《天体的来龙去脉》

余衡泰

原载于1973年《自然辩证法》杂志第一期

［编者按］本文以唯物辩证法为指导，较通俗地阐述了天体的起源和演化问题。这是一个尝试，希望读者能提出意见。全文篇幅较长，下期继续刊登。

第一章人们是怎样认识宇宙的？

一、我们是在地上，还是在天上？

"我们是在地上，还是在天上？一般地说，我们是在地上。天和地是对立的。天在上面，地在下面。日月星辰在天上，草木鸟兽在地上。同时，天和地又是统一的。日月星辰是天体，地球也是一个天体，是我们人类所居住的天体。

现代自然科学告诉我们：地球上的元素约有一百零几种，其中已经在天体上发现的，达六十九种。氦的原义是"太阳元素"，就因为它是在太阳上发现的。这种元素在地球上也早已找到了，并且已经在工厂里大量生产了。根据化学分析，来自天外的陨石所包含的铁质，具有同地球上的铁完全相同的化学特性；从月球上采集来的矿物，也具有同地球上一样的结晶体。因此，天和地都是一样的物质世界，根本就不存在绝对的"天壤之别"。正如恩格斯所说的，"世界的真正的统一性是在于它的物质性"。(《反杜林论》)

天体是多种多样的。常见的天体有恒星、行星、卫星、流星、彗星和星云。每一种天体，都有自己的特点。恒星是在宇宙间普遍存在的一种天体。恒星一般都具有巨大的质量和很高的温度，自身能够发光，就象光明炽热的太阳一样。但是，除了太阳之外的恒星，由于距离地球极其遥远，看上去就成了闪闪发光的小星点。

不同类型的天体之间的主要差别，在于质量的大小。同恒星比较起来，行星的质量是很小的。同行星比较起来，卫星的质量是更加小的。质量的大小决定着互相间吸引力的大小。由于质量悬殊，总是行星围绕恒星公转’，卫星围绕行星公转。甚至在不同恒星之间，也往往由于在质量上有巨大的差别而产生了相互绕转的现象。流星和彗星向所有这些天体比较起来，是质量非常小的天体。流星本是环绕太阳公转的小天体，广泛地分布在行星际空间。有些小天体在绕太阳公转的过程中，进入地球的大气层，同大气相摩擦而发生燃烧和发光的现象，成为流星，化为灰烬，或者坠落地面，成为陨石。彗星具有很扁的椭圆轨道。因此，它同太阳的距离有很大的变化。当它距离太阳很近的时候，它的核心部分即彗核，显得特别明亮，并且在太阳的强烈光辉照耀之下，产生彗发和彗尾。当它远离太阳的时候，彗尾和彗发就逐渐消失，最后连彗核本身也看不见了。至于星云，则是一种独特的天体。它们是由气体和尘埃物质组成的，具有云雾状的外表。同恒星比较起来，它们具有特别大的质量和体积、特别低的密度和温度。一个普通的星云至少有上千个太阳的质量。但是，它的平均密度一般不超过每立方厘米几百个质子和电子，温度是摄氏零下二百多度，接近绝对零度。一个普通星云的半径，大约是十光年。光行的速度是每秒三十万公里，光行一年的路程接近十万万万公里。因此，普通星云的半径达到了一百万万万公里。所有这些情况，都证明了物质世界既具有统一性，又具有多样性。

关于物质运动的一些根本规律，对目前已知的一切天体，包括我们地球在内，基本上都是普遍适用的。在地球和月球之间，地球和太阳之间，以至于一切天体之间，都有着既相互排斥又相互吸引的关系。正因为有这样一种普遍联系，人们根据已知天体的运动情况，成功地预见到一些当时还看不见的天体。当地球上的人们发现天王星的运行有些“不规则”的时候，人们根据天体之间既吸引又排斥的规律性，断定在天王星的外边，一定还有一个什么行星在对它起作用。而且，在望远镜中看到这个行星以前，人们就根据它对于天王星的吸引和排斥的情况，具体推算出了它的质量和在天空中的位置。 这就是后来发现的海王星。接着，人们根据同样的情况，又推算出了在海王星的外边还有一颗冥王星。后来的发现同样地证实了这个预测。天狼星，在天空中的运行轨迹呈波浪的形状。在一八三四年，有人就根据这个情况断定z在天狼星的附近，存在着跟天狼星相互排斥和相互吸引的伴星。 过了二十八年，人们果然在望远镜中发现了这颗伴星。更加确切地说，人们所发现的，与其说是这个天体或那个天体，不如说是这样一条真理：有些适用于地球这个物质世界的规律，也适用于其他天体。地和天构成统一的物质世界。物质世界具有统一性。

地球上有生命，特别是有人类。在这一点上，地球在太阳系中也许是独特的。但是，有无生命或人类的问题，绝不是天和地的界限。生命决不是地球所特有的。在恒星际空间，人们已经发现许多种有机化合物。在月球上，人们甚至已经发现了四至六种氨基酸。如果那里存在着生命发展所需要的各种物质条件，那么，这些东西就会合乎规律地由低级向高级发展，并且演变为生命这种物质形式。可以想象，在某些恒星的某些行星上，各种形式的生命必然已经产生出来和发展起来。况且，这里的所谓条件也不是一成不变的。在地球上，空气特别是氧气的存在，似乎是生命发展的必要条件。在目前的地球上，氧气是高等生物所不可缺少的。缺少氧气供应，有机体就会因窒息而死亡。其实， 地球上的原始生命是在大气中缺氧的条件之下产生的，也是在缺氧的条件之下发展起来的。只有在原始绿色植物出现之后，地球上的氧气才逐渐增加。游离氧的存在，有利于生物的发展。但是，游离氧本身是绿色植物光合作用的产物，而不是一切生命物质的生存条件。事实上，原始生命估计出现在距今四十亿年以前，原始低等绿色植物出现在距今二十亿年以前。但是， 一直到六亿年以前，绿色植物才在海祥中占优势。从此以后，大气中的氧，才有大幅度的增加， 一直增加到目前的水平。到四亿年以前，陆地上才有低等植物。这标志着大气中已经含有大量氧气，高层大气中已经出现了臭氧层。有 了臭氧层，紫外线不致强烈地照射到地面上，这就保护了地面上各种生物迅速繁殖起来。这样看来，在生命发展史上，缺氧的时代比多氧的时代还要长得多。即使在目前这样多氧的时代，地球上也还存在着嫌气细菌。对于它们说来，游离氧气是一种强有力的抑制因素。因此，生命对于氧气的依存关系也只是相对的。我们在讨论宇宙间生命现象的时候，固然应当从地球上的现实情况出发。但是，宇宙间的物质是多种多样的，宇宙间的生命也必然是多种多样的。如果把地球上的生命看成是宇宙间生命的唯一形式，我们势必把生命发展的条件局限于地球上的条件。只有跳出地球的框框，人们才能认识生命现象的一般条件。在目前，强烈紫外线的长期照射是对于现存生命的威胁。但是，在高层大气中形成臭氧层以前，到达地面上的紫外线曾经一直是十分强烈的。正是在强烈的紫外线的促进之下，地球上的非生命物质才逐渐转化而成最原始的生命。有人认为 ：在一定的条件之下，水在生命活动中的作用可以由氨水代替，氧在光合作用中的职能可以由硫代替。考虑到所有这些可能性，人们就会理解到那种把生命现象看成天地之间的基本差别的想法，是多么的幼稚！再拿现在地球上的人类来说，也决不是生命发展的什么顶峰。尽管在地球这样一个狭窄的领域内，目前人类是生命发展的最高形式，但是，在宇宙之间，现代地球上的人类绝不会是什么“万物之灵”，在另外一些天体上完全可能存在着比地球上的人类处于更加高级阶段的生命形式。地球上的人类也必然要不断地向更高的阶段发展 。

既然地和天都是统一的物质世界，那么，地和天又怎么可能有绝对的界限呢？正因为这一点，人们在日常生活中，经常根据不同的需要，使用着不同的有关“天”的概念。人们常说“日月星辰在天上”，又说“云层在天上”。人们还常说，“人造卫星在天上运行”，“飞机在天上飞行”，甚至说 ：“鸟儿在天上飞翔”。从字面看，所说的都是“天”。其实，日月星辰所在的天，和云层、飞机以及飞鸟所在的天，是大不相同的天。显然，很难给“天”下一个广泛适用的定义。一定要下的话，那只能说离地即天。在地球上的海洋和陆地外面，一切都属于天的范围。人们在登高望远的时候，总是看到：天连地，地连夭。在天和地之间，只有一条所谓地平线。

一般说来，地球的周围就是行星际空间。在二者之间，差别是存在的，而绝对的界限是不存在的。人们所讲的天，总是包括大气在内的，而大气又是地球的组成部分，是地球的外部圈层。大气既属于天，又属于地。大气的密度随高度的增加而逐渐降低。因此，大气本身又是地球的一个界限不明确的圈层。百分之九十九点九的大气集中在五、六十公里厚的底层。在五、六十公里以上的高空，只有百分之零点一的大气，几乎是“真空”的。但是，即使在几万公里的高空，也依旧存在着极其稀薄的大气。就是到了星际空间，也决不是真正的真空。人造地球卫星是在地球上的工厂里被制造出来的，一直是地球上的物体。但是，一旦从地面上被发射出去，并且进入预定的轨道，它就被说成是天了，成为人造“天”体了。在人造卫星所在的高度上，一般依旧有稀薄的大气。这样，人造地球卫星既是上了“天”，又是在“地”球的大气中运行。同一个人造卫星，既在天上，又在地上。其实，高层大气分子，如果得到较高的运动速度，就可能散逸到行星际空间，同时流星体和高能微粒也不断地由行星际空间进入地球大气。天和地之间的频繁的物质交换，也使得天和地的任何界限，只能是相对的。

我国古代有个“乘槎经月”的神话，说的是古代有个张骞，在探寻黄河源的时候，不知不觉乘星槎经过月宫到达了银河。神话中的月宫，有城郭，有房舍，妇女在窗下织布，男子在河边饮牛，真是一派人间景象。这样看来，在古人的幻想故事中，月宫也完全是物质世界。在这一点上，这个神话倒是有点补素唯物主义思想。其实，我们就是不去登天，实际上也是在天上。坐地观天，我们总觉得地在天下。如果坐在其他星球上观天，我们的地球就在天上了。我们常说 ：天上一轮明月。在地球上看，明月确在天上。但是，如果在月球上观天，那么，夜晚天上最明亮的就不是月球，而是地球。在夏历每月初一的夜间，在月球上看起来，地球就成为天上的一轮“明月”，其圆面大小是我们所见月亮的十五倍。如果在月球上进行长期的观察，人们还可以看到地球的圆缺变化。

可见，天和地既是对立的，又是统一的。但是，在古代，人们由于对天空世界的无知，曾经产生了许多迷信思想。剥削阶级为了维护自己的反动统治，更是进一步把天说成是神灵所居住的地方。他们宣扬天尊而地卑，天上统治人间。同时，他们又竭力同天拉关系，鼓吹“天人合一”，把他们自己说成是天才和天子，具有天资和天赋，是天的化身。中国历代封建皇帝都自称“受命于天”，欧洲的一些封建国王也宣扬什么“君权神授”。他们甚至连天上的星星也说成是他们的命星。什么帝星，什么太子星，什么文曲星、武曲星等等，都同他们相依为命，高高地居在天上，而劳动人民只有服服贴贴地当他们的顺民，接受他们的反动统治，谁也别想上天。 因此，所谓天尊地卑，其实就是唯我独尊，万民皆卑。可是，世界上哪里来的什么真命天子？我们劳动人民就从来不信这一套。 我们相信的是“卑贱者最聪明，高贵者最愚蠢”。正是千千万万的劳动人民，把反动统治者看成粪土，一次又一次地揭竿而起，使得一顶顶王冠落地，从而推动人类社会不断地向前发展，并将把人类社会建设成为物质世界的“天堂’一一共产主义社会。

二、是地动，还是天动？

是地动，还是天动？应该说，天和地都在运动着。恩格斯说得好，“运动是物质的存在方式”，（《反杜林论》） 是“物质的固有属性”。〈《自然辩证法》〉“无论何时何地，都没有也不可能有没有运动的物质。”（《反杜林论》）这里所讲的运动，不仅是微观世界的运动（分子、原子和“基本”粒子的运动），而且是宏观世界的运动。

地球是不是运动的？具体地说，究竟是太阳和行星围绕地球转，还是地球和其他行星围绕太阳转？这场争论曾经延续了十多个世纪。前者的代表是地心说，后者的代表是日心说。

地球上的人们并不直接感到地球本身的自转和公转，只是看到这样一些现象：日月星辰每天从东方升起，在西方落下，太阳、月亮和五大行星都在天空中的恒星之间运行。这样，地静日动的思想就自然而然地产生了。 我国古代的盖天说认为地是静止不动的。稍后产生的浑天说，认为天像蛋壳，地像蛋黄，有了比较模糊的地圆概念，但在地球是不是运动的问题上依旧属于地静说。古希腊的亚里士多德（公元前 384-322），尽管明确提出了地圆说，可是他依旧认为地球是宇宙的不动的中心，这就是地心说。

但是，宇宙间的一切事物总是可以认识的。透过事物的现象，人们总会找到现象背后的本质。公元前，我国《考灵曜》一书，就记录和总结了古代人们有关地球运动的朴素认识。作者写道：地体虽静，而终日旋转，如人坐舟中，舟自行动，人不能知。这是明确的地球自转概念。又说：一年之中，地有四游。这是比较模糊的地球公转概念。在公元前三世纪，古希腊哲学家亚里斯塔克，通过测量工作，知道日地距离远远大于月地距离，从而肯定太阳的体积远远大于地球。在这个基础 上，他得出这样的结论：地球在自转着，同时又在环绕太阳公转。

随着对于天体运行的认识不断深入，人们还逐步发现了五大行星和月球在天空中的运行不是匀速的。其中最重要的一点就是：行星运行一般是自西向东的，有时却是自东向西的。前者叫顺行，后者叫逆行。 如果认为地球是宇宙的不动的中心，就无法解释这种现象。 因此，在公元一世纪，又有人提出了地球转动的观点，并且确认这样的事实 ：“物质的自然界，携带着毫无所知的我们转动，天体的上升和下降，不是由于天的运动，而是由于我们本身在天空中同天体相对的位置时而上升、时而下降的缘故。”

就在这个时候，托勒密（约 90-168 ）跳出来了。托勒密是公元二世纪的天文学家。他完全了解亚里斯塔克的地动学说。他也承认，如果地球是在自转着和公转着的，天体运动的解释就可以简单得多。但是，他不愿违反亚里士多德的见解，顽固地坚持了地心说。他提出：如果地球是转动的，那么，在空中飞翔的禽鸟很快就会落在转动着的地球的后面。托勒密以圆周运动来解释天体运动的不规则性。他把天体运动的轨道分为本轮和均轮。天体的均轮是以地球为中心的较大的圆，而本轮是各种较小的圆，其圆心位于均轮上。天体在本轮上作圆运动，而本轮的中心在均轮上作圆运动。他以此说明， 天体的这种运动既有速度变化，也有顺行和逆行的变化。

到了公元四、五世纪，罗马帝国因为奴隶占有制的崩溃而逐渐趋于衰亡，古代希腊罗马的科学文化，亦随之趋于衰落。公元四世纪，基督教成为罗马帝国的统治势力。根据基督教的教义，宇宙和地球都是神创的。地球是不动的，居于宇宙的中心，而人类是神的骄子。宇宙间的万物都是神为了满足人的需要而创造出来的。上帝创造太阳是为了给人提供光和热。上帝创造月球是为了人在夜间照明之用。上帝创造行星是为了以它们的变幻莫测的运行给人们预示吉凶祸福。所有这些宗教教条都是同自然界的客观事实和客观规律背道而驰的。后来，随着生产事业的发展以及由之而来的科学技术的进展，基督教才不得不破迫取消了对于希腊科学的禁令。但是，他们却把亚里士多德和托勒密吹捧成为绝对权威，并且阉割托勒密学说中比较合理的部分，一味地鼓吹他的地心学说。这是因为，以地球为中心的宇宙体系，是同以人为宇宙中心的宗教教条相一致的。

十五、六世纪以来，资本主义逐渐从封建社会内部发展起来。当时，观测资料的不断增加，使得托勒密的学说千疮百孔，越来越不能自圆其说。基督教的天文学家们为了迁就观测资料，随心所欲地在托勒密的地心说的基础上加上新的本轮。本轮和均轮的总数，一直被增加到八十个。这样一来，天体位置的推算工作，变得极其繁琐和复杂，而所得的结果却依旧不符合实际，这使得所有的天文学工作者都感到头痛不堪。当时，有人曾经公开发泄对托勒密体系的轻蔑和厌恶，说：“如果上帝在创造世界时间我领教的话，那么，许多东西就会创造得好得多？到了这时，托勒密体系再也维持不下去了。资产阶级的政治需要和资本主义的生产需要，都要求天文学来一个根本性的变革。

杰出的天文学家哥白尼（1473-1543 ）就是在这样的时代背景下出现的。哥白尼出生在波兰，曾经在意大利学习数学和天文学。他回国以后，花了将近四十年的时间，进行天文观测，并且提出了完整的日心说。他认为：地球和其他行星都在自转并且环绕天阳公转，太阳是静止的，位于宇宙的中心。他说：如果我们把太阳的周年运动看成地球公转的反映，把太阳看作静止的，那么，天体的东升西落的规律并不会受到破坏。行星的顺行和逆行，可以解释成不是起因于它们自身的运动，而是起因于它们所反映出来的地球公转。就这样，他以简单明了的道理，解释了天体的周日运动、太阳的周年运动和行星的顺行和逆行，并且以位相和距离解释了地心说所无法解释的行星亮度的变化。

哥白尼的日心说以科学的论证，粉碎了托勒密的地心说，证明了地球只是一个普通的行星，它同其他行星一样在环绕太阳公转。在这种理论面前，所谓“人是上帝的骄子”，所谓“天和地是完全不同的”等基督教的教义，都被剥去了画皮，露出了荒唐的原形。因此，正如恩格斯所说的，哥白尼的日心说是“向自然事物方面的教会权威挑战”，是“自然科学借以宣布其强立……的革命行为”。（《自然辩证法》）

哥白尼的《天体运行论》是在一五二九年前后完成的，但他没有立即出版他的书。他懂得他的日心说不但要推翻流行一千多年的地心说，而且要动摇中世纪神权统治的基础，必然会引起罗马教会的严酷的迫害。一直到一五四二年哥白尼临终的时候，《天体运行论》 才在德国出版。教会一发觉哥白尼的学说里出现了一个新的世界观，便宣布哥自尼学说是“异端”，把《天体运行论》列为禁书，并且对相信和宣传哥自尼学说的人进行残酷的迫害。

在哥白尼以后，布鲁诺（ 15.48-160-0 ）发展了他的学说，伽利略（ 1564-1642 ）和开普勒（ 1571-1630 ）证实了他的学说。布鲁诺是意大利的哲学家。他认为，太阳只是一个普通的恒星，而所有的恒星都是太阳那样的巨大天体，宇宙间的一切天体，无论是包括地球在内的全部行星，或者是包括太阳在内的全部恒星，元不在运动之中。这就是说，宇宙间没有什么不动的东西。伽利略是意大利的科学家。他在历史上第一次使用望远镜观察天上的月球、行星、太阳和恒星。他看到木星有四个较大的卫星在绕着它公转，认为这是太阳系的缩影，从而生动地说明了较小的天体绕着较大天体公转是自然界的客观事实，进一步证明了哥白尼假说的正确性，开普勒是德国的科学家。他根据前人关于行星运行的观测记录，总结出行星绕日运行的规律。这就表明，行星对于太阳的公转运动不是出于偶然的。正是在这些规律的基础上，英国科学家牛顿(1643-1727 ）发现了万有引力定律。从此，人们对天体的认识开拓了一个新的境界，认识到了不同的天体不但互相排斥，而且互相吸引。根据这样的相互关系，人们发现了海王星。这时候，人们不但证实了哥白尼的日心学说，而且逐步地弄懂了宇宙间的一切天体都在运动。具体地说，卫星都在环绕它们所属的行星运转，行星都在环绕它们所属的恒星运转，由大量的恒星构成的星系，也都在不停地旋转。总之，天是在变化着的，宇宙是在运动着的。没有物质的运动和没有运动的物质，都是不可思议的。

“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”。由于地球的自转，赤道上的人们每天跟随地球在天空中运行八万里。由于太阳系运转，人们依次观察到千千万万个遥远的“银河系”（河外星系）。但承认这个客观存在不是很容易的。历史上，凡是进步的阶级和集团都敢于承认天是在变化着的。可是， 一切没落的阶级和集团则相反。他们为了维持反动政权，生怕劳动人民起来造反，起来变天。他们在社会历史观上害怕变天，在自然观上就反对天变。为什么罗马教廷要把布鲁诺活活烧死？为什么要对伽利略实行终身软禁？还不是因为他们认为天变的观点不利于自己的统治吗？在我国历史上，汉武帝之所以重用董仲舒以及他所代表的儒家思想，无非是因为看中了他的“天不变，道亦不变”的论点。所谓“天不变，道亦不变”说穿了，是以“天不变”论证“道不变” ，即反动统治不变。正是由于这一点，这种形而上学的思想曾经在封建社会中长期地被奉为正统思想。在我国宋朝，王安石搞了点打击大地主阶级利益的政治改革，即所谓王安石变法。这件事，就曾经引起统治集团的一次大争论。在这场争论中，以司马光为代表的大地主阶级主张因循守旧，认为“祖宗之法不可废”，搬出了“天不变，道亦不变”的儒家正统哲学。以王安石为代表的中小地主阶级，主张实行变法，认为“祖宗之法不足训”，大胆地肯定了“天变不足畏，祖宗不足法，人言不足恤”的观点。很明显，这场争论的焦点是怎样对待“祖宗之法”即传统的统治方式的问题。司马光搬用“天不变”，王安石坚持“天变不足畏’，其目的都是为了论证各自对于“祖宗之法”的态度。在实行变法期间，天空出现过彗星，地上发生过旱灾，华山也曾经发生山崩。顽固派借题发挥，乘机攻击新法，说什么这些天变都是变法的结果。王安石据理力争，认为“尚变者，夭道也”，指出了“变’是自然界的规律。他针对顽固派的猖狂攻击说：如果山崩是对人事的警告，那么，那正是对于你们这班小人的警告。

人们的自然观和社会观，从来是有联系的，从我国宋代关于天变不变的一场争论，到罗马教廷对于日心学说的镇压，无不说明了这一点。在坚持“天不变”这个根本问题上，基督教的新教和旧教是完全一致的。新教头目马丁·路德在反对旧教的运动中，曾经有过焚毁教谕的英勇行为。但是，当哥白尼以他的地动学说从根本上动摇了神权统治的基础的时候，马丁·路德就原形毕露，剑拔弩张地跳了出来，对新的宇宙观进行疯狂的攻击。由此可见，反动的统治阶级历来是同唯心的和形而上学的宇宙观相依为命的。

三、宇宙是有限的，还是元眠的？

在任何地方，天空都给人们以中间隆起、四周下垂的印象。这就是天穹，一切恒星似乎是镶嵌在天穹上的。太阳、月球以及全部行星，似乎都是在天穹上运行的。不管观察者站在什么地方，天穹的最高点总是位于他的头顶上。

人们对于宇宙的看法，曾经长期同天穹的印象有关。无论是盖天说还是浑天说，无论是托勒密的地心说还是哥白尼的日心说，都把天看成是球形的，甚至把天看成坚硬的球体。盖天说者认为， 天好象是张开的伞，即是半球形的，天只位于大地之上，而不在大地之下，人们之所以不能在夜间看到太阳，是因为当时的太阳实在太遥远了，而不是因为当时的太阳位于地平线以下。浑天说者认为，天是一个浑圆的球，就象蛋壳那样，大地居于球心，就象蛋黄那样。根据这种理论，我国天文学家落下闳（公元一至二世纪）和张衡（78-139 ），在汉代先后制造了浑天仪，用来说明天体东升西落的现象。中国古代的浑天说明确地提出了大地是宇宙的中心。希腊古代的托勒密的地心说也认为地球是球形的。但他提出了九个同心天层的说法，把月球、太阳和五大行星安排在第一至第七天层，而把所有的恒星安排在第八天层，即恒星天。 在第八天层的外面，是神灵所居住的最高天。一直到了哥白尼的日心说产生以后，人们才把宇宙的中心从地球搬到太阳，把人类所居住的地球降低到普通行星的地位，从而开始把自然科学从神学中解放出来，并且动摇了神权对于人类的统治。但是，哥白尼的宇宙体系是有缺陷的。他依旧相信宇宙间的运动都是圆周运动，因而不能完全摆脱托勒密的本轮、均轮体系。哥白尼由于受当时生产水平和实践条件的限制，把宇宙局限在很小的范围以内。他的所谓宇宙，就是我们今天的太阳系，即以太阳为中心天体的天体体系。太阳系的范围确实很广大，但如果认为太阳系就是全部宇宙，真是所见又何其小也。同时，哥白尼体系虽然除去了托勒密的最高天，却保留了他的恒星天。他相信恒星天是宇宙的坚固的外壳，把宇宙看成是有限的，即有边界的。

难道宇宙间真的有着恒星天这个单一天层吗？难道宇宙真的有着这样的边界吗？不是的。在这个问题上，我国古代很早就有不同的意见。东汉的郄萌根据古代的宣夜说认为：天空并不是什么坚固球体，日月星辰并不是由什么东西固定在天穹上的。尸佼在《尸于》一书中说 ：“天地四方曰宇，往古来今曰宙”。他把空间和时间联系起来考虑，从而模糊地表示了宇宙在空间上和时间上无限的思想。《列子》一书的作者也具体地提出：大地仅仅是宇宙间一种很小的东西，而不是宇宙的中心，“上下八方”都是“无极无尽”的，而不是“有极有尽”的。他们都认为宇宙不是有限的。

在欧洲，哲学家布鲁诺曾经十分明确地提出宇宙无限的理论。他认为：在任何一个方向上，都展开着无穷无尽的空间。任何一种形状的天空都是不存在的。任何的宇宙中心都是不存在的。所有的恒星都是巨大的球体，就象太阳一样。恒星的周围，也有行星环绕着，就象地球环绕太阳那样。生命不仅存在于我们地球上，而且存在于我们所不能看见的遥远的行屋上。哥白尼把地球从宇宙的中心天体降为太阳的一个普通行星，而布鲁诺把太阳从宇宙的中心天体降为一个普通恒星。这样，过去被认为是宇宙中心的地球，在宇宙间就成为比沧海之一粟还要渺小的东西。这在哲学上是一场天翻地覆的革命。它不但使罗马教廷感到恐慌万状，甚至那个因为发现行星运动三定律而被誉为“天空立法者”的开普勒，也承认他自己在阅读布鲁诺的著作的时候，感到一阵阵头晕目眩

其实，所谓恒星天就是天穹。而天穹及其球形的外表，都不是真实地存在着的东西。天穹之所以会给人们以球形的印象，是因为人类的眼睛只能在比较小的范围内辨别物体的远近，而无法辨别不同天体在距离上的巨大差别。例如，云层只是地球大气中的东西，而月球距地球约三十八万公里。但是，我们常常感到月球在云层中穿过，并不感到从云层到月球会有那么远的路程。我们又知道：日地距离是月地距离的四百倍。但是，在人类的直接感觉上，太阳和月球似乎是同样地遥远，看不出距离上的差别。我们还知道：光线从太阳到地球，只需要八分钟的时间，而从比邻星到地球却需要四点三年的时间。二者相差达二十七万倍。但是，如果我们不将感觉材料加以改造制作，不把感性认识上升到理性认识，那么，我们将会认为太阳和比邻星似乎是同样远近的。其实，比邻星是除了太阳以外的距离地球最近的恒星，就好象是我们地球或太阳系的邻居。 一般的恒星都要比比邻星遥远得多。但是，在直接感觉上，云层、月球、太阳、比邻星以及更加遥远的恒星和星系，似乎一样远近。 这就是说，一切天体同观察者的关系，就象球面上不同的点同球心的关系。 既然如此，所有的天体以及它们所在的天空，在观察者的心目中，就成为球面了。因此，所谓恒星天事实上并不是什么坚硬的镶嵌着恒星的球面，也不是什么宇宙的边界，而是无限广大的宇宙空间。

太阳系的范围可谓大矣！在太阳系中，距离太阳最远的行星是冥王星。如果以冥王星的轨道作为太阳系的范围，那么，太阳系的直径是一百二十万万公里。同整个太阳系相比较，地球只不过是沧海之一栗。

在天空中，除了太阳系的成员以外，肉跟所能看到的几乎全是恒星。在地球上看起来， 只有为数不多的恒星是比较明亮的，像天狼星、牛郎星（河鼓二）和织女星。天空中绝大部分的恒星是十分暗淡的。这些恒星在天穹中聚集成一个白茫茫的环形光带，称为银河。“天河夜转漂回星，银浦流云学水声。”我国古代，曾经长期把银河看作是天上的河流，并且流传出“牛郎织女鹊桥相会”的神话，说是牛郎星和织女星在每年夏历七月初七在银河的鹊桥上相会。其实，牛郎星距地球十五点七光年，织女星距地球二十七光年。牛郎、织女两星相距十六点三光年。从两地出发，即使乘的是现代最强大的火箭，几百年后也不能在中途相遇。 牛郎织女相会是完全不可能的事，也是从来不曾有过的事。银河在天穹上是一个环形光带，早在十七世纪，人们就已经在望远镜中发现了，构成银河的是密密麻麻的遥远的恒星。以后，人们又进一步弄清楚，聚集在银河里的大量恒星，构成一个巨大的恒星体系，称为银河系。银河系拥有大约一千五百万万颗恒星和大量的星云。我们的太阳就是其中的一颗。如果观察者居住在一大片森林之中，那么，在他看起来，森林位于他的四面八方，并且构成一个圈圈，而不是一大片。同样，既然我们所立足的地球位于银河系之内，银河系就表现为环状的银河。银河系本身有旋转运动，并且在旋转运动中成为中间厚、四周薄的形状，亦即类似铁饼的形状。天穹中的银河，大体上可以代表银河系的赤道平面。银河系的直径，大约是十万光年，它的厚度大约是一万光年。太阳在银河系中运转一周大约需要二亿年。这样看来，太阳系并不算大，银河系才是极其巨大的。同银河系比较起来，我们的太阳系只是沧海之一粟。至于我们的地球，那就更不用说了。

可是，在宇宙之中，银河系还只是一颗“沙粒”。在银河系的范围以外，还存在着无数的恒星体系。在巨大的望远镜中，它们一般表现为模糊的光点，因而被称为星云。这种星云位于银河系以外，因而又被称为河外星云，以别于银河星云。从表面上看，河外星云似乎是一种云雾状的天体。但是，巨大望远镜的照相工作已经证实，河外星云是由千千万万颗恒星所组成的，应该如实地称其为河外星系。每一个河外星系，在宇宙结构中，都相当于我们的银河系。到现在为止，人们所已经发现的河外星系，总数在十万万个以上。银河系和所有的已经发现的河外星系，合称总星系。这是迄今为止人类所己观测到的恒星世界。

在银河系中，离开我们太阳系最远的恒星，存在于大约八万光年的远方。这是极其遥远的。 但是，在总星系中，我们所已经发现的最远的河外星系，有的说距离我们有几十万万光年，也有的说距离我们有一百万万光年。但不管是那种说法，总星系同银河系相比较，不知要巨大多少倍。前面已经说过，我们的地球只是太阳系的沧海之一粟。我们的太阳系只是银河系的沧海之一粟。在这里，为了说明总星系的巨大和银河系的相对渺小，我们又要使用“沧海之一粟”这个习惯用语。其实，任何一个在日常生活中产生和使用的词汇，都无法说明总星系会大到什么地步，总星系虽然极其巨大，但是在宇宙之中，总星系依旧是很小的。这里，我们不能再使用“沧海之一粟”了，而应该直截了当地指出：宇宙是无限的。对于无限的宇宙来说，任何具体的天体或天体体系，都是非常渺小的。仅凭人们在日常生活中积累起来的经验，不足以在自己的头脑中构成宇宙无限的图画。

每一样具体的东西，都是有限的，每一次观察的视野， 都是有限的。但是，人类视野的无限扩大，证明宇宙是无限的。人类对于宇宙的认识，总是从自己的周围开始的，然后不断地扩大 ，从自己的家乡扩大到一个地区，从一个地区扩大到地球整体，从地球扩大到太阳系，从太阳系扩大到银河系，从银河系扩大到总星系。在十八世纪以前，人类心目中的“宇宙”，只是太阳系。同太阳系相比较，总星系所展示的天地不知要广阔多少倍， 总星系是不是宇宙的极限呢？不是。今后，随着生产的发展和人眼的延长，我们的宇宙视野还将继续不断地扩大。

宇宙是无限的，是没有边界、没有形状、没有中心的。边界、形状和中心，都是对于宇宙的有限的组成部分如太阳系或银河系而说的。我国唐代的哲学家柳宗元（773—819 ）曾在《天对》中说过：宇宙是“无中无旁”，即没有中心也没有边界的。有中心，就必然有边界，有形状，也必然有边界。有了边界，就不是宇宙，而只是宇宙的一个组成部分。没有边界、中心和形状，也就无所谓收缩和膨胀。因此，那种所谓宇宙膨胀的说法，如果成立的话，也只能是局限于对宇宙的一个组成部分而说的。

宇宙在空间上的无限，是同时间上的无限相一致的。在宇宙之间，没有脱离时间的空间，也没有脱离空间的时间。时间和空间是不可分离的。河外星系距离我们如此遥远，以致那个具有难以想象的速度即每秒三十万公里的光也要行走几十万年甚至几十万万年。 我们现在看见的河外星系的光，是地球上还没有人类甚至地球还没有形成之前发出来的。它们今天所发出的光将要在几十万年甚至几十万万年以后，才能到达我们的地球上。正如马克思所说：遥远星球的光芒要在发出这种光芒的那个星球消逝了十万年以后，才达到我们地球上居民的眼中。（《马克思恩格斯全集》第 6 卷，第 126 页）

宇宙在时间上的无限性，是同物质不灭的规律性相联系的。既然物质是不可能被创造的，宇宙就无所谓起点。既然物质是不可能被消灭的，宇宙就无所谓终结。物质只能不断地从一种运动形式转变成另一种运动形式， 因此，宇宙在时间上必然是无始无终的。起源和终结，年龄和寿命，都是对于天体物质的某一种特定运动形式而言的。但是，对于宇宙来说，根本谈不上什么起源和年龄。

宇宙是无限的。宇宙在时间上和空间上都是无穷无尽的。在太阳系外面还有千千万万个“太阳”，它们组成银河系。银河系以外呢？还有千千万万个“银河系”，组成了总星系。恩格斯说过，“时间上的永恒性、空间上的无限性，本来就是，而且按照简单的字义也是：没有－个方向是有终点的，不论是向前或向后，向上或向下，向左或向右。（《反杜林论》）

宇宙无限的结论，是为哲学和自然科学的长期的持续的发展所证明了的。毛主席教导我们：人民，只有人民，才是创造世界历史的动力 ，无论是社会的发展史或者是对宇宙的认识史，都要受这条规律的支配。没有人民群众的三大革命运动一一阶级斗争、生产斗争和科学实验，就没有日益扩大的宇宙视野。明亮的行星很早就引起牧民们的注意。地球上四季变化的规律，最初是应用于农业生产上的。没有劳动人民的辛勤劳动，就没有光学望远镜和射电望远镜，就无法窥测遥远的恒星世界。

宇宙在空间上和时间上无限的理论，是唯物主义的宇宙观。它同一切宗教教义都是针锋相对的。宗教把宇宙分为物质世界和神灵世界，即天上和人间，此岸和彼岸，宣传上帝创造世界。唯物主义者则认为，除了形形色色的物质世界以外，不存在什么上帝生活的世界。物质世界是无边无际的，根本不存在有任何神灵活动的任何场所。物质世界是无始无终的，根本不存在有任何神灵活动的任何机会。反之，如果承认宇宙有边际，就是承认现实世界之外有一个神灵世界。如果承认宇宙有起源，就是承认上帝创造世界，唯物主义者坚信宇宙的无限性，就是坚持无神论，就是不承认超自然的神灵世界和神灵活动。正因为如此，宗教把布鲁诺和他的宇宙无限理论看成不共戴天的死敌，并且把他活活烧死。但是，近代自然科学的进展，完全证实了宇宙无限的理论。唯物主义的世界观越来越深入人心，迫使着一切反动的神权统治和唯心论的宇宙观撤退到日益缩小的阵地上去。

第二章恒星从来不恒

一、恒皇的千差万别

在晴天的夜晚，我们仰望天空，总可以看到许多星星。如果当时天空中没有月亮，那么，我们能看到的星星就会更多。人们仰望这群星灿烂的天空，不禁想起了这样一首儿歌：天上星，亮晶晶，数来数去数不清”。

这首儿歌说得对不对呢？又对，又不对。肉眼可见的星星，为数不多，只有六千左右，不但早已有人数过，而且已被逐一命名和登记，编成星表，绘成星图。我国就有世界上最古的星表和星图。因此，天上的星不能说“数不清”。但是，要说“数得清”，却也不见得，譬如银河就是一个例子。银河，我国古称天河。在肉眼看起来，只是自茫茫的银色的一片，分不清什么斑斑点点。此外，天空中的星星，不断地从东方上升，在西方下落，要数清这样的繁星很不容易。如果始终在同一地点进行观察，天空中总有些星星始终在地平线以下。在苏联，人们看不见老人星，在澳大利亚，人们看不见北极星，这当然也就无从数起。我们应当承认，由于望远镜的制造成功和不断改善，人们所能观察到的星星，在不断地增加。但是，星表尽管不断地加以补充，依旧无法把每一个星星登记编目。目前用望远镜所能观察到的恒星，总数已经在一百万万个以上。俗语说，“天上一个星，地上一个丁”。实际上，天上的星星远远多于地上的人了。谁也难于数清这么多的星。即使数清了这一百万万个星，也依旧还有更多的没有看见或没有数清的恒星。银河系有一千五百万万个恒星，总星系的恒星就更加无从数起。其中有的太远太暗，有的为其他天体所遮掩。宇宙是无限广大的，星星是无限众多的。同无限众多的星星相比较，已经数清的星星总是极其有限的。因此，天上星，数不清，这是绝对的。天上星，数得清，这是相对的。星星的总数是无限多的，是数不清的。但是，在一定的范围内，星星还是数得清的。而且，这个范围是在不断扩大之中的。

从表面现象看来，星星跟我们的距离似乎是完全相同的，没有什么远近之分。但是，近代天文学已经成功地测定了恒星的距离。测量结果表明，比邻星比天狼星近得多，而天狼星又比织女星近得多。这些肉眼所能看到的星，同绝大多数恒星比较起来，距离地球都是很近的。比邻星与地球的距离，只有四点三光年，而人类目前所已经探测到的最远的天体，位于几十万万光年的远方。其实，对于认识宇宙来说，几十万万光年以及任何巨大的天文数字，都还不足以表示我们地球同最远的天体之间的距离，只有无穷远才是它的最适当的表达方式。因此，星星之间的距离不是差不多，而是差得多。

乍看上去，星星似乎都是一些小光点，没有多大的亮暗之别。通常说，“一星半点”，那无非是指极其渺小的意思。在一星半点之中，再要区分亮的和暗的，大的和小的，那似乎是多此比一举。但是实际情况并不是那样。地球上人们所感到的亮暗程度，简称亮度。天体按亮度分成等级，叫做星等。肉眼所能看到的星，最亮的大体上都是一等星，最暗的是六等星。一等星和六等星，亮度相差一百倍。其中最亮的星，即使在月亮最明亮的时候，或者是在早晨和黄昏，都是可见的。所谓“月明星稀，所谓“ 寥若晨星”，指的都是在天空比较明亮的情况下依旧能看见的少数亮星。至于那些六等星，只有在天空中没有月亮而且没有云雾的夜晚，眼力比较敏锐的人才能勉强看得清楚。仅从这一点，我们也可以知道，恒星在亮度上的差别是不小的。目前世界上最强大的光学望远镜，可以通过照相的方法，发现二十三等的恒星。这种暗淡的恒星的亮度，仅及一等星的十六万万分之一。同它们比较起来，六等星就得算是天空中的亮星了。其实，二十三等星还不是宇宙间最暗的恒星。因为恒星的亮度，跟它们距离地球的远近有密切关系。宇宙在空间上是无限的，恒星在数量上也是无限的。我们此刻所能观测的恒星，包括二十三等星在内，同那些目前看不见的无限遥远的恒星比较起来，都是宇宙间最明亮的那一部分恒星。这样看来，恒星在亮度上的差别也是无限的。

亮度大的恒星是不是就一定具有大的发光本领？不一定。恒星的发光本领，用每秒钟从整个恒星的表面放出的能量来表示，叫做光度。光度和亮度是两个不同的概念。由于距离上的巨大差别，光度很大的恒星，未必十分明亮，看上去明亮的恒星，未必具有很大的光度。织女星看起来只是颗普通的亮星。它的亮度仅及太阳的五百万万分之一。但是，它的光度是太阳的四十八倍。天狼星是夜空中最明亮的恒星。它的亮度是织女星的四倍半。但是，它的光度仅及织女星的一半。为什么呢？原因是织女星离地球二十七光年，而天狼星离地球只有八点七光年。宇宙中有许多极其遥远的恒星，在巨大的望远镜中只是一个非常暗淡的光点，实际上却是光度很大的恒星。因此，如果不是透过现象看本质，我们就会上当受骗。在恒星世界中，光度的差别也是极其巨大的。有的恒星光度是太阳的五十万倍，也有的恒星光度只及太阳的几十万分之一。恒星光度的大小，同它们的体积有很大的关系。考虑到这一点，人们把光度小的恒星叫矮星，把光度大的恒星叫巨星，把光度特别大的恒星叫超巨星。

恒星一般都发射光。但是，如果我们以为凡是光亮的天体都是恒星，我们又会受骗。有的星尽管看起来很亮，其实它们只是如地球这样的行星，从来不曾发光。金、木、水、火、土这五个明亮的行星，曾经长期以假象迷惑人们，特别是金屋和木星，常常比一般的一等星甚至天狼星还要明亮得多。其实它们所送来的光只是被它们所反射的太阳光。正因为这一点，金星在望远镜中有十分明显的圆缺变化，就象我们肉眼所看到的月亮那样。此外，即使用肉眼看起来，行星的光也不同于恒星。恒星有闪烁现象，而行星则不然。恒星在望远镜中看来是一个光点，而行星却是一个圆面。这些都是行星不同于恒星的地方。

光是恒星向我们通风报信的“无线电报”。它的“密码’就是星光的颜色。恒星光度的大小，同物体的温度有关，而物体的温度不同，所发出的光的颜色就不一样。在炼钢的时候，随着钢水温度的逐步升高，火光颜色会发生有规律的变化，开始是红色，以后依次变为橙、黄、白，乃至青白色。把这些原理应用到恒星上去，我们便可以根据星光的颜色来估计它们的表面温度。恒星的温度是大不相同的。即使我们用肉眼观察，也可以看出恒星有蓝、黄、红等不同颜色。

把恒星发射来的光，通过一个三角形的玻璃棱镜，分解成为一条红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色组成的影带，这个彩带就叫光谱。各种恒星光的光谱是不同的。光谱分析可以帮助我们更精确地确定恒星的颜色与温度的关系，并进而测知恒星的温度。不同的恒星，光谱不一样。例如，有的星以蓝色光为主，因而呈蓝色，被称为蓝星，有的星以红色光为主，因而呈红色，被称为红星。这就表明恒星的表面温度大不一样。蓝屋表面温度很高，约为摄氏二万五千度到四万度，蓝白星和白星次之，黄白星、黄星和红橙星又次之。红星温度最低，约为二千六百度到三千六百度。近年来，人们应用红外线观测技术，又发现了不少主要辐射红外线的红外星。这类恒星的表面温度比一般恒星低得多，只有几百度。它们可算是迄今所知的温度最低的恒星。

在恒星与恒星之间，不仅光度、亮度上的差别很大，而且体积上的差别也很大。有的恒星比太阳大千百倍，甚至有的比太阳大十万万倍，可以把木星轨道装进它的肚子里。但是，也有一些恒星的体积比地球甚至比月亮还小。恒星的质量，虽然一般相差不大。但是，差别也还是存在的。质量特大的恒星，相当于几十个太阳，质量特小的恒星，仅及太阳的二十分之一。恒星平均密度的大小，主要地决定于它的体积的大小。体积大的恒星，平均密度一般比较小，体积小的恒星，平均密度一般比较大。密度小的，小到只有地面空气的几千分之一甚至万分之一，密度大的，大到一立方厘米的物质有几十至几千公斤，有的甚至有上千、上亿吨“重”。

恒星的千差万别还表现在它们的年龄和寿命上。太阳世世代代照耀我们。可想而知，它的年龄一定很大了。究竟有多大年纪呢？据估算，太阳从形成到现在已经历了大约六十亿年的发展史。这似乎是“高寿”了。可是，在恒星世界中，太阳的年龄也只能算是中间的。例如，球状星团是由几千个到几十万个恒星密集而成的球形团体。它的成员星的年龄一般大于一百亿岁，都比太阳的年龄大。当然，也有好多恒星的年龄比太阳要轻得多。例如，质量大、表面温度高的蓝色和蓝白巨星，光度很大，能量的消耗十分迅速。根据它们能量消耗的速度，人们估算出这类恒星的年龄至多是几百万岁到几千万岁。还有一些不稳定星，它们十分猛烈地向外抛射物质。从物质抛射的猛烈程度看，它们的年龄不过一、二百万岁。上面提到过红外星，它们的特点，不只是表面温度很低，而且是体积很大。它们的直径是太阳的几百倍到几千倍。恒星是星云在体积不断收缩、温度不断增高的过程中形成的。因此，红外星中的一部分是从星云中刚形成的恒星。又如著名的昴星团是一个比较疏散的恒星集体，古称"七姐妹"（普通眼力的人可看到这星团中有六颗较亮星聚在一起，眼力好的人则可看见另外一颗较暗星，所以我国古代把它们叫做"七姐妹"),实际上至少有三百来个"姐妹"。它们象一群大雁那样"步伐整齐"地奔赴同一个方向。它们可能是从同一块星云中形成的恒星群。有人认为，这一群恒星是在不久以前从星云中脱胎出来的，只有二千万岁。自一九四七年起，人们还发现一些更为稀疏的恒星集团，它们是由蓝色和蓝白色的星或者是一些不稳定星所组成的，叫做星协。这种恒星系统的结构很不稳定，并在不断向外扩散。这种情况；不可能持续很久。这说明，它们寿命不会长，几百万年内便会瓦解。我们现在所能看到的一些尚未瓦解的星协中的成员星，年龄再老，也不过几百万岁。

大体相同的化学元素组成了不同类型的恒星。属于同一类型的恒星又有着各不相同的年龄。这就为我们研究恒星的发展史提供了方便。任何人都不能期望通过对某一恒星从生到死的连续观测，去了解恒星发展的全过程。要看出恒星发展的全过程一般要经历几千万年甚至几十亿年的时间。这不但比我们人的寿命要长得多，而且也比人类的发展史要快得多。但是，我们完全可以抚今追昔，通过对大量的处在不同发展阶段的恒星进行研究，来了解恒星发展的大体轮廓，勾画出－幅恒星从产生到灭亡的粗略图景。

二、恒星的千变万化

星星，尽管千差万别，但有一点是共同的，那就是： 绝大部分都是恒星。除了恒星以外，人们可以用肉眼观察到的星星，只有五个明亮的行星（水星、金星、火星、木星和土星）和偶尔掠过天空的流星。如果用望远镜，人们所能观测的星星，将会十倍、百倍、千倍、万倍地增加。但是，在它们之中，绝大部分依旧是恒星。当然，这里所讲的恒星，不仅是单个的恒星，而且是恒星的集团，即星团。不属于恒星范围的星星，除了行星和流星，还有卫星、彗星和星云。这些天体的数量，肯定是非常巨大的。但是，在望远镜的视野中，它们现在还是极少数，占绝大多数的，总是恒星。因此，通常所讲的星， 一般是指恒星而言。双星是指成双的恒星，新星是指突然变得很亮的恒星，星团是指恒星的集团，星系是指由大量恒星组成的天体系统，变星是指亮度发生变化的恒星。太阳系里的行星的亮度也在经常变化，但因为行星是从属于恒星的，就不能称为变星。

“恒星’，顾名思义就是不变的星，永恒的星。人们在古时候认为：所有的恒星都是牢牢地固定在天穹上，天体的东升西落，只是天穹本身的运动，而每一个恒星在天穹中的位置是不变的，不同恒星在天空中的相对位置也是不变的。

从表面现象来看，恒星之间在天穹中的相对位置确实是固定不变的。天空中的主要恒星都可以用线条连结而成一定的几何图形。织女星附近的几个小星，构成了梭子的形状，被称为梭子星。牛郎星（河鼓二）和附近的两颗亮星，大体上位于一条直线上，犹如扁担的形状，被称为扁担星。古代的梭子星，到今天还像一具梭子，古代的扁担星，到今天还像一根扁担。扁担星又叫“三星”。我国几千年前写成的《诗经》中，就有“ 三星在户”的诗句。天空中比较明亮的“三星”，除了天鹰座的牛郎三星以外，还有天蝎座的商宿三星和猎户座的参宿三星。在夏天的夜晚，我们可以看到牛郎三星和商宿三星。 在冬天的夜晚，我们可以看到参宿三屋。从汉朝到唐朝，从宋朝到清朝，日复一日，年复一年，几千年过去了，所有这些三星的面貌却没有发生明显的变化。这样看来，恒星尽管不停地东升西落，但恒星之间的相对位置，却似乎是固定不变的。

恒星的相对位置难道真的是固定不变吗？当然不是的。恩格斯说：运动是物质的存在方式”。（《反杜林论》〉 恒星无疑地也在不停地运动之中。那么，为什么恒星之间的相对位置似乎是固定不变的呢？这是因为恒星之间的距离极其巨大。麻雀在我们的窗口飞过，我们觉得它飞得很快。超音速的飞机在几十公里的高空中飞行，我们却觉得它飞得并不怎么快。

其实，麻雀的飞行速度不过每秒几公尺。飞机的速度要比麻雀快上百倍。所有的恒星，都在飞快地运动着。但是，由于它们极其遥远，因此看上去它们在一年内的位移①是很微小的。我们的肉眼不可能发觉那么微小的位移。假如某一恒星位于一万光年的远方，以每秒二十公里的速度同时又是垂直于我们的视线的方向在运动着，那么，它在一年内的位移只有百分之一弧秒。在那么遥远的天空，恒星必须运动五千万万公里才能造成一个弧秒的位移，而那颗恒星在一年内只是运动五十万万公里。再说，那颗恒星运动的方向未必会同我们的视线相垂直。这样，纵使有明察秋毫的眼睛，也觉察不出恒星的位移。

①这里以及下文所讲的位移，都是指视位移而言的。它的单位是弧秒，而不是公里。弧秒是角或孤的秒数，而不是表示时间的秒数。

但是，恒星的位移只能逃出人类的肉眼，却逃不出人类所制造的测量仪器。随着科学技术的进步，目前，人们已经能够测定百分之一弧秒的角度。那些 比较近的恒星的位移，相对地说总是比较大的，也是比较容易测定的。例如，巴纳德星每年在天空中移动十个弧秒。但大多数恒星一年内的位移在一个弧秒以下。既然单个的恒星有位移，而位移的方向与速度不可能完全一样，那么，由若干恒星所组成的图形，也必然是在变化着的。对于北斗七星的图形，北半球的人们是比较熟悉的。但是，这只是它现在的图形。这种图形，天天在变，年年在变，只要五万年的时间，北斗七星就会变得面目一新。五万年以前，北斗的“柄”比现在长得多，北斗的“斗”也不象斗，倒是象个斧头，那时的北斗星可以说是“北斧”星，五万年以后，北斗的“柄”要比现在弯一些。北斗的“斗”也会不成其为斗，而是变成一个汤匙，那时北斗星就会成为“北匙”星。从“北斧”到北斗，再到“北匙”，这中间的变化是很大的。如果把这样明显的变化叫做一次大变，又假定北斗七星的寿命是一百亿岁，那么，在它们的一生中，这样的大变要发生二十万次。这实在称得上是千变万化啊！

三、恒星的生死转化

毛主席教导我们 ：“新陈代谢是宇宙间普遍的永远不可抵抗的规律。’恒星是物质世界。物质可以从一种形态转化为另一种形态。恒星也会转化为非恒星的另一种物质形态，即会由生转化为死，然后再由另一种形态（如星云）转化为恒星，即由死再转化为生。恒星的生死转化是宇宙间物质无限循环、无限发展的重要一环。现代西方资产阶级学者胡说什么 “目前不可能形成恒星”，“恒星是从虚无中突然产生的，这是彻头彻尾的唯心论。

恒星是从非恒星转化来的。早在十八世纪中叶，就有人考虑到在星云中形成恒星的可能性。到二十世纪二十年代，人们肯定了星际弥漫物质同恒星的关系，知道了那些为数众多而密度极稀的星际弥漫物质就是形成恒星的原材料。

星际弥漫物质的分布是不均匀的。有疏有密，有矛盾，密的吸引疏的。同时，又因为这些弥漫物质是同恒星混合在一起的。恒星的微粒辐射和光辐射对它附近的弥漫物质有一种压力，那是排斥的一种形式。这种对弥漫物质的排斥作用会促使弥漫物质集结成星云。星云和恒星是两种既互相区别，又互相联系的天体。星云的体积远大于恒星，而密度则远小于恒星。星云的温度很低，自身不能发光，而恒星的温度很高，自身能发光。可是星际物质和星云的化学成分，同恒星差不多。例如，氢不但是恒星中，而且也是星际物质中最丰富的元素。更值得注意的是，在恒星同星云和星际物质之间，存在着物质交换的现象。九百年前，在我国宋朝的时候，就有超新星爆发的观测记录。爆发后的残骸，就是现在被称为蟹状星云的奇异天体。恒星既依靠引力的作用吸收星际物质进来，同时又以微粒辐射或爆发等方式把气体和尘埃物质还给星际空间，甚至直接形成星云。这种现象启示我们 ：恒星和星云、星际物质在一定的条件之下能够互相转化。

这种转化是一个漫长的过程，中间要经过一个过渡阶段。我们现在已经发现了一些正处于星云和恒星的中间状态的天体。它们有些类似恒星，却又不是真正的恒星。它们有些类似星云，却又不是真正的星云。这种天体可以算做“星胚”，是从星云到恒星的过渡阶段。例如，球状体是一种出现在亮星云背景上的圆形暗斑点。它们的温度很低，在摄氏零下二百度左右，而且几乎是不透明的。 它们的质量不大，大体上是太阳质量的十倍到十分之一左右。 可是它们的体积小于星云？而大于恒星 ，直径大约是太阳直径（一百四十万公里）的几十万倍。密度也介于恒星和星云之间。这表明球状体是单个恒星的“胚胎”，即将转化为恒星。一九六七年在猎户座大星云里发现的一个红外星云也是这样。 它的辐射光绝大部分是看不见的红外线。 它的温度不仅远远低于一般恒星，而且低于新生的恒星——红外星。同时，它又不同于一般的星云，因为它已开始引力收缩。 此外，红外星云的质量远远大于一般恒星，是太阳质量的一百倍到一千倍。而现有恒星的质量最大的也不过比太阳大几十倍。 所以，人们认为红外星云不是单个恒星的胚胎，而是一小群恒星或者说一个星团的胚胎。

球状体的形成，大体上经历了这样的过程：星云在银河系运动的过程中，由于吸引周围的物质，体积不断增长，质量也达到太阳质量的一万倍以上。星云的中心部分承受外围的压力比其他部分大得多，发生显著的压缩。由于星云各部分的冷热不均和运动不一致，它们的密度便产生差异，并发生旋涡运动，这样，星云便会碎裂成许多块。碎裂后，如果每块物质的质量足够大，它们就会在自身引力即同一块星云的各个部分相互吸引的作用下，各自形成一个气体球。这就在星云中部形成一群球状体。每个球状体就是一个恒星的胚胎。它们因内部物质运动方向的不一致而发生缓慢的旋转，并且在自身的引力作用下开始收缩，内部温度也不断上升。 当球状体收缩到象太阳系那样大时，它还是一个暗冷的天体。随着收缩的加快，球状体内心的温度也就迅速上升。这是因为球状体的收缩使得它的每一部分接近中心，由于能量守恒和转化，在物质接近中心时，位能便会转化为动能，同时又转化为热能，从而使恒星内部温度升高。这正象地球上的瀑布在下坠时位能转化为动能一样。经过大约一千万年到一 亿年的星胚阶段，恒星便诞生了。恒星的体积比星胚小得多，密度比星胚大得多。一般说来，星胚发展到了能向外辐射能量的时候，恒星就形成了。因为恒星由星云收缩而成，所以年青的恒星常和星云连在一起。在著名的昴星团里，有几颗年轻的恒星就是被气体星云所包围着。

我们银河系里的恒星，就是由星云经过这样的演变过程逐渐形成的。有的是单个地形成，有的是成批地诞生。有些恒星正处在这样的形成过程之中。

一切产生出来的东西，都 一定要灭亡。恒星有生，必有死。从出生到死亡，是一个漫长而且复杂的过程。在这个演化过程中，特别是在恒星接近死亡的时候，组成恒星的物质又会通过物质转化的方式形成新的弥漫物质。在恒星一生的演化过程中，轻元素不断聚变而成重元素。所以，新的弥漫物质含有较多的重元素。它的同原有的星际物质一起，经过长时期的转化过程，又会逐步凝聚而成新的一代恒星。这种新的一代恒星在化学组成上与上一代恒星有所区别，绝不是上一代恒星的简单重复。例如，银河系的第一代恒星几乎全由氢组成，而第二、三代恒星在形成初期便含有许多种重元素。太阳上有六十九种化学元素。根据这一事实，有人认为，它不会是银河系的第一代恒星。从前，康德曾把宇宙间的天体的生死成毁，比喻为神话里的“火凤凰”，它之所以自焚，就是为了要从它的灰烬中恢复青春，得到重生。康德的这种坚持宇宙间物质和运动不灭的思想，反对宇宙走向灭亡的见解，是正确的。但是，决不能把天体的生死转化看成是自焚、再生、再自焚的千篇一律的简单循环，而是螺旋形地不断向前发展的。

在这里，存在这样一个问题：既然在恒星的演化过程中，氢原子核聚变而成氦原子核，轻元素聚变而成重元素，那么，宇宙间的氢和其他轻元素不是越来越少，而重元素不是越来越多吗？有人认为：氢原子可以从虚无中产生出来，因此宇宙中氧的含量不会愈来愈少。很明显？这种“物质不断创生说”是违背物质不灭定律的谬论，是新的创世说。现代物理学实验已经证实：在一定的条件之下， 一对光子可以转变成电子对，反之，当正电子与电子相遇时，这对电子也可以转化为一对光子。所以，我们完全可以相信：在某种条件之下，其它粒子也可以转化而成氢原子。恩格斯早就指出：放射到太空中去的热－定有可能通过某种途径（指明这一途径，将是以后自然科学的课题〉转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来。”（《自然辩证法》）

恒星是天体中普遍存在的一种形态。目前所能观测到的宇宙部分中，宇宙物质一部分聚集而成恒星，一部分弥漫而成星际物质。所以恒星的生死转化过程是构成宇宙间物质无限循环、无限发展的重要一环。恒星在星系里参加星系中的物质循环，又随着星系参加更高一级的天体系统（如总星系）里的物质循环。宇宙是无限的，宇宙中的天体系统也是无限的。这样，宇宙间的物质循环也必然是无限的。

四、恒星的从幼到老

恒星的生死转化，是个质变。但它不是一蹴而就，一次完成的。从生到死中间要经过量变和部分质变，就是说要经过从幼到老的演化历程。恩格斯指出：“－切运动的基本形式都是接近和分离、收缩和膨胀，一句话，是吸引和排斥这一古老的两极对立。”（《 自然辩证法》）热是排斥的一种形式，引力收缩是吸引的－种形式。这也就是说，排斥占优势的时候是能量的逸散，而吸引占优势的时候是能量的集中。我们按照恒星内部吸引和排斥的斗争情况，以及在恒星一生中表现出来的收缩与膨胀的情况，可以把恒星的演化分为四个阶段：

（一）引力收缩阶段——这是恒星的“幼年期’ 。在这一阶段中，吸引胜过排斥，引力收缩成为恒星的主要能源。 收缩使恒星体积变小。收缩产生的热能一部分向外辐射损耗掉，另一部分则使恒星内部的温度升高。 开始，恒星的温度较低，只能辐射不可见的红外线，这就是前面提到的红外星。随着体积的不断缩小和密度的不断增大，红外星内部温度和压力也逐渐升高。当红外星收缩到直径大约为太阳直径的一百倍并且表面温度达到三、四千度时，开始发射可见光，主要是红光。当恒星内部的气体压力和因向外辐射而产生的压力顶住了恒星自身的引力的时候，恒星就停止收缩了。

恒星在引力收缩阶段度过的时间长短，主要依据它们的原始质量而定。恒星形成时，会有各种大小不等的质量。质量越大的恒星，引力收缩进行的速度越快，在引力收缩阶段停留的时间也越短。质量为太阳质量二十倍左右的恒星，引力收缩期仅为三万年左右。质量比太阳质量大几倍的恒星，其引力收缩期约为二百万年左右。象太阳那样的恒星，引力收缩期是三、五千万年。质量小于太阳质量的恒星，其引力收缩期可长达几亿年以上。质量很小的星云，永远不会形成恒星。由此可见，恒星的原始质量的大小对它的演化进程有着很大影响。在引力收缩阶段后期，恒星也会发生向外抛射物质的现象。例如，金牛星座里的不稳定星，现在就正处于这个发展阶段。

（二)主序星阶段——这是恒星的“中年期”。在这一时期里，恒星主要靠内部的氢燃料“燃烧’维持其生存和发展。经过引力收缩阶段，恒星的内部温度已达到几百万度。在这样的高温下，所发生的氢氦聚变的热核反应是它们的主要能量来源。 恒星上最丰富的元素是氢。氢原子在恒星内部的高温与高压条件下，会失去外层的一个电子，剩下一个赤裸裸的氢原子核。氢原子核又称为质子。如果以碳的质量为 12 ，那么质子的质量就是 1.0079 。而且质子在高温下以极大的速度运动。质子和质子之间就会克服静电斥力产生猛烈的碰撞，在碰撞过程中会发生四个质于即四个氢原子核相互作用，结合成一个氦原子核的核反应。因为这种核反应只有在几百万度甚至上千万度的高温下才能发生，所以叫做热核反应①。

① 氢氦聚变的热核反应因温度的不同而有两种方式： 一种是四个氢核直接聚变而成一个氦核，另一种是四个氢核以碳和氮为媒介逐步聚变而成一个氦核。第一种方式只需要几百万度的高温，而第二种方式要求有一千万度以上的高温。因此，在主序星阶段的初期，热核反应按第－种方式进行。 由于热核反应的持续进行，恒星内部的温度迅速上升到一千万度以上，使热核反应按第二种方式进行，以更快的速度放出核能。在恒星的主序星阶段，热核反应主要是第二种方式，它是恒星的主要能源。

一个氦原子核的质量（4.002的小于四个氢原子核的质量(4.0316 ），二者之差为0.0290。所以氢氦聚变后放出了千分之七的质量和与它相联系的巨大能量。这就是热核反应所产生的核能。一克氢原子核聚变为氦原子核后可释放出相当于二千七百吨煤炭燃烧所放出的能量。其原理完全同氢弹爆炸一样。实际上，氢弹的制成便是从太阳和恒星的能源问题上得到启发的。所以第一颗氢弹在当时曾被称为“人造太阳”，这种类似氢弹又胜过氢弹的巨大能源，足以供给恒星发光几十亿年、几百亿年甚至更长时间。

恒星为什么在这一阶段停留的时间最长呢？原因是恒星主要由氢元素所组成，而氢氦聚变的过程，相对而言是比较缓慢的。在这个阶段中，恒星表面辐射出去的能量同内心所产生的能量大体相当，吸引和排斥大体平衡，所以恒星在这一时期里度过了它一生中最长的岁月。这比幼年期长一百到一千倍。在我们现在所看到的许多恒星中，有百分之九十正处于这个阶段。这也就是为什么把它们叫做“主”序星的道理。

恒星到达主序星阶段时的光度和表面温度同质量成正比。质量是太阳质量二十倍左右的恒星发展到主序星阶段时，成为光度很大、温度很高的蓝巨星和蓝白巨星， 质量为太阳几倍的恒星就成为光度略大、温度略高的白星和黄白星，质量跟太阳大体相当的恒星便成为光度也和太阳差不多的黄矮星，而质量小于太阳质量的恒星则成为光度也小于太阳的红橙星和红星。总之，恒星的质量越小，到达主序星阶段时，它的光度越暗，表面温度也越低。

恒星停留在主序星这一阶段的时间，总的来说是长的，但是不同的恒星也不一样。停留时间的长短同它们的质量和光度成反比：质量和光度大的恒星，内心温度高，热核反应快，向外辐射的能量多，于是恒星内氢燃料的消耗也就快。这样的恒星必然较早离开主序星阶段继续向前演化。这也是主序星中大质量的恒星比较少的原因。比如一颗质量相当于太阳二十倍的恒星，照理它的氢燃料储备也为太阳的二十倍，可是因为它光度很大，消耗能量的速度为太阳的三千倍。所以，它在主序星阶段停留的时间只有几百万到几千万年。这类星多属于光度很大的象蓝色和蓝白色的巨星。而质量和光度较小的白星和黄白色的星，则可停留十亿年左右。 象太阳那样的黄矮星可停留上百亿年。我们的太阳现在就处于这个阶段，并且已经度过了一半左右的时间，今后还能以主序星的身分存在五、六十亿年以上。至于质量和光度比太阳小的恒星，在主序星阶段停留的时间就更长了。

( 三）红巨星阶段一一这是恒星的“老年期”。由于恒星的温度和密度越向中心越大，因此由氢聚变为氦的热核反应在恒星的中心区进行得最快。中心区的氢用完以后，氢氦聚变反应停顿，而在它的外围，这样的反应继续进行。当氢氦聚变反应停顿区域所占有的质量超过恒星总质量的百分之四十时，恒星内部的矛盾又激化起来，排斥和吸引双方势均力敌的局面被破坏。于是，恒星又进入了另一个新的发展阶段。在这个阶段，恒星因中心区氢燃烧完，能量释放大为减少。在这时候，因辐射而产生的向外压力也变弱了。因此，恒星的中心部分因顶不住外层的重力，便又开始收缩。因收缩而释放出来的能量，则使恒星的外壳急剧膨胀，变成体积很大、密度很稀、表面温度很低而光度很大的红巨星。太阳将来演变成红巨星时，其直径将扩大为现在的二百五十倍。也就是说，它将会把地球的轨道也包括进去。在恒星外部膨胀的同时，恒星中心区的温度和密度则因收缩而继续升高。当中心温度高达一亿度以上时，内部氦原子核在这样的高温高压下，将因迅速运动而猛烈碰撞，于是又会发生二个氦核聚变为一个碳核的新热核反应。这时氦燃料的“燃烧’成了恒星的主要的能量来源。但是它所产生的能量比氢氦聚变所产生的能量要少，只能维持几百万年。当恒星中心的氦差不多烧光时，核心区又收缩，使温度进一步升高。当中心温度超过三十亿度时，核心区的原子核又进一步聚变，产生更重的元素。总之，在这一时期里，恒星内部吸引和排斥、收缩与膨胀的矛盾斗争十分激烈，时起时伏。每次燃料烧完后，紧接着发生一次收缩，使内部温度继续升高，密度不断增大，又会引起一系列新的热核反应，逐步以较重元素作为燃料。重元素的产生，大大改变着恒星的化学组成和结构。

（四）白矮星和中子星阶段——这是恒星的“临终期”。在这一时期里，恒星内部吸引和排斥的斗争更加激烈。因为，恒星发展到这个阶段，核能接近枯竭。但内部温度却已达到极高。高温所造成的巨大气体压和辐射压将冲破外壳，使恒星外部发生大爆发，大量向外抛射物质。例如，光度在短时间内突然增加几万甚至几亿倍的新星和超新星，就有以很高的速度向外大量抛射物质的现象。抛射使恒星丢掉巨大的外壳，只剩下一个密实的内核。于是，恒星便很快地收缩成了很小、很密的“白矮星”。“白矮星”表面积很小，光度也很小。到了这时，恒星内部热核反应停止，只能靠引力收缩来苟延残喘。天狼星的伴星就是一颗白矮星，它的显著特点是体积小、密度大。平均密度约为每立方厘米七百八十公斤。这颗自矮星的体积只是地球的一点七倍，可是质量却与太阳的质量差不多。假如地球的密度也变得这么大，那么，“重”达六十万亿亿吨的地球，就会缩小成直径只有一公里多的球体。

对于质量不及太阳质量一倍半的恒星，白矮星是它们的临终期。但对于质量为太阳质量一倍半到二倍的恒星，白矮星可能不是临终期。到达白矮星后，它还会演变下去。近年来发现了快速自转着的中子星，它们以短而精确的周期性的脉冲形式辐射无线电波。很多人认为：对于质量相当大的恒星说来，中子星才是它们的“临终阶段”。这种恒星在白矮星阶段能源接近枯竭，对外的压力不再随密度增加而迅速增高，所以恒星又急剧地收缩。于是恒星内部就产生了极大的压挤力，把差不多百分之九十的原子的外层电子都“挤进”原子核内。 核内带正电荷的质子被电子所带的负电荷所中和了，然后，中子和中子之间的近距所产生的十分强大的斥力，阻止了恒星的进一步收缩。这样就形成了异常致密的中子结构的物质。 这就是中子星。普通恒星如太阳其核心密度约为每立方厘米二百克。白矮星的密度，最小的也有每立方厘米几十公斤，甚至有达上千吨的。 可是白矮星同中子星的密度比较，还小几十万倍呢！中子星的内心密度竟大到每立方厘米的物质重一亿吨。就是说，一个小胡桃那么大的中子星的物质，要一万艘万吨轮去拖才能拖得动。这种中子星的物理特征十分奇特，它们的直径只有二十到四十公里，质量却同太阳的质量相当，表团温度一千万度以上，内心温度高达六十亿度。最近又有人认为：对于质量大于太阳质量二倍的恒星来讲，到了中子星阶段还会继续收缩一阵子，可以一直收缩到密度高于中子星甚至高于原子核的时候。至此恒星崩溃，出现所谓“黑洞”，有人认为，“黑洞’有巨大的引力场，使它所发射的任何电磁波都无法向外传播，变成了看不见的、几乎是与外界完全隔开的孤立球体。只是因为它对其他天体有引力作用，人们才感觉到它的存在。“黑洞”的名字也是由此而来。恒星发展成中子星以后只能维持几千年的时间，能源便会完全枯竭，留下暗冷的残骸或完全崩溃而向弥漫物质转化。

不但恒星有生有死，有少有老，星系也是有生有死、有少有老的。按照形状和内部结构的不同，星系基本上可分为不规则星系、旋涡星系和椭圆星系三大类。星系的形态差别，标志着它们处于不同的发展阶段，具有不同的年龄。星系是由庞大的弥漫星云凝聚而成的。以后，便开始了它的发展史。星系里的弥漫星云经过不断地吐故纳新，逐步形成一代代的恒星。同时星系本身也就由年轻向年老发展。不规则星系是最年轻的星系，其中包含许多年轻的热巨星以及大量弥漫物质。星系也有自转，不规则星系因自转渐趋对称和呈扁平状。自转速度加快，星系变得更加扁平。这样星系中心部分未形成恒星的弥漫物质，一边收缩， 一边向赤道面集中，于是演变成一个扁平的圆盘体。圆盘体里的弥漫物质逐代形成恒星，弥漫物质减少。圆盘体的中央产生一个由较老恒星组成的小核心。附属在圆盘体边沿的弥漫物质，由于跟着圆盘体旋转就分裂成一条条由年轻的热巨星组成的旋涡臂。旋涡臂里的恒星最后形成，因此也最年轻。星系产生旋涡臂，标志它已演化到了中年的旋涡星系阶段。旋涡星系继续向前发展，就变成为椭圆状的、结构紧密的椭圆星系。这是老年星系。其中年老的恒星多，弥漫物质少，自转速度显著变慢。椭圆星系再发展下去，因物质的高度密集而处于不稳定状态，最终可能会发生一场大爆发。在大熊星座方向，有一个距离我们一千万光年的河外星系正在发生巨大的爆发，物质喷射的速度达每小时三千万公里。这是我们所知道的天上最大的一次爆发。这次爆发发生在大约一百五十万年以前，目前仍在进行中，喷射出的物质相当于五百万个太阳之多。星系爆发后的物质，又散布到宇宙空间，参加到宇宙间物质发展的无限序列之中。星系是目前知道的最主要的天体系统。星系的形成有早晚，发展有快慢，这就有力地驳斥了关于星系是在所谓宇宙“演化初期”同时形成的唯心主义谬论。星系上面有更高一级的天体系统，它们也有不同的演化历程。宇宙中的物质无限循环，无始无终，怎么谈得上有宇宙的“演化初期”呢？

第三章太阳系日新月异

一、万物生长靠太阳

木阳是距离我们人类居住的地球最近的恒星，跟我们人类的关系也最密切。因此，关于太阳和太阳系的情况，很早就引起人们的注意。 早在我国战国时代，诗人屈原就曾在《天问》这篇作品中提出了一连串的疑问 ：“太阳还没有从地平线上升起的时候，藏在什么地方？”“太阳从出来到落下，每天要走多少里路？”屈原发出的疑问，不仅是对奴隶社会传统观念的怀疑和批判，也反映了古人对太阳系的关心和探索。

太阳系是个大家族。 太阳是太阳系的质量中心和引力中心之所在。 在太阳的周围，有许多较小的天体，这就是行星、小行星、流星和彗星，此外还有卫星。它们都在环绕太阳公转。其中卫星在绕太阳公转的同时，还在环绕一个行星公转。太阳和所有这些天体，构成一个以太阳为中心的天体系统，这就是太阳系。

“日月经天”。在很远的古代，人们就注意到这两个天体。在那时，人们把太阳和月亮相提并论，认为它们是一切天体之中两个最伟大的天体。他们把月亮称为太阴，以别于光芒万丈的太阳。至于太阳和月亮以外的天体，则被古人统称为星星。

人们经过长期的观察和分析，逐渐明白了星星并不是一模一样的，而是有恒星和行星之分的。绝大多数的星星在天空中具有相对不变的位置，这就是恒星。极少数的星星，游荡在恒星之间，这就是行星。区别恒星和行星，在人类认识宇宙的历史上是一个巨大的进步。不过，当时的区分还不那么准，并没有把太阳当恒星，也没有把地球当行星。换句话说，依旧没有把太阳和地球放在应有的位置上。

大多数行星，都是相当明亮的。最早发现这些行星的是草原牧民。他们起早摸黑地放收牛羊，同时也观察天空，终于在芸芸众星之中发现了行踪多变的行星。在发现行星的过程中，人们曾经特别注意到，有一颗明亮的星总是清晨出现在东方的天空，被称为启明星，另外还看见有一颗同样明亮的星，总是黄昏出现在西方的天空，被称为长庚星。特别令人奇怪的是，启明星和长庚星总是互相交替出现的。如果清晨有启明星，那么，黄昏就不会有长庚星。只有当启明星不在东方天空出现的时候，西方的天空才会出现长庚星。观察时间一长，人们就逐渐明白东边的启明星和西边的长庚星本是同一颗行星。这颗行星，就是现在的金屋。它因为距离太阳较近，只能在清晨和黄昏出现。比金星离太阳更近的行星有颗水星。水星是最接近太阳的行星，非常不易观察。它在一年的大多数时间里，都被淹没在强烈的太阳光辉之中。只有在少数几天里，人们才能在晨光曦微或暮色苍茫中，隐约地看到这颗行星。后来，依旧是由于古代牧民的长期观察，人们才确定了这颗水星是行星。在水星轨道以内，是否还有行星，这是一个尚未解开的谜。不过，很可能还有一些小天体在那里环绕太阳公转，问题在于人们很难发现它们。

在地球上用肉眼看起来，比较明亮的行星有五个。那就是水星、金星、火星、木星和土星。除了太阳和月球以外，最令人注目的就是这五个星。日月和五星，都比较明亮，在天空中都没有固定的位置。古人把它们合称“七曜”，即七个明亮的天体。

七曜在天空中没有象恒星那样有比较固定的位置。它们在东升西落的同时，还在恒星之间运行。运行的方向基本上都是自西向东。它们在天空中的运行路线，都在一个大体相同的平面上，作方向相同的运动。这就是所谓行星系的共向性和共面性。人们明确了这一点，就开始认识到日、月、五星大概是一家。

但是，日、月、五星之间到底是什么关系？当时人们还不真正了解。最早给人们以启示的是日食的现象。古人本来认为日食是天狗吃掉了太阳，后来人们通过一系列的观察才认识到了日食原来是月亮遮住了太阳。根据日食这一现象，人们肯定月亮是距离地球最近的。那么别的天体怎么样呢？月亮距离最近，运动的周期最短，只有一个月。周期愈长，天体的距离就愈远，运行路程也愈长。 水星的周期大约是三个月，居第二位。以后依次是金星、太阳、火星、木星。周期最长的是土星。在这种认识的基础上，构成了七曜以地球为中心组成七重天的学说：最接近地球的是月亮天，以后依次是水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天，最后是土星天。地球位于所有天层的中心。每一天体都在向东运行。每一天体的轨道都是正圆。

但是，客观实在的情况却并非是这样。在地球上看起来，太阳和月亮在恒星间的运行始终是自西向东的，而行星的运行的方向一般虽然是向东的，有一段时间却是向西的。水星和金星就都有明显的顺行和逆行的现象。有时候？他们顺行到太阳的东面，成为在黄昏出现的昏星，有时候，他们逆行到太阳的西面，又成为在清晨出现的晨星。顺行和逆行的轮转，带来了昏星和晨星的交替。这生动地表明：原来水星和金星都在绕日公转。其他行星是不是绕太阳公转呢？由于当时人们还没有跳出地球中心说的框框， 这个问题在很长时期中依旧得不到解决。

后来，伟大的天文学家哥白尼突破了地心学说。他根据行星顺行和逆行的现象，得出了人类是在运动着的天体上观察行星的运动的结论。行星的运行有点类似在环城大道上的汽车赛跑。两部汽车是以相同的方向在马路上飞驰的。当我们自己所乘的汽车对于另一汽车超车的时候，我们觉得那部汽车似乎是“倒退”了。这种超车现象大体上可以用来说明行星的逆行现象。既然地球在运动着，地球也不外是一个行星，应该如实地放在绕日公转的轨道上。当我们这样做的时候，就真正地认识了日、月、五星的庐山真面目。原来月球和五星都在围绕太阳公转。除了月球以外，什么星也不围绕地球公转。从此，天文学史上就出现了“太阳系”这个光辉的名称。

哥白尼的发现，标志着人类对于太阳系的认识进入了一个新的阶段，但认识永远不会停留在同一个水平上。在哥白尼以后，不动的中心天体，正圆的公转轨道，固定的恒星天层，都先后被突破了。人们根据这些新发现的事实，总结出了天体运动的理论。在这时候，太阳系的原有的边界也被突破了。原来，在哥白尼的时代，土星轨道曾经长期被认为是太阳系的边界。但是，太阳系的边界上，应该有一个质量逐渐减少的地带。那么，象土星那样的巨大行星，怎么又可能是太阳系的边界呢？后来随着天文观测工作的进展，在土星轨道的外面，天王星、海王星和冥王星都一一被发现了。天王星的发现，把太阳系的半径增加一倍，即由十个天文单位扩大到二十个天文单位。海王星和冥王星的发现，又每次都把太阳系的半径再增加十个天文单位左右。回过头来，看看哥白尼时代所认识的太阳系，人们不免觉得那是一个十分狭窄的世界。冥王星轨道是不是太阳系的边界呢？不一定。围绕太阳转的，未必只有九大行星。在冥王星轨道以外，肯定还有大量的天体在缓慢地围绕太阳公转。有些目前已经研究清楚的彗星，就有规律地在冥王星的运行轨道上进进出出。冥王星距离太阳四十个天文单位，而最近的恒星（比邻星）距离太阳四点三光年，即约二十七万天文单位。这样看来，太阳的引力场远远超出冥王星的轨道。因此，如果我们有一天在冥王星轨道以外发现了新的行星，这也完全是合乎规律的事。

太阳是太阳系里唯一的恒星。在太阳系中，太阳拥有百分之九十九点八的质量，具有特别强大的引力，因而成为太阳系的转动中心。如果没有太阳，就形成不了太阳系的其他天体，形成不了我们所居住的地球。

太阳质量巨大，具有很高的温度。它的表面温度是六千度，中心温度是二千万度。在高温的条件之下，太阳内部进行着热核反应，从而放出大量的光和热能。太阳表面每平方厘米所发出的能量，能点燃六十瓦的电灯一百盏。因此，太阳不但是太阳系的质量中心和转动中心，而且是整个太阳系的光和热能的主要来源。无论古今中外，人们都把太阳看成光明和热力的象征，由衷地歌颂着：“万物生长靠太阳。”

二、太阳系是由同一星云形成的

太阳系是怎样形成的？我国古代有过混沌初开的传说。据说，宇宙之间，本来是一片混沌，无所谓天和地。以后，轻清者上升而为天，重浊者下沉而为地。这就是说，天和地之所以会分开，原因在于物质本身的分化。而分化之所以会发生，是因为物质本身有差异，轻和重、清和浊就是具体的差异。经过这番分化过程，天和地就形成了。这里不存在什么无中生有，也没有什么超自然的力在起作用。显然，这是古人朴素唯物主义自然观的表现。后来，浪沌初开的传说，就变成了盘古开天辟地的神话，说什么是盘古的神斧劈开了天和地，说什么盘古的两只眼睛分别变成了太阳和月亮。从此，混沌初开的传说就被涂上了迷信的色彩。

传说中的“混沌”是什么？这是古代人们所不理解的。随着千百年来生产的发展和科学的进步，特别是望远镜出现以后，人们才逐步认识到这种原始混沌不是别的东西，而是由气体和尘埃组成的“星云”。一七五五年，德国哲学家康德（ 1724一1804 ）在他的《宇宙发展史概论》一书中，第一个提出了科学的太阳系起源的假说。一七九六年，法国数学家拉普拉斯在《宇宙系统论》的附录中，也提出了他对太阳系起源问题的看法。康德的假说和拉普拉斯的假说，在细节上有许多差别。但是，他们的基本观点是一致的。他们都认为：太阳和它的行星系都是由同一个星云形成的。他们都用星云内部吸引和排斥之间的矛盾来说明太阳系的形成。所以，后来人们把康德和拉普拉斯的假说，统称作“星云说”。

在康德以前，人们往往把自然界看成是僵硬的，一成不变的，或者是一下子造成的。如果说天体有什么运动，也只能是某种外力推动的结果。因此，康德的星云说，是对这种传统的形而上学的宇宙观的巨大冲击，使“整个太阳系表现为某种在时间的进程中逐渐生成的东西”。（《自然辩证法》）恩格斯给予康德的星云说以很高的评价，赞扬康德“在这个僵化的自然观上打开第－个缺口，（《 自然辩证法》）而他的星云说则是“从哥白尼以来天文学取得的最大进步”。（《反杜林论》）

康德的《宇宙发展史概论》是他的早期著作。当时，他是站在朴