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宇宙中的天體有它的產生、發展和衰亡的過程,這就是天體的演化。天體演化學是基礎的自然科學之一。 天體演化學是天文學的一個分支,它研究各種天體以及天體系統的起源和演化,也就是研究它們的產生、發展和衰亡的歷史。天體的起源是指天體在什麼時候,從什麼形態的物質,以什麼方式形成的;天體的演化是指天體形成以後所經歷的演變過程。通常說的天體演化,往往也包括起源在內。

1天體演化學的發展簡史

法國笛卡兒和布豐在1644年和1745年先後提出天體形成的看法。科學的天體演化學至今只有二百多年的歷史。十八世紀中葉以前,歐洲在學術思想上占統治地位的仍是萬物不變的僵化的自然觀。德國哲學家康德於1755年和法國數學家拉普拉斯於1796年各自提出了太陽系起源的星雲說,從而在僵化的自然觀上打開了一個缺口,這對自然科學和哲學都產生了重大影響。
到二十世紀,隨著科學技術的發展,不僅是太陽系,而且有關各類恆星、銀河系以及河外星系的觀測資料和新發現越來越多。隨著理論物理學各分支的建立,現代天體物理學發展起來了。天體觀測研究的新成果推動了天體演化學的發展。太陽系起源和演化的研究很活躍。在恆星的演化研究方面,取得重大突破。星系的起源和演化問題成為當前的科學前沿之一。
天體演化學是以天文學各分支學科為基礎的,它依據天文學、物理學、化學、地球科學、數學等學科的理論,利用各天體層次(行星、恆星、星系)的觀測資料,探討各種天體和天體系統的演變規律,闡述它們各種特徵的由來和發展。因此,不僅有天文學者,也有不少物理學、化學、地學、數學、哲學方面的學者從事天體演化的研究。

2天體演化學的內容

天體演化同物質結構和生命起源等基本理論問題有密切的關係,特別是同地球科學有更直接的關係,因此,天體演化的研究具有重要的理論與實踐意義。天體演化學的研究內容包括以下幾個方面。
研究太陽系各類天體(主要是行星、衛星、小行星、彗星)的形成和演變,說明太陽系的現有特徵,一般側重於起源的研究。自康德提出太陽系起源的星雲說以後的二百多年中雖然已有四十多種學說,但至今還沒有一種完善的理論被普遍接受。困難在於我們能直接觀測到的只有千千萬萬個行星系中的唯一的「樣品」——太陽系。
有關太陽系的起源和演化的學說分為災變說和星雲說兩類:災變說認為行星的物質是因為某種偶然的巨變(如另一顆恆星走近或碰到太陽,或太陽爆發)而從太陽中分出來的;星雲說認為行星物質和太陽由同一原始星雲形成(共同形成說)或由太陽俘獲來的(俘獲說);災變說在二十世紀上半葉盛行,現在基本上已被否定。

3觀點

近年來,一些星雲說學者的觀點逐漸接近。他們認為:太陽系是在約五十億年前從星際雲中分出的一個原始星雲形成的。原始星雲在自吸引作用下收縮;中心部分形成太陽,外部形成星雲盤;盤中的塵粒和小冰粒沉降到赤道面形成塵層,集聚成固體塊——星子;星子結合成行星和衛星等。

4恆星演化的認識

科學家們對恆星演化的認識比較一致。一般都主張瀰漫說:星際雲在自吸引收縮中碎裂為許多小雲,各小雲集聚成恆星。分子云、球狀體、藉比格一阿羅天體、紅外源、天體微波激射源可能是從星際雲到恆星的過渡性天體。
恆星完成了引力收縮階段后,內部開始熱核反應,成為主序星;再經過較長時間(太陽約為一百億年)后變為紅巨星;然後經過不穩定的變星階段,通過爆發,由行星狀星雲變為白矮星,或通過猛烈的超新星爆發成為中子星;最後失去發光能力歸宿到黑矮星(有人認為也可能歸宿於黑洞)。恆星的質量愈大,演化就愈快。現在仍然有恆星在誕生。在恆星起源問題上,也有少數人堅持超密說,認為恆星是由超密物質轉化而成的。
關於星系的起源和演化也存在著瀰漫說和超密說。瀰漫說認為,星系際瀰漫物質逐漸集聚成很大的星系際雲,然後分裂成較小的雲,形成各種大小不同的星系集團。這種說法能夠較滿意地說明銀河系的自轉、各星族的空間分佈和空間運動以及化學組成等方面的差別;超密說認為其他星系也都是超密物質形成的。超密說與大爆炸宇宙說相適應。有的學說認為星系類型序列代表演化序列(從橢圓星系向旋渦星系、不規則星系演化,或者反向演化);有的學說主張星系演化與初始條件(角動量或質量、密度等)有關。關於星系起源演化問題還沒有定論,有待進一步探討。
而關於宇宙的起源和演化常與宇宙模型一起在宇宙學中論述,這方面的有大爆炸宇宙學等學派。有些科學家從物質形態轉化的角度看,將宇宙線起源、化學元素起源等問題也作為天體演化的課題。

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