过大爆炸形成各种天体，与宇宙随后在万有引力作用下收缩， 引发新宇宙再生的脉动循环方式进行。同时，要研究恒星的起源，就必须首先解决星系起源问题，因为恒星是在星系演化过程形成的。不首先解决星系的起源与演化问题，恒星起源模式就是空中楼阁，镜中水月，根本不能认为具真正可信的基础。关键词：大爆炸 宇宙 星系 恒星 引言：学习了现代自然科学技术概论，我深深的了解到了宇宙的奥妙，宇宙中的星系更是我们我们无法预料的。尤其是对于我这样一个男生来说，能够真真切切的了解星系是多么令人心驰神往的事情。人类正在逐渐的探索其中的秘密，我相信这将会给我们带来无限的惊喜与
2、期待。一、 宇宙起源与演化的真正正确模式（一）宇宙的起源关于宇宙的起源，虽已提出了不少不同理论模式，并且有的模式还被十分人们推崇，但这些被推崇的模式，其实许多都是具有不合理性的。例如爱因斯坦宇宙模式，认定万有引力只在很小距离有效， 一旦天体间距离大于一定数 值后，引力就变斥力，就完全是一种根本不合理的假定。因为有谁能为这种随距离增加。就 会引力消失与斥力产生，真正提出一种可信机制？又有谁至少可从纯理论上说明，万有引力为何就只在近距离内才有效？ 所以这种模式虽然从表面上看， 似乎建立在非常严谨数学模式上，但模式本身其实根本没有任何科学性可言。大爆炸理论认定宇宙是由一奇点大爆炸产生。但这一奇点又怎
3、么产生？不首先解决这一问题，就认定宇宙是这一奇点大爆炸后的演化产物，同样也很难让人觉得真正可信。另外在一般大爆炸理论中，也同样存在忽视万有引力存在的问题。而一旦认定有万有引力存在时，大爆炸后产生的宇宙，就决不会是一直进行膨胀了。其它的一些宇宙演化模式，在此不一一进行评论，但这些宇宙演化模式，同样也都存在一些这样那样的问题。事实上万有引力，是以客观存在的物质性引力作用粒子作基础的，并且这种引力作用粒子，是一种即可吸收到与之接近天体物质内，对天体产生引力，又可随原子对同样具物质粒子性的光电辐射的发射与吸收， 而进出物质原子，因而是一种的实实在在的客观存在物质粒子。并且这种物质性引力作用粒子，也同样
4、可由于光电等辐射粒子，在空间内的运动，而散布到无限远的宇宙空间。 所以万有引力即使对无限远的天体，也同样是存在作用的，绝不会因空间距离变远，引力就变为斥力 ，而要建立真正正确的宇宙及星系的起源与演化模式，就绝对不可忽略万有引力的作用问题。其实要建立正确的宇宙起源与演化模式，就必须以客观存在的宇宙空间内已知天体特征作为基础，任何不以客观存在天体特征作为基础，而去假定一些根本不具客观合理性的条件， 作为建立宇宙起源与演化模式的基础条件，全都不可能建立真正正确合理的模式。 那么根据现有宇宙内的各种天体特征， 要建立正确的宇宙起源与演化模式， 应该重点关 注一些什么？并根据什么去建立模式呢？我认为：重
5、点之一就是万有引力，应在整个宇宙中都在发挥作用，所以宇宙内的每一天体运动，全都是不断与周围天体相互作用下的运动。 二是星系与恒星全都具有旋转，而一个不旋转的宇宙， 很难设想却演化形成大量旋转的 星系与恒星，再加上因有万有引力存在，如星系与恒星不存在旋转，就很难摆脱牛顿曾担心过的，在形成后很快就因引力收缩成一个奇点的难题，所以我们现在的宇宙，只能认定是一 个不断旋转宇宙才具合理性。 三是宇宙内的物质， 必须即可聚变产生各种重元素原子， 又可将重元素分解成质子及比 质子更小物质。 考虑到以上三方面的形成条件并且可认为是决定性的限制条件后， 能够成立的宇宙 起源与演化模式，就只能是在一个宇宙演化周期
6、结束时，大部分物质由于引力等作用，集中 到高速旋转的宇宙中心形成宇宙核。然后在下一宇宙演化周期开始时， 这一高速旋转的宇宙核发生大爆炸，将集中于宇宙中心的宇宙核内物质抛射出去，来演化形成新的星系与恒星的脉动循环式演化模式。 除此外不应存在其它可能性。脉动循环式宇宙演化模式的具体内容极其主要演化特征：在这样脉动循环宇宙演化模式中， 类似我们今天的宇宙，可能还是一个比较年轻的宇宙，在这样宇宙中的星系，应全部集中在一个椭圆形球状的中外侧球体内。但在这时的宇宙中，其内的每一个星系，环绕宇宙中心的运动速度，全都远远低于其克服万有引力，进行环绕运动的运动速度，因而在星系被来自宇宙中心方向的万有引力（由宇宙
7、另一侧方向所有恒星的引力会聚产生）不断作用，逐渐抵消其在宇宙最初大爆炸形成时，产生的向外膨胀运动惯性后，宇宙内的星系，就会开始发生指向宇宙中央的收缩运动。其中在宇宙短轴方向的星系，由于无公转惯性，或公转惯性较小，因而会较快开始由向 外运动转变为向心运动，并会聚在宇宙中心后，首先形成一个宇宙中央的宇宙核结构。 然后位于宇宙短轴与长轴方向间的星系，因旋转动力不足， 也会因受中央宇宙核结构吸引，逐渐转变为绕中央宇宙核以长椭圆轨道运动。再随后位于宇宙旋转赤道方向的星系，也会因万有引力抵消星系起源时获得的向外运动惯性力，从而开始向宇宙中心运动收缩。这时宇宙就开始由年轻状态，逐渐走向衰老了。宇宙在其内几乎
8、所有星系，都由向外扩散改变为向心收缩后，随着这种收缩不断进行，宇宙的直径会不断减小，不同星系间的间距也会越来越小。当星系与星系之间的间距，减少到一定距离后，就会因星系运动过程的相互接近，造成星系外围的恒星逐渐解体离开星系，向星系间空间扩散。如这种宇宙的收缩不断进行下去，最终就会使星系完全解体。而星系解体产生的恒星， 因运动轨道十分杂乱，因而在随后的运动中会不断相互碰撞破坏，并使恒星内物质大量散布到星系间空间，而这样引起的星系与恒星发生旋转滞速作用，又会加快星系向宇宙中央的会聚， 从而最终会使宇宙起源时形成的绝大部分星系，全都发生解体破坏，而其破坏时产生的物质，则逐渐集中会聚到宇宙中央的宇宙核内
9、。但即使是宇宙中央的宇宙核部位，会聚物质最多时刻，也不会出现将宇宙内所有物质，全部集中到一个奇点的情况，而是绝大部分物质会集中到宇宙核内，但在这些已集中物质的核心部分外侧，还会存在数量很少的部分独立恒星及残留星系。而在远离宇宙核心的很远区域，虽然星系与恒星已十分罕见，但也并不是完全没有物质，除存在少量未被宇宙核心区引力吸引，会聚到宇宙中央的气态物质原子外， 还存在大量不断 往返运动的光电等辐射粒子。这些辐射粒子在由宇宙较中部物质内形成并发射出来后， 会一直向外运动到宇宙周围的最外侧边缘，但因宇宙边缘外侧，不再存在可推动辐射粒子，继续向前运动的引力场作用粒子，因而辐射粒子在运动到宇宙边缘后， 会
10、通过与宇宙边缘引力场作用粒子的相互吸引作用，而回过头来向宇宙中央折返。并在这一辐射粒子的循环往返中， 保持整个宇宙空间内的引力场作用粒子存在。从而为下一宇宙演化周期中，集中于宇宙中心的物质，再次发生爆炸性抛射以及惯性运动离开宇宙中心，重新扩散到整个宇宙中提供了基础。在全宇宙内的绝大部分物质，全都集中宇宙中央的宇宙核内后， 因不断向宇宙核内堆积的不同物质间引力吸引产生的重压，以及物质密度不断提高造成的， 不同原子间的辐射作用越来越强，最终会首先使位于宇宙核中央的物质，由于辐射增强造成的重元素原子核外电子，绕核运动轨道变十分不规则，而不断冲击相邻原子核，从而引起一些复杂的核聚变，或核裂变，甚至于正
11、物质反物质相互碰撞湮灭现象。其中特别值得一提的，是这时发生的核裂变，已不再仅仅是不稳定元素原子才发生，而是因不同相邻元素原子核外电子，全都不断相互冲击，从而会使正常元素的原子核，也常常发生复杂核裂变。 而正常元素的球状原子核，一旦破裂成非球状原子核 则更易于因不同相邻元素原子核外电子不断相互冲击，很快发生完全破坏分解，变成大量更小原子量元素核，以及由原子核不规则破裂产生的各种物质基本粒子。核聚变性反应在宇宙核中央虽也有发生，但因每一原子都在不断进行剧烈运动，因而这样聚变产生的新原子核，往往比原来的原子核不规则性增大， 因而也更易于使进行过聚变的原子核，在随后更快发生裂变解体。而较大原子核裂变产
12、生的不同物质基本粒子，又进一步与周围的重元素及轻元素原子核碰撞，又会进一步引发更复杂的核聚变与核裂变反应。另外不断增强的核反应加热，造成宇宙中央部位的原子运动复杂剧烈， 还会挤拥不同氢原子核间快速相互运动，在二者相互快速接近中，如发生一氢原子核的核外电子，冲击另一氢原子核表面的现象，就可能使受冲击的氢原子核暂时转变成负质子。 二者在随后继续接近时，如运动速度不是很快，则二者就会在碰撞中形成聚变结合体，从而转变为氘核，但在全宇宙物质几乎全部堆积在一起的宇宙中心部位，相互碰撞的二个氢原子核，也可能会运动速度很快，这时二者相互碰撞的结果就是相互湮灭，转变成各种高能 辐射了。另外各种元素核，解体产生的
13、正反物质基本粒子，在相互碰撞时也会相互湮灭。 毫无疑问，这里提出的重核裂变与轻核相互碰撞湮灭，全都会释放出更多能量，因而必 然会使这样剧烈反应区域，由宇宙核中央部位不断向外围进行发展，并在这种反应一旦发展 到接近宇宙核中心区外围时，宇宙核中心区外部物质的向心压力，就不再能够抵抗中央区核 裂变、甚至正反物质湮灭产生的巨大膨胀压力，宇宙核大爆炸再生宇宙中天体的过程，就会重新开始了。 关于星系起源形成的具体方式，新的宇宙起源于宇宙核的大爆炸脉动再生， 而新的星系则是在宇宙起源再生的过程，在宇宙爆发抛射物内起源形成，这一点确切无疑。所以宇宙的起源再生过程，也就是星系的起源形成过程。在宇宙核大爆炸后，产
14、生的抛射物会不断向外运动，并因其具有的极高热量，在外移过程会不断通过其具有的高热流，分解破坏比较靠近宇宙中心区的，较少量尚未被破坏恒星和行星。其原因主要是宇宙核大爆炸后的抛射物，温度至少在几百上千万度以上，残留的行星与恒星，一旦被包围在这么高的宇宙核爆炸抛射物内，怎么可能不因受热太强，而发生过分热 膨胀解体？ 所以在宇宙核爆炸再生时，所有原来比较靠近宇宙核的残留天体，一概不可保存。但随 宇宙核爆炸抛射物不断向外运动， 散布到越来越大区域后，宇宙核爆炸抛射物因密度大幅下 降，与大量向外辐射散热，温度当然会不断下降，当其温度下降到几千度到上万度时，空间 内如仍有质量较大恒星时，就会因其正常情况下的
15、温度高，足以抵抗外界宇宙核抛射物具有 的高温，因而可保存下来（假定当时还确有一定量残留恒星存在时）。这些残留的恒星，随后在宇宙核爆炸抛射物推动下，重新向更远的宇宙外围地区运动，就可成为未来星系形成时的引力聚集核心了 随宇宙核爆炸抛射物，散布到越来越大的原有宇宙空间，宇宙核爆发抛射物的温度，也会不断发生下降，当下降到很低时，由宇宙核爆炸抛射物，重新聚集形成新星系的过程就重 新开始了。至于星系形成的具体方法，一种是宇宙核抛射物在运动中形成随机密度变化，然后在冷却到一定温度之下后，随机形成的局部星云物质密集区内宇宙核抛射物，在引力（电磁力）作用下，不断会聚堆积，最终演化形成可形成星系的星系核（也就是
16、宇宙观察中发现的类星 体）。第二种机制就是宇宙核爆炸抛射物，在冷却到一定温度以下后， 由宇宙核抛射物围绕残 留的恒星，引力收缩堆积形成类星体式星系核。之所以认定天文观察中可看到的类星体，就是可演化形成星系的星系核，关键是因为类星体的光谱红移幅度很大，天体的质量也较大，并无法分解为一个个的独立恒星。但更重要的是如后所述有证据表明，星系内恒星，应是由星系中央向外抛射物质形成。而星系要由星系中央向外抛射物质形成， 正抛射物质形成星系内恒星的星系中央，就必须具有星系核，而类星体正是可抛射物质形成星系的最佳可见星系核式天体，有人也许认为除上述两种机制外，还存在一种机制，就是宇宙核爆炸抛射物，并不先形成类
17、星体式星系核，而是直接随机聚集形成恒星，然后再由恒星引力聚集形成星系。但类银河系与仙女座大星云等旋涡星系存在，完全排除了这种可能。 因为假如星系内恒星，是在宇宙核爆炸产生的物质内直接产生，则这样形成的恒星，再 随机引力聚集产生星系时，根本不应产生规则旋转而成的旋涡形、棒旋形，或不规则形等星系外形。而即然认定恒星是由宇宙核爆炸抛射物产生时， 根本不应出现的星系结构全都出现了，那么星系内恒星，就绝对不会是由宇宙核爆炸所形成抛射物质直接形成。 但是要认定星系，是通过在宇宙核爆炸抛射物内，首先形成类星体式星系核，然后再由 类星体式星系核演化产生恒星， 就必须确实可提出一种由类星体式星系核， 演化形成恒
18、星的 机制，而根据对现有天体观察看，提出一种由类星体式星系核，再演化形成恒星的机制还是 可做到的。下面谈一谈都有哪些星系的形成方法：1.旋涡星系的形成方法：首先让我们来看一下旋涡星系的形成，要合理解释旋涡星系的形成，最合理的机制是认定旋涡星系，是在宇宙核大爆炸抛射物内，首先形成类星体式星系核后，再由不同类星体式星系核引力吸引相互接近。如二者在相互接近时，是以二星系核的旋转赤道面相互接近，那么在二者相互接近到一定距离后，就会因与之接近另一星系核引力吸引，致使接近中的星系核在赤道方向，向外爆发抛射出多条快速向外运动的抛射物。因这些抛射物在向外运动过程，是进入越来越大的圆范围，所以接近星系中央的抛射
19、物， 随同星系核旋转一圈时，运动到远离星系中央的旋臂外侧物质，可移动距离却远远小于一圈， 这样就可由星系核抛射物，产生可见的旋涡星系的旋臂结果了，并且不难证明，原来星系核的自转速度越大，通过这样机制形成最初的旋涡结构时，旋臂的向外开展度越差，以及类星体式星系核，向外抛射物质产生旋臂时，旋臂物质离开星系核向外运动的速度越小，形成旋臂时旋臂开展度越差。星系核爆发抛射物质形成的旋臂，在爆发抛射出去后，随抛射物的体积扩散性增大，温度同样也会下降，并在温度下降到一定限度以下后，逐渐开始星系内的恒星形成。旋涡星系旋臂内的扁平子系恒星、中介子系恒星、以及类似地球的旋臂间或旋臂边缘恒星，全都是由旋臂内的爆发抛
20、射物形成。但恒星一旦在旋臂内形成后，就会在引力的作用下开始发生相互接近，然后发生引力捕获或变轨等演化。其中旋臂内形成的质量较大天体，在与一些质量较小恒星相互接近过程，不易受质量较小恒星引力作用，发生较大幅度移动，因而仍然会留在旋臂之内，这样就会成为扁平子系天体了。而类似太阳的恒星， 由于它们形成时的质量较小，形成后在与其它质量巨大相邻恒星相互吸引接近过程，如没有能够相互捕获，相反因相互接近过程中的引力加速，促使这些原在旋臂内形成的恒星，改变为在旋臂的内外两侧运动，就会成为类似太阳的旋臂间恒星。而向旋臂的上下（南北）二侧运动，就会变成中介子系内天体了。另外在星系核相互接近过程，星系核也许并不是在
21、整个相互接近过程， 都完全以赤道面一直相对接近。而是在较远距离时，先以非赤道位置相对，在相互移动到最近点前后时，才变成以星系核赤道面与另一行星核相对，这样就会除在星系核赤道部位可爆发产生旋臂外，在非星系核赤道的方向， 也向外非旋臂式的爆发抛射部分物质，并在这样的非旋臂抛射物内，演化形成轨道穿越银道面上下（南北）二侧的球状星团天体了。旋涡星系的三个子系就是应用这样的机制形成。 对于旋涡星系， 是由不同的类星体式星系核相互接近与吸引形成，不但是推理分析研究 所得出的结果，而且也有大量的事实可以证明。 例如银河系与仙女座大星云，这二个旋涡星系就相距较近，并有报道认为，二者现在还正相向运动，甚至有人认
22、为二者可能相撞，这表明二者很可能采用的是，在接近到较近距离时相互环绕，然后再相互远离的大偏心率轨道做环绕运动。 如认定二者在形成星系核以来，一直就是这样运动，则在形成旋涡星系时，也是由二者相互较近距离接近，而引起旋臂爆发抛射形成是完全可能的。双重星系 NGC5857 与 NGC5859。NGC3038 与 NGC3039 ，也是双方都为旋涡星系，并且二者的旋臂面，也近似相互平行，特别是 NGC3038 与 NGC3039，可以看出 二者间距极近，因而在他们旋臂形成过程，是因二星系核相互接近造成的引力吸引，引起星 系核爆发产生旋臂也是完全可能的。 对于漩涡星系是由星系核 类星体向外抛射物质形成，
23、最有力的直观证据是 NGC4486（M87）与 NGC3651，这两个星系全都发现从星系中心，向外抛射发光强度很大的细条状浅蓝色凝块与气流。特别是 M87，这样的抛射性细长凝块达三条，并且每个抛射凝块的质量全都很大，不但发出表明温度极高的强烈连续辐射，并且这几个抛射物质量也很大，每个质量都相当于一个 M32。因而如这样由星系中心（类星体式星系核）向外抛射物质的过程不断持续，并向外抛射。物质的位置比较靠近星系的旋转赤道，而星系核又是不断自转的，则在抛射物向外运动过程， 通过如前所述机制，会形成旋涡星系是必然的。2.棒旋星系的演化形成：与旋涡星系形成时，是由不同类星体式星系核相互吸引诱发相同， 棒
24、旋星系的旋棒与旋臂。也是因不同类星体式星系核的相互接近吸引造成， 只不过这时的星系核主要受吸引方向，由形成旋涡星系时的星系核旋转赤道方向，改变为非赤道的二极或二极与赤道之间。由于这时的旋臂形成，再也无法利用星系核自转离心作用 （在星系核的二极附近部位引 起喷发时）。或可利用的旋转离心作用力较小（在二极与赤道之间区域产生喷发时） ，因而二个类星体式星系核必须接近到更近距离，才可引起爆发形成。在棒旋星系具体形成时，由星系核向外爆发抛射产生的旋棒，会首先向外快速运动一定距离，使之看上去变的像棒状，随后才受引力或旋转惯性力的作用偏转做旋臂式运动。因而看上去旋臂的开展性比旋涡星系更佳。另外棒旋星系的二侧
25、棒状体，向外抛射物质的强度、方向，有时也许是不对称的。其中一侧可能抛射更强， 因而可在抛射物内形成更多天体，而类星体式星系核产生的棒状抛射物内，形成的恒星会向那一侧方向偏转，则也许和星系核在与其它相邻星系或星系核，相互万有引力作用下的自行运动有关。 3.不规则星系成因：至于不规则星系成因，有几种可能性，其中之一是其原本是旋涡星系形成时，发生强烈爆发抛射产生的远离星系中心的旋臂片断，因受与之接近外来星系引力，离开星系主体，移动到远离星系主体后演化形成独立的星系。 大麦哲伦云和小麦哲伦云可能就是这样形成。大麦哲伦云和小麦哲伦云之间，具报道有少量物质（分散的恒星）相连系，大星云和银河系之间，也在银纬
26、 230240 度位置，有物质桥相连。这充分证明它们是在银河系与其它星系接近时，因受其他接近星系引力，而离开银河系表面向外运动的旋臂物质形成。 第二种成因则是看上去具不规则的星系，其实是正常的星系，但因在其表面部分部位发 出的光，在向地球方向运动过程，中途被银河系小天体或暗星云等遮挡，从而形成了不规则 星系结构。NGC3034（M82 ）的不规则性可能就是这样形成。第三种可能是因不同星系核,在视线方向相向运动引起的不规则物质抛射， NGC4449， 如仅从外形上考虑，似乎就应是这样造成。其实我们所说的星系，大体上概括为河外星系的简称，它是位于银河系之外并且由几十亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等
27、组成的天体系统，不考虑本性还不清楚的暗物质成分，星系也可以被认为是由恒星和气 体两种成分构成的复杂系统。在我们的眼中总认为这是一件难以想象的事情，其实星系的形成与宇宙的早期演化密切相关，一般看法认为：当宇宙猛然的爆发中 产生时，大量的物质被抛射到空间中， 本身处于平衡的气体在某种作用下被打破，物质聚集在一起，它们的质量高达今天太阳的上亿倍，这些物质团后来在运动中 分裂，最终形成无数恒星。就在这时原始的星系就形成了，总的来说星系形成的 时期就在一百亿年前左右，也推翻了以前对河外星系的错误认识。探索宇宙的奥妙会带给我们无限的遐想，用自己的心灵去感受这奇妙的大自然，回想过去的岁月，我们中国人做出无限
28、的努力才换回了今天的伟大成就，哈勃望远镜的发明，让我们对过去曾幻想过的一切，一一的把它们实现。也让我 们对河外星系有了更多的了解和认识，更多的认识是基于原始的星系，原始的星系并不是从无到有的产生出来的，而是从另外一种物质形式中转化而来的。而我们现在的星系也并不是单纯的一个小星系，它是由多个星系组合而成的。拥有着这么庞大的队伍，星系的特征自然也毫不逊色，就它的尺度来看：其中最典型的就是椭圆星系，它的直径就在 3300 多光年至 49 万光年之间，对于我们人类来说，这是一个多么难以想象的数目的呀！河外星系的无处神秘还有待我们去发掘， 让我们的步伐紧跟着星系，我们相信总有一天：我们会把它们完全的征服
29、的，对于更多的科学家而言，他们相信自己的汗水是微不足道的，人类的进步才是真正最重要的。在现在的世界里，目前对星系形成演化过程比较流行的看法就是：在原始星系云收缩过程中，第一代恒星出现，在原星系的中心区，收缩快，密度高，恒星形成率也高，形成漩涡星系的星系核或形成椭圆星系整体。漩涡星系和椭圆星系内部所包含的能量是经常会发生物理变化，用自身的自传离心力阻止赤道的进 一步收缩。因而让它们的扁率各不相同，气体的随机运动和恒星辐射加热等因素，使部分气体未结合成成星胚，并因碰撞作用而沉向赤道面，从而形成旋涡星系和不规则星系，结果使星系从形成之初就已经定形并保持下来，不再显著变化。在几亿年期间，由原星系形成的为年轻星系，在此之后的百亿年中，一般而言，星系的演变十分缓慢，除因邻近的伴星系的潮汐作用等因素星系的一般结构无大变化。正因如此我们才能生活在安定、稳固的大自然里。 总结自己所学过的知识，意识到自己虽然对星系的形成和演化不是特别的了解，作为大学生的我们， 我们应尽自己最大的努力去学习关于星系的知识，让更多的知识充实我们的大脑， 也相信哈勃会给我们带来更多星系的知识！
