【壮丽消亡有来世】 壮丽

　　在许多宗教中，都有生命转世的说法。在科学上，这难圆其说。但宇宙中的恒星似可享有这种殊荣。 　　如果把婴儿星内部开始核聚合反应而初放光芒看做是恒星的诞生，那么，恒星内部核聚合反应终止就是它的死亡。恒星的这一生被称为主序星。主序星死亡有两大特点，其一是极其壮观；其二是没有从此灰飞烟灭，除了洒向九天的尘埃是构成下一代恒星的物质外，多数还留下一个性质迥然不同的“来身”。
　　主序星死亡的壮观场面，与它生而带来的财富的多少(质量的大小)不同而有很大的差别。6倍太阳质量以下的恒星在一场壮丽的大爆炸中死亡，天文学上叫做“新星爆发”；6倍太阳质量以上的恒星在一场更为壮丽的大爆炸中死亡，天文学上叫做“超新星爆发”。
　　我们知道，6倍太阳质量以下的恒星，老年时膨胀为红巨星，在中心孕育出一颗白矮星。白矮星不遵“孝道”，在发育成熟后，在剧烈的躁动中造成母体红巨星爆炸，使自己呱呱面世。
　　那么，白矮星的躁动为什么会引起红巨星的爆炸呢?这首先要弄清楚是什么在支撑着白矮星的平衡。我们知道，恒星在主序星阶段，是内部的核聚合反应和高温形成的高气压抗拒着引力坍缩而保持平衡。形成白矮星后核聚合反应终止了，白矮星在引力作用下坍缩，同时在它的巨大的引力下不断敛聚着红巨星的物质。随着质量(引力)的不断增大，白矮星在不断坍缩中物质密度不断增大，结果形成一种电子简并压力，是它在抵抗着引力坍缩的压力，支撑着白矮星的平衡。
　　啊，那什么叫电子简并压呢?我们知道，物质的原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。电子受电引力所束缚而不停地绕原子核旋转。像容器中的气体分子不断撞击容器壁形成压力一样，被核束缚的电子也产生一种压力，它可以防止物质的收缩超过一定的限度。正是因为这种压力，使水、人体、木材和岩石等的密度，都只有每立方厘米1克到几克，即都是在同一量级上。在原子中，原子核集中了绝大部分质量，但占据的空间很小，而绕核旋转的电子虽然很轻，却占据着很大的空间。打个比方，如果把原子核放大到一颗玻璃弹子那么大，则电子轨道的半径达1千米。因此，原子核外的电子有非常宽广的活动空间。但是，根据量子力学的不相容原理，电子的宽广活动空间在一般情况下不容许压缩，也不容许别的电子侵占，一旦被压缩和侵占，就会产生巨大的向外的排斥力，就像野生动物各自的领地不容许侵占一样。“一山不容二虎”，否则就会发生争斗，造成紧张气氛。
　　不相容原理是奥地利物理学家沃・泡利在1925年发现的，他因此获得1945年诺贝尔物理学奖。不相容原理是说，两个类似的粒子不能存在于同一个态中，也就是说，在不确定性原理给出的限制内，它们不能同时具有相同的位置和速度。这个原理解释了物质粒子为何不会坍缩成密度非常高的状态的原因。
　　白矮星的引力坍缩，使电子应有的空间被压缩了，侵占了，因而形成巨大的电子简并压，支撑着白矮星的平衡。但随着密度和引力的不断增大，引起电子简并压的强烈反弹，反弹后电子简并压减小，又在引力作用下收缩。这样形成收缩－反弹的振荡，最后形成一次最强烈的反弹。蓄之愈久，发之愈烈。它释放出的巨大能量，使红巨星的亮度突然增大1000万倍，同时将红巨星的外壳炸得粉碎。一颗主序星消亡了，一颗白矮星诞生了。这就是新星爆发。
　　说清了新星爆发，超新星爆发的问题就可迎刃而解了。我们知道，6倍太阳质量的主序星到老年时膨胀为一颗红超巨星，在中心形成一个铁元素核心。铁核心在巨大引力压缩的过程中，由电子简并压支撑着平衡。但随着铁核心质量的不断增加，引力收缩压不断增大，最后电子简并压也难以支撑了。在电子简并压突然崩溃的一刹那，铁核心在引力收缩作用下温度猛升，使铁原子核被炸开，经过一系列蜕变和聚合反应变成中子。中子被压缩到一个很小的空间，两个中子之间的距离只有10－13厘米，它们之间可以相互碰撞。但中子的数量和密度仍在不断增加。最后形成一个中子挨着中子的中子星。与电子的空间被压缩产生电子简并压一样，中子空间的被压缩也会产生中子简并压，但中子简并压比电子简并压要强大得多，正是中子简并压支撑着中子星的平衡。
　　物质达到中子星的密度就不能进一步被压缩。但由于中子星的强大引力，它还在继续吸引着红超巨星的物质。在最后的万亿吨外壳物质高速砸在中子星上时，形成比氢弹爆炸强得多得多的冲击波，使红超巨星的亮度突然增大几十亿倍，同时将红超巨星的外壳炸得粉碎。红超巨星消亡了，中子星诞生了。这就是超新星爆发。你知道超新星爆发对生命的影响吗?
　　质量更大的主序星消亡时更为壮丽，由它“转世”出来的将是一个黑洞。
　　本文只说了主序恒星消亡时的壮丽，“转世”后的辉煌留待下一期介绍。（李龙臣）★