驚悚篇

 你知道嗎

 艾薩克 阿西莫夫 作品,第27頁 / 共37頁  

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(3)也許,宇宙中的熵似乎在不斷增大的唯一原因,只不過是由於目前宇宙碰巧在膨脹著。在這種條件下,比較可能實現的只能是無序排列,而不是有序排列。

有些天文學家認為宇宙不會永遠膨脹下去。最初的一次爆炸使得它四分五裂,但是,宇宙各個部分之間通過萬有引力互相吸引,可能會逐漸降低它的膨脹速率,可能讓它的膨脹停止下來,然後還可能緩慢地迫使它重新開始收縮。而在收縮著的宇宙中,很可能是比較有序的排列會變得比無序排列更容易實現。這就是說,那時的自然變化將朝著有序程度比較高的方向進行,因而熵就會不斷減小。

如果情況真的是這樣,那麼,當宇宙膨脹時,它就會不斷衰老,而當它收縮時,它就會再一次複興,並且,它可以沒完沒了地一次又一次這樣反複進行下去。

如果我們考慮到「黑洞」的話,就甚至還可以把第一個猜測與第三個猜測結合起來。黑洞是質量極其集中、引力極其強大的區域,因此,每一種東西都會落入黑洞中去,沒有任何東西——甚至包括光在內——能夠從黑洞中跑出來。它們是收縮宇宙的一個極小的樣板;也許,在這些黑洞裏,熱力學第二定律被顛倒過來了。因而盡管宇宙的大多數區域是在衰亡,但在黑洞裏卻在逐漸複興呢。

第73節

無線電波是光波的親屬,它們的差別主要是波長不一樣:無線電波的波長比光波長得多。

存在著很大一族波長各不相同的波,這就是所謂電磁波譜。這個波譜一般劃分為七個區域,這七個區域按照波長從長到短的次序是:(1)無線電波,(2)微波,(3)紅外線,(4)可見光,(5)紫外線,(6)X射線,(7)γ射線。

地球的大氣只對可見光和微波才是相當透明的。電磁波譜的其他部分遠在它們能夠通過空氣之前,就幾乎全部被吸收掉了。因此,如果我們從地面觀察天空,就只有可見光和微波才有用處。

由於人類一直有一雙眼睛,所以從一開始就一直利用可見光去觀察天空。直到1931年,才有位美國工程師揚斯基最先發現他探測到的,是從天體發射來的微波。因為微波有時被看作非常短的無線電波(射電波),所以天文觀察的這個分支部門就稱為「射電天文學」。

有些能夠靠它們發射的微波被探測到的天體,並不發射出多少可見光。換句話說,有些射電源是我們的視力所看不見的。

可是,人類一旦跑到大氣層以外去進行觀察,整個電磁波譜就都能用來進行研究了。火箭上的觀察清楚地表明,各種天體用各種各樣的輻射在轟擊著地球。對這些輻射進行研究,就會大大增進我們對宇宙的了解。

例如,天空有一些區域在發射著紫外線,而且數量相當可觀。獵戶座星雲就是一個紫外線源,一等星室女座α星周圍的區域也是這樣。為什麼在這些區域中紫外線會如此大量地產生,這個原因人們至今還不知道。

更為神秘費解的是這樣一個事實:人們已經發現,天空中有許多斑點是豐富的X射線源。要能夠發射出X射線,物體必須熱到難以置信的程度——達到一百萬度以上。任何一顆普通恒星的表面都不會達到這樣的溫度。但是,有一種中子星,這種恒星中的物質擠壓得非常致密,結果,它把像太陽那樣大的天體的全部質量都擠在一個直徑只有約16公里的大球內。這種中子星和其他一些奇異的天體可能發射出X射線。

在天文學家能夠在大氣層以外建立永久性的天文台以前,他們大概是不能夠對從空間來到我們這裏的各種輻射進行徹底研究的。


  

月球由於沒有大氣層,將是建立這樣的天文台的理想地點。建立這種天文台和用這種辦法大大擴展我們對宇宙的了解的可能性,是最吸引我們努力去研究月球和想在月球上建立居民點的原因。

第74節

任何一個物體,只要它的能量比絕對零度高一些,就會輻射出電磁波。如果它的溫度非常低,它就只輻射出波長很長、能量非常低的無線電波。隨著溫度的上升,它所輻射出的這種波就越來越多,但同時也開始輻射出波長比較短(能量比較高)的無線電波。當溫度繼續升高時,就開始輻射出能量還要更高的微波,然後就是紅外線了。

這並不等於說,在某一溫度下只輻射出長波無線電波,而在某一較高的溫度下只輻射出短波無線電波,然後只輻射微波,以後又只輻射紅外線。實際上,整個輻射波長範圍都被輻射出來了。不過,存在著一個輻射的峰值——輻射量最大的波長區;在這個峰值的兩側,輻射量都比較小:在低能量的一側輻射量比峰值少;而在高能的一側則更少。

當物體的溫度達到人的體溫(37℃)時,輻射的峰值處在遠紅外區域。人體同樣也在發射著無線電波,但是,波長最短、能量最高的波長總是最容易探測到的,因而也是最引人注目的。

一旦溫度達到600℃左右,輻射的峰值就處在近紅外區域了。不過,這時在峰值高能一側的小量輻射已經變得特別重要了,因為這些輻射已進入可以看到的紅光區域。因此,被加熱的物體就會發出暗紅色的光。

這種紅光在總的輻射量中只占很小的百分比,但是,我們碰巧能夠看到它,因而就把全部注意力都集中在這種紅光上,並且說那個物體是「紅熱」了。

當溫度再上升時,輻射的峰值繼續向波長更短的方向移動,因而就發出數量越來越多、波長越來越短的可見光。這時盡管輻射出的紅光更多了,但輻射中又添進了數量不多卻很重要的橙光和黃光。當達到1,000℃的時候,這些色光的混合使我們的眼睛產生橙光的印象,而到2,000℃的時候,則產生黃光的印象。這並不等於說,在1,000℃時只輻射出橙光,在2,000℃時只輻射出黃光。要是這樣的話,接下去我們確實就會看到「青熱」的情形了。但是我們所看到的其實是各種色光的混合。

當溫度達到6,000℃(即太陽的表面溫度)時,輻射的峰值處在可見的黃光區域內,這時我們看到了大量的可見光——從紫光到紅光統統都有。這整個可見光區使我們的眼睛產生白光的印象,結果,太陽就成為「白熱」了。


  

當物體比太陽還要更熱時,它繼續輻射出各種波長的可見光,並且數量還要更多一些。不過,這時輻射的峰值已移到藍光區域,因此,我們的眼睛會覺得這些色光的混合不很平衡,在白光中還帶點藍色。

以上所說的是那些被加熱時能以很寬的波長範圍發出「連續譜」輻射光的物體的情形。有些物質在特定條件下只能輻射出某些波長的光,硝酸鋇在被加熱時會輻射出綠光,因而在禮花中利用它來達到發綠光的效果。如果你願意的話,你不妨管這叫做「青熱」。

第75節

光可以看作是由一些微小的波構成的。這些波可以在任何一個平面上振動。在一個特定的光束中,有些波可以上下振動,有些波左右振動,有些波則沿對角方向振動。它們的振動方向可能均勻地分布在所有各個方向上,沒有一個振動平面占優勢或者在光波中比其他平面占有更大的份額——普通的太陽光或電燈泡的光都是這樣。

可是,現在讓我們設想光穿過一塊透明的晶體。晶體是由排成規整的行列和平面的原子或原子團構成的。因此,光波會發現,當它的振動平面恰巧能塞進兩個原子平面之間時,它就很容易通過這塊晶體。要是它的振動平面與原子的平面成一個角度,它就會撞在原子上,因此,光波就要消耗很多能量方能繼續振動下去。這樣的光會局部或全部被吸收掉。

你可以用下面的辦法想到這是一種什麼景象:試想像你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子裏的樹上,另一頭拿在你手裏。再假定繩子是從籬笆的兩根竹子的正當中穿過去的。好了,如果你現在拿繩子上下波動,這些波就會從兩根竹子之間通過,並從你的手傳到那棵樹上。這時,那座籬笆對你的波來說是「透明的」。但是,要是你讓繩子左右波動,繩子就會撞在兩根竹子上,波就不會通過籬笆了。

有些晶體能夠強迫光波把所有能量分成兩束分離的光線。這時振動平面就不再均勻分布了。在其中的一個光束中,所有的波都在一個特定的平面上振動;而在另一個光束中,所有的波都在與第一束光的平面成直角的平面上振動:不可能出現任何對角方向的振動。

當光波被迫在某一特定的平面上振動時,我們就說這樣的光是「面偏振光」,或簡單地稱它為「偏振光」。而朝著所有各個方向振動的普通光都是「非偏振光」。西方國家把偏振光稱為「極化光」。

為什麼叫做「極化光」呢?當這種現象在1908年第一次定名時,那個發明這個名稱的法國工程師馬呂斯關於光的本性有一個錯誤的理論。他認為,光是由一些像磁鐵那樣有南北極的粒子組成的。他想,那種從晶體中穿過的光,可能是南北極的方向全部相同。這種想法後來被證明是錯的,但那個名稱卻已被人們牢牢地記住,無法再改變了。



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