本期為大傢帶來:

《你知道嗎——現代科學中的100個問題》

本書是阿西莫夫的優秀作品之一。

作者以通俗的語言,深入淺出地解釋瞭現代科學中的一百個尖端課題。

其中,有些是瞭解現代科學技術所必須具備的基礎知識,如科學的研究方法、二進制數、相對論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當代科學技術的前沿陣地,如黑洞、統一場論、誇克、快子、金屬氫等。

作者對這些問題的來龍去脈,它們目前處在什麼樣的狀態、有沒有希望得到解決等問題均作瞭回答。

第二十六個問題: 在月球上發現的“質集”現象是怎麼一回事?

隻要能夠假設宇宙間所有各個物體的質量都集中在一點,牛頓的萬有引力定律就可以用十分簡單的公式表達出來。如果物體是在很遠的地方,我們就可以作這種假設。但是,物體彼此離得越近,就越需要把質量是分佈在一個大區域裡這一點考慮進去。

即使在這種情況下,隻要能保證如下兩點,結果也還是很簡單的:

(1)物體是一個圓球;

(2)它的密度沿半徑方向對稱分佈。所謂“沿半徑方向對稱分佈”,是指這樣的情況:

如果物體在中心上密度很大,而在離開中心時密度變得越來越小,那麼,無論我們從中心點沿哪一條半徑向外走,它的密度都以同樣方式減小。即使密度有什麼突變,也沒有什麼關系,隻要這種變化在從中心向各個方向走時都同樣發生就行。

所有天體,隻要它們足夠大,就幾乎都滿足這兩個條件。它們在形狀上一般都很接近於球體,密度也差不多總是沿半徑對稱的;當然,在天體彼此相隔十分近的時候,應該允許出現一定的偏差。

在研究月球和地球間的引力效應時,就要考慮到地球不是個正球體,它在赤道區域內有些隆起。隆起部分的多餘物質產生瞭自己的微小的引力效應,這是必須考慮進去的。

二十世紀六十年代,美國把幾隻空間容器(“月球軌道探測器”)發射到圍繞月球運行的軌道。由於詳細地掌握瞭月球的大小和形狀,火箭專傢相信自己能夠精確地計算出這些容器環繞月球的速度該有多大。然而,使他們驚訝的是,他們發現這些空間容器在軌道的某些地方走得太快瞭一點。

人們對這些軌道進行瞭詳細研究,結果發現,空間容器在飛越月球上廣大的叫做“海”的地區——這是一些平坦的地區,幾乎沒有火山——時,速度會稍稍變快一些,這隻能是由於月球的密度沿半徑並不十分對稱而造成的。

在這些“海”中,一定存在著太多的質量,所以產生瞭事先沒有預料到的附加引力效應。於是,天文學傢開始談起“質量集中”,或者簡稱為“質集”的現象來瞭。

質集是什麼原因造成的呢?

現在有兩種理論。有些天文學傢認為,這些平原地區是由極大的隕石在月球上碰撞出來的特大號環形山,這些隕石可能埋入地下,至今仍在那裡。它們的主要成分可能是鐵,比普通月面物質的比重要大得多,因此會呈現出質量高度集中的異常現象。

第二種理論認為,在月球的早期,月面上的“海”真的是海洋。在海水被蒸發到星際空間之前,海底積聚瞭厚厚的沉積物,這些物質現在還在那裡,造成瞭多餘質量的集中。

將來進一步對月球進行探索,準會確定出這兩種理論是否有一個是正確的,以及是哪一個是正確的。一旦知道瞭真情,它又會再告訴人們許許多多關於月球(以及地球)的早期歷史。