新疆域
                          FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫  著
上海科技教育出版社 1999.12

扫描，校对：异调


宇宙学新疆域（FRONTIERS OF UNIVERSE），卞毓麟 何妙福  译

                      光力最强的望远镜

    哥伦比亚大学正计划建造一架全新型的望远镜，它的特点将不在
于大而在于光力强。

    它将有一面由1000对直径约1英寸的翼面组成的反射镜，而每个翼
面安放在盐瓶大小的管子里，并用固态磁体把那些管子固定在位置上。
所有的翼面由一个自动装置使它们保持精确的协调，而每一片翼面设
计得使某一特定星体的光展开成一条虹（即光谱），可作详细研究。
这架望远镜的费用估计为3000万美元。

    一架普通大型望远镜仅能集中在其面积只有月球占据的两倍大的
一块天空。从另一方面来说，哥伦比亚大学的强光力望远镜将能研究
其面积为它的100倍的一块天空。一架普通大型望远镜每次通常只能研
究一个恒星或其他天体的光谱。而另一方面，哥伦比亚大学的强光力
望远镜却能一次分析1000个不同天体的光谱。

    由于光谱向我们提供关于一个天体的大量信息，因此这一点是很
重要的。天体的光谱告诉我们它的化学组成、表面温度、正朝着或离
开我们运动的速度、磁场性质等。

    对于散布在整个可见宇宙中的数十亿光年范围内的星系的光谱显
得特别重要。每个星系由好几十亿（有时是数万亿）颗恒星组成。

    因为整个宇宙在膨胀，所有遥远的星系都在退离我们而去。一个
星系退离的越快，它离我们也越远。由于星系的光谱告诉我们它正退
离得有多快，所以也告诉我们它有多远。

    假如我们获得了所有星系的光谱，也就知道每个星系的距离，那
么就可建立一个宇宙的三维模型，于是便可了解星系是怎样分布的。
这也许有助于使我们知道星系是怎样形成的，又会告诉我们许多有关
宇宙年轻时期的状况，然后它又有可能向我们提供关于宇宙肇始和也
许会有的终结的信息。

    在宇宙里总共可能有1000亿个星系，虽然绝大多数星系离我们如
此遥远和如此暗淡，以至于不可能研究它们的光谱。但至少有200万个
星系离我们近得足以作详细研究。我们已经取得了这些近邻星系的光
谱并已研究了75年，可是在这整个时期里，仅对7500个星系作过充分
研究并测定了它们的距离。

    即使这足以给天文学家一个提示：即星系是以一种复杂又令人迷
惑的方式排列的，但如果我们打算有机会掌握和了解这种排列的话，
我们则必须知道更多的星系的距离。天文学家正希望已知距离的星系
数加倍，使用普通望远镜便需9年才能完成这个计划。然而，哥伦比
亚大学的望远镜一旦造好，一次便能得到1000个光谱，因此“一个星
期”内，它便能使已知距离的星系数加倍。两年里，它也许能测定100
万个星系的距离，因而把所考察的宇宙空间的体积扩大500倍。那么我
们会对宇宙了解得更多！

    有关宇宙的另一个大难题便是“短缺质量”。有迹象表明宇宙里
我们能检测到的全部质量仅是其总质量的1%或更少些。宇宙中呈现的
质量总和支配着其历史进程以及其终结后会是什么样的，但一直要到
我们知道短缺质量是什么，才能肯定这个进程和终结。

    我们自己的银河系约包含2000亿颗恒星，但它同样可能有短缺质
量的份额。假如我们知道银河系里所有恒星的精确分布，这会非常有
益，但这又要求知道好几百万颗恒星的距离、运动速度以及其他详情。
要是不进行多年工作，普通望远镜简直无法担负这样的任务。

    哥伦比亚大学的强光力望远镜能迅速提供必需的数据，使我们了
解银河系的真实构造成为可能，或许还会使我们认识到短缺质量可能
是由什么组成的并且可能在什么地方。

    此外，对众多恒星光谱作真正的大量研究，会向我们提供每颗恒
星的化学组成的详细信息。宇宙的化学成分和性质是在不断地改变着
的，因为在恒星的核心，重元素正在被制造出来。超新星把这些元素
向外喷射到宇宙尘埃和气体云中，而由这些物质形成新的恒星。

    假如我们充分了解了恒星现在的化学成分和性质的话，我们也许
能推断元素真正是怎样制造出来的，并且也许能得到关于星系发展进
程的一个概念。哥伦比亚大学的强光力望远镜运作几年后，它也许会
向我们提供几乎超出目前想象的星系结构的细节，而且我们也许会了
解到更多的关于太阳、地球和我们本身起源的情况。