天文学家通过长期观测发现,在宇宙中有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域,这种奇异天文现象的主要特征是：1、这个区域有很强的磁场和引力,不断吞噬大量的星际物质,一些物质在它周围运行轨迹会发生变化形成圆形的气体尘埃环；2、它有很大的能量,可以发出极强的各类射线辐射；3、由于它极大的引力作用,光线在它附近也会发生弯曲变化.的确,通过观测到的大量间接征兆可以证实它的存在,却无论如何没能直接看到它.于是一些天文学家想象的认为它是一种恒星塌缩后,质量、密度很大的暗天体,美国物理学家惠勒给它取了一个有趣的名字“黑洞”.
在进入宇航时代的今天,世界各国已拥有各种先进的天文观测设备,如大口径配有极灵敏接受器的光学望远镜,大型射电天文望远镜,突破了地球大气层包围的哈勃空间望远镜等.天文观测已触及到距地球100亿光年以外的遥远天体,从河外星系到宇宙尘埃都可以一览无余,甚至像几万公里外一支小蜡烛那么微弱的光也能观测到,而唯独对“黑洞”却无能为力,确有些不合逻辑.如果它真是一种质量、密度很大,磁场、引力极强的“天体”,为什么至今看不到它的庐山真面目呢? 原因很简单,“黑洞”并不是一种实体星球,而是宇宙天体运动时产生的各种“磁场旋涡”现象,它的能量、射线辐射主要都是由磁场力作用产生的,因为它的构成物质密度非常稀薄,光线发射极其微弱,所以根本无法在远距离用光学仪器观察到它的形状,按其形态和性质说来它倒真是一个名副其实的“黑暗磁场旋涡洞”.
设想如果“黑洞”是一种物质构成密度非常大的“天体”,那么,在“黑洞”与物质密度相对极小的宇宙空间两者应该是有分界面的.根据光的反射、折射原理,当光投在两种物质的分界面时会有反射和折射现象的,这一点已经从宇宙中所有不发光天体都能够反光得到证实,无一例外.所以,从“黑洞”不能反射光线这一点说明“黑洞”虽然有很强的吸引力,但是它的物质构成密度非常稀薄,还不足以达到反射光线的程度（并不是光线由于被它吸引无法脱离而不能反射）.当光线与它相遇时,只能是穿它而过了,没有明显的光反射和折射现象.因此也就无法通过光学观测直接看到它的形状,而只能用其它天文观测方式,通过“黑洞”急速旋转运动中产生的极强各类射线辐射来证实它的存在.科学家通过哈勃望远镜上的高速光度计在1992年对天鹅座X-1的一批观察数据进行分析时,发现了两个迅速衰减并很快消失的紫外线脉冲阵列.这种现象与理论预言的物质落进黑洞视界时释放辐射的特征正相符合.至于光线在“黑洞”附近会发生弯曲的现象,是因为光波本身就是一种频率很高的电磁波,光现象本质就是一种电磁现象,所以,光线在“黑洞”附近由于受其磁场引力作用而发生弯曲现象是很自然的.
宇宙中一切天体都不是孤立存在的、所有物质之间都有千丝万缕的相互内在联系.“黑洞”现象的产生也不是偶然的,而是在自然规律内物质循环演变过程中一个重要的环节.整个自然界是由不断运动着的物质所组成,绝对静止的物质是不存在的,物质运动必然会产生磁场,天体和磁场是不可分割的整体,只要天体存在,它周围就一定有磁场存在.各类物质结构由于运动方向的不同,运动速度的差异,会产生无数大小不一、强弱不同的磁场旋涡,这种磁场旋涡就是神秘的“黑洞”.大的物质结构产生大的磁场旋涡,如星系中心的“黑洞”（银河系中心）；小的物质结构产生小的磁场旋涡,如恒星之间的“黑洞”（天鹅座X-1）.
自然界决定物质能量大小有两个重要因素：一是物质的质量；二是物质的运动速度.由于磁场具有力和能的特征,所以“黑洞”虽然构成物质密度很小,但因为它有极快的旋转运动速度,当组成它的物质凝聚向一个方向作有序运动时,便产生很大的能量和极强的引力.宇宙中一些分散的呈气态的氢、氧类物质和呈固态的硅、铁类尘埃物质,受“黑洞”吸引力作用,在“黑洞”附近运动方向发生变化,向其中心高速旋进,会形成围绕“黑洞”中心运动的圆形气体尘埃环.“黑洞”虽然不能直观地看到,但可以通过它向外发出的各类射线辐射现象提示它的形态.国外有报道,哈勃望远镜已拍摄到“黑洞”周围边缘呈翘曲状的尘埃圆盘,这就更形象的证实了“黑洞”的旋涡性质和真实形态以及旋涡多呈漏斗状的特点.
其实宇宙中这些各类“黑洞”的运动形态和形成原理就像我们用肉眼可以观察到的许多自然涡流现象一样.如地球上大气运动产生的热带气旋--“台风”,在“台风”外围是急速旋转的气流形成的急风暴雨区域,能量非常大,而在空气涡流中心区域--“台风眼”,由于空气稀薄,压力相对较小,对周围产生很大吸引力,因此气流不易进入,反而是风平浪静的区域,从卫星图上可以清晰地看到“台风”的圆形旋涡状云团.还有江河湖海中的水涡流也是圆形旋涡状的,水涡流同样有很大的能量和吸引力,当物体接近时会被吸引进漩涡之中.“黑洞”就像“台风”、“水流漩涡”这些可以直观的涡流现象,是宇宙中物质运动的产物.它的巨大能量和引力主要来自物质急速运动产生的磁场.“黑洞”中心是外界物质不易进入、有形物质极少的区域,所以,在“黑洞”的中心都是空白区域.因为它对周围物质的吸引力在各方向基本是均匀的,一般“黑洞”周围物质运行的轨迹都是圆形旋涡状的.由于“黑洞”物质分布密度的不同,周围还会伸出一些旋臂（如可见的星系旋臂）,造成同方向辐射强弱程度不同的射线脉冲现象（即脉冲星）.
在“黑洞”引力吸积过程中,物质的数量和密度不断增加,磁场旋涡范围会相应增大,能量和引力明显加强,又会吸引更多的物质,如此像滚雪球一样不断发展.当“黑洞”周围物质达到相当体积和密度时,对光的反射、折射作用逐步增强,到了一定程度便发展成为可以通过光学望远镜直接观察到的有形天体--“星云”,正是从恒星级“黑洞”中孕育出新生的天体“星云”.这种初期的有形天体多呈环状（环状星云）,它的构成物质相对仍很稀薄,所以,形状非常模糊.随着“星云”体积不断膨胀,便开始了几十亿年以上向“恒星”发展的演变进程.
宇宙中所有天体的存在形式和演变过程都是由自然规律所决定的,“黑洞”也不例外.一但我们通过表面现象揭示出它的本质和与自然规律的内在联系,包括“黑洞”在内的各种奇异天象便不难解释了.
植物睡眠之谜
植物睡眠在植物生理学中被称为睡眠运动,它不仅是一种有趣的自然现象,而且是个科学之谜.
每逢晴朗的夜晚,我们只要细心观察,就会发现一些植物已发生了奇妙的变化.比如常见的合欢树,它的叶子由许多小羽片组合而成,在白天舒展而又平坦,一到夜幕降临,那无数小羽片就成双成对地折合关闭,好像被手碰过的含羞草.
有时,我们在野外还可以看到一种开紫色小花、长着3片小叶的红三叶草,白天有阳光时,每个叶柄上的叶子都舒展在空中,但到了傍晚,3片小叶就闭合起来,垂着头准备睡觉.花生也是一种爱睡觉的植物,它的叶子从傍晚开始,便慢慢地向上关闭,表示要睡觉了.以上所举实例仅是一些常见的例子,事实上,会睡觉的植物还有很多很多,如醉浆草、白屈菜、羊角豆等.
不仅植物的叶子有睡眠要求,就连娇柔艳丽的花朵也需要睡眠.生长在水面的睡莲花,每当旭日东升之时,它那美丽的花瓣就慢慢舒展开来,似乎刚从梦境中苏醒,而当夕阳西下时,它又闭拢花瓣,重新进入睡眠状态.由于它这种“昼醒晚睡”的规律性特别明显、故而得此“睡莲”芳名.
各种各样的花儿,睡眠的姿态也各不相同.蒲公英在入睡时,所有的花瓣都向上竖起闭合,看上去像一个黄色的鸡毛帚.胡萝卜的花则垂下来,像正在打瞌睡的小老头.
植物的睡眠运动会对它本身带来什么好处呢?最近几十年,科学家们围绕着这个问题,展开了广泛的研究.
最早发现植物睡眠运动的人,是英国著名的生物学家达尔文.100多年前,他在研究植物生长行为的过程中,曾对69种植物的夜间活动进行了长期观察,发现一些积满露水的叶片,因为承受到水珠的重量而运动不便,往往比其他能自由运动的叶片容易受伤.后来他又用人为的方法把叶片固定住,也得到相类似的结果.达尔文虽然无法直接测量叶片的温度,但他断定,叶片的睡眠运动对植物生长极有好处,也许主要是为了保护叶片抵御夜晚的寒冷.
达尔文的说法似乎有一定道理,但缺乏足够的证据,所以一直没有引起人们的重视.20世纪60年代,随着植物生理学的高速发展,科学家们开始深入研究植物的睡眠运动,并提出了不少解释理论.
最初,解释植物睡眠运动的最广泛的理论是“月光理论”.提出这个论点的科学家认为,叶子的睡眠运动能使植物尽量少地遭受月光的侵害.因为过多的月光照射,可能干扰植物正常的光周期感官机制,损害植物对昼夜变化的适应.然而,使人们感到迷惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物,同样也会出现睡眠运动,这一点用“月光理论”是无法解释的.
后来科学家又发现,有些植物的睡眠运动并不受温度和光强度的控制,而是由于叶柄基部中一些细胞的膨压变化引起的.如合欢树、酢浆草、红三叶草等,通过叶子在夜间的闭合,可以减少热量的散失和水分的蒸发,尤其是合欢树,叶子不仅仅在夜晚关闭睡眠,当遭遇大风大雨时,也会逐渐合拢,以防柔嫩的叶片受到暴风雨的摧残.这种保护性的反应是对环境的一种适应.
科学家们提出一个又一个观点,但都未能有一个圆满的解释依据.正当科学家们感到困惑的时候,美国科学家恩瑞特在进行了一系列有趣的实验后提出了一个新的解释.他用一根灵敏的温度探测针在夜间测量多种植物叶片的温度,结果发现,呈水平方向（不进行睡眠运动）的叶子温度,总比垂直方向（进行睡眠运动）的叶子温度要低l℃左右.恩瑞特认为,正是这仅仅1℃的微小温度差异,已成为阻止或减缓叶子生长的重要因素.因此,在相同的环境中,能进行睡眠运动的植物生长速度较快,与其他不能进行睡眠运动的植物相比,它们具有更强的生存竞争能力.
随着研究的深入,科学家还发现了植物睡眠的有意思的事枣植物竟与人一样也有午睡的习惯.
原来,植物的午睡是指中午大约11时至下午2时,叶子的气孔关闭,光合作用明显降低这一现象.科学家认为,植物午睡主要是由于大气环境的干燥和火热引起的,午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗衡干旱的本能,为的是减少水分散失,以便在不良环境下生存.
