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第3章 天体网:黑暗而美丽的宇宙天网

从地球、太阳到银河系再到星系群、星系团和超星系团,最后构成总星系。宇宙之网覆盖了整个宇宙空间,它由星体、尘埃、气体等基本元素构成,这些基本元素又会构成更为复杂的网络结构,例如地月系、太阳系、银河系、星系群、星系团和超星系团等。由此,宇宙便成为了一张巨网。

千百年来人们对宇宙充满了无限的好奇,诗人、哲学家、画家、天文学家都以各自的方式去理解宇宙和感知宇宙。地球、月亮、太阳、银河系、星系团……这些看似没有任何联系的星体或星系又仿佛冥冥之中命运相连。现在换个角度,在网络世界里看宇宙,你会发现宇宙是一张黑暗而美丽的天网。

一、开启宇宙之网大通道

(一) 从“网”的视角看日月星辰

夜晚仰望天空,不禁心驰神往、遐思万里,黑色的夜幕上点缀着无数闪闪发亮的繁星,仿佛一幅清新淡雅的黑白画卷上涂写了整个宇宙的风景,又如一张神秘莫测的天网连通着宇宙的脉搏。从古至今,人类就喜欢用“网”的情愫去理解天体,去遐想天体之间的关联,那些美丽而神奇的神话故事已经深深地印在每个人的心里。在大熊星座的尾部有七颗明亮的星体,人们把它们想象成舀酒用的勺子并命名为“北斗七星”;人类通过丰富的想象力把那些物理位置较近的星体用无形的纽带联系在一起,并想象成各种动物或人的形状,于是就有了猎户座、双子座、金牛座等星座的说法;当然人们也会把巨大的星系勾画成美丽的图章,例如把银河想象成“天河”,天河的两边还有“牛郎”和“织女”,于是美丽的神话故事就诞生了。

人类喜欢把这些天体活化,赋予它们生命力和感情。其实它们并不是单一存在的,而是和其他天体相互吸引,在一个庞大的天网中不断运动和演化。地月系是一个局部的小网络,月球绕着地球旋转,它们之间相互吸引,正是这种相对运动导致了地球上的白天与黑夜的交替;地月系又只是太阳系的一部分,它们只是大网络中的一个局部节点,它们都要绕着太阳旋转,并各自相互吸引且恪守“规章”,网络节点间的相互运动和作用也会产生一些奇妙的天象,例如日食和月食;庞大的太阳系却又只是银河系的一部分,浩渺无穷的银河系网络含有众多类似太阳系一样的恒星系统,它们都按照一定规律运动着,并在万有引力的作用下不断演化。当然银河系之外还有众多星系,科学家称之为河外星系,宇宙中的亿万天体在这个有界无限的巨网中运动着。宇宙中最为普遍的现象就是天体集群现象,太阳系中有许多行星都有自己的卫星,银河系中则有双星、聚星和星团,星系中又有双重星系、多重星系、星系团和超星系团等,这些大大小小的家族以特定的形式聚集在一起并相互作用,形同人类生活的家庭、家族、城市和社会一样。

(二)走向宇宙之网

现在不妨走马观花式地领略一下宇宙之网的魅力。行星是最基本的天体系统,太阳系中共有八大行星,除水星和金星外,其他行星都有卫星绕其运转,这些行卫系统构成最小的局部网络系统。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系网络。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的银河系网络。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内,银河网络内部的所有成员围绕银心作绕转。恒星常常聚集在一起,有结伴而行的“伴侣”,也有三五成群的“团队”,更有庞大的“星团军队”捍卫着宇宙家园。银河系外还有河外星系,星系也聚集成大大小小的集团,叫星系团。不同的星系团不仅成员数差别很大,而且形状也各不相同,有的结构致密,有的外形松散。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。星系聚集也有类似恒星聚集的现象,有两个或多个聚集在一起的小团体,也有更为庞大的星系团出现。科学家认为有比超星系团更为复杂的星系聚集结构,称之为“宇宙网”,目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间,称为总星系。

由此可见,从行卫家族到恒星系统再到星系,最后构成星系团、超星系团以及整个宇宙总星系。这就如同一个巨大的网络无限地分割出无数个小网络,有的小网络又可以分为更小的网络的结构。相对于总星系网而言,银河系不过是一个微小的局部节点;但在银河系中,太阳系又是一个不起眼的局部节点;在太阳系中,地球又是一个局部节点。从宏观到微观再到宏观,无处不体现网络的特质和结构。现在就一起走进宇宙之网吧!

二、光芒四射的太阳系

太阳系是地球所在的恒星系统,它是以太阳为中心,和所有受到太阳的重力约束的天体的集合体:8颗行星、至少165颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的小天体。太阳系俨然是一个网络结构,位于中心的太阳拥有太阳系内约99.86%的质量,并以引力主宰着整个太阳系,太阳是太阳系网络中的主节点,拥有至高无上的地位。太阳系内的其他天体都是网络中的从节点,都得绕着太阳旋转,太阳系网络由主节点太阳、从节点除太阳以外的天体以及联系它们的万有引力组成。

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