燒杯光譜儀如何摸到了天體（9）一一

    1963年4月3日，中國擊落美國u-2高空無人偵察機(jī)。國際媒體反復(fù)追問周恩來總理是怎么打下來的。周總理說，是七億人民志氣高，一起用拳頭打下來的。

    “天涯若比鄰”，在網(wǎng)絡(luò)時代，信息化智能化時代，人們越來越體味到這句詩真實(shí)不虛。那么燒杯、光譜儀是怎樣夠得著天體，和天體實(shí)現(xiàn)了“天涯若比鄰”的關(guān)系呢？

    物質(zhì)世界是人類研究物質(zhì)的支點(diǎn)和靶標(biāo)。人類生存和發(fā)展，人類的科學(xué)技術(shù)活動，都離不開物質(zhì)基礎(chǔ)，離不開聲光電和宇宙場能，說到底，科學(xué)技術(shù)要認(rèn)識自然現(xiàn)象，知其然和所以然，認(rèn)識它的當(dāng)然應(yīng)然和必然。這里重述一下霍金《時間簡史》中的宇宙生成和四種力量。讀完理論物理展示的宇宙圖景，然后再考察一下天體與燒杯光譜儀的聯(lián)系。

    在宇宙的開端，攜帶力的粒子按力的強(qiáng)度及與其相作用的粒子，可以分成四種力。第一種力是引力，這種力是萬有的，它比其他三種力弱。另一種力是電磁力。它作用于帶電荷的粒子（例如電子和夸克）之間，但不和不帶電荷的粒子（例如引力子）相互作用。它比引力強(qiáng)得多：兩個電子之間的電磁力比引力大約大100億億億億億（在1后面有42個0）倍。電磁力在原子和分子的小尺度下起主要作用。

    第三種力稱為弱核力。它制約著放射性現(xiàn)象，并只作用于自旋為1/2的物質(zhì)粒子，而對諸如光子、引力子等自旋為0、1或2的粒子不起作用。第四種力是強(qiáng)作用力。它將質(zhì)子和中子中的夸克束縛在一起，并將原子中的質(zhì)子和中子束縛在一起。強(qiáng)核力具有一種稱為禁閉的古怪性質(zhì)：它總是把粒子束縛成不帶顏色的結(jié)合體。

    在非常高的叫做大統(tǒng)一能量的能量下，電磁力、弱核力、強(qiáng)作用力三種力都有同樣的強(qiáng)度，所以可看成一個單獨(dú)的力的不同方面。構(gòu)成通常物質(zhì)大部分質(zhì)量的質(zhì)子，能自發(fā)衰變成諸如反電子之類更輕的粒子。因?yàn)樵诖蠼y(tǒng)一能量下，夸克和反電子之間沒有本質(zhì)的不同。

    在宇宙奇點(diǎn)大爆炸后，偶然產(chǎn)生的夸克的過剩，才僥幸有了演變的星云和星系的誕生。宇宙間彌漫著氣體云，即有足夠的物質(zhì)粒子，這時的引力比其他所有的力更重要，在引力的作用下形成恒星系統(tǒng)，又經(jīng)過漫長的演化，成為今天的宇宙。

    人類的思想智慧產(chǎn)生了科學(xué)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)成了認(rèn)識地面物質(zhì)世界的手段，并拉近了與諸多天體的距離，讓燒杯光譜儀摸到了天體，實(shí)現(xiàn)了星際間的“天涯若比鄰”

    以理論物理為指導(dǎo)，借著思維的想象，分析，運(yùn)算，以天文觀測為主要手段的天文學(xué)，既幫助我們理解了宇宙的本質(zhì)和起源，同時也為相對論和量子力學(xué)等兩大理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)。

    天文學(xué)家還使用物理學(xué)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)，來解釋天體的運(yùn)動、結(jié)構(gòu)和演化，了解天體的核心和表面層諸多物理現(xiàn)象。天文學(xué)也對化學(xué)的研究產(chǎn)生了影響。通過觀測宇宙中的恒星光譜，可以確定恒星中存在的化學(xué)元素。

    天文學(xué)的發(fā)現(xiàn)，會長遠(yuǎn)地影響地面科學(xué)的進(jìn)步，而地面科學(xué)，物理化學(xué)，又反過來促進(jìn)天文學(xué)的觀察與判斷的深度和精度。物理學(xué)的分支，化學(xué)的分支，直接就是天文學(xué)的新分支。通過隕石的元素分析和宇宙天體的輻射光譜，探究到天體是由怎樣的微觀物理結(jié)構(gòu)和哪些化學(xué)元素構(gòu)成，從而精確計(jì)算出它的誕生年齡。

    天文學(xué)家用物理學(xué)的技術(shù)和方法分析來自天體的電磁輻射，可得到天體的各種物理參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)運(yùn)用物理理論來闡明發(fā)生在天體上的物理過程，及其演變。天體上發(fā)現(xiàn)的某些奇特現(xiàn)象也能啟發(fā)和推動現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展，一些天體所具有的極端條件和宇宙環(huán)境為物理學(xué)提供了極好的天然實(shí)驗(yàn)室。

    從哥白尼、牛頓到愛因斯坦， 從地心說到日心說，再到宇宙沒有絕對的時間和空間，理論物理學(xué)理論化學(xué)的想象，甚至科學(xué)幻想，往往會成為科學(xué)探究的先導(dǎo)。而物理學(xué)和化學(xué)的進(jìn)步直接促進(jìn)天文學(xué)的深入探究，每一個天文學(xué)家取得的進(jìn)步，反過來對地面科學(xué)發(fā)展具有巨大的推動作用，并刷新人類的世界觀和宇宙觀。