很多人认为最开始的宇宙只是一个模糊的气团。这个气团不是静止的,也没有办法统一的向太空中扩散。可以用我们生活中常见的例子来说明一下。从热水壶或者火车头烟囱里冒出的水蒸气,首先是凝聚成小水珠。慢慢地扩散到空气中的,而不是完全聚集起来统一向外扩散的。统一扩散的气体,都是无法固定下来的。任何一点小小的干扰,就会打破它最初的运动规律,运动的随机性大大增加。整个气团有可能最终会凝结或者分裂成几个密度不同的气团。我们在已经观测到的星云的地方会发现这些气团。星云是来自充满整个太空的一团混沌的气体。
假如星云的确是以这种方式形成的,那么我们看到的应该是,所有的星云的大小、质量和自身的亮度应该是一样的。但实际上,相同形状的星云在亮度和大小上存在着很大的差异,但外形的差异很可能是因为它们距离我们的远近不同,形成了视觉差异。
如果任何一个已经知道了形状的星云显现后,都可以被当做正规的天体,然后根据它们的光亮程度,来计算它们之间的距离。威尔逊山天文台用100英寸直径的大望远镜拍摄到了发光最弱的星云,它的光要到达地球的话需要14亿光年的时间,可见它距离我们是非常遥远的。这个时间是银河系里最遥远的恒星发出的光到达地球花费时间的1000倍。而且我们还发现,在这个距离里,大约还存在着200多万个星云。
从望远镜中观看那些正在形成的天体的时候,景象是非常美丽的。从天体演化的角度看,这些景象就像一部电影摄像机那样,记录并向我们展示着太阳和恒星的形成过程。最近,人们却发现,那些已经形成的美丽的星云,正在以非常快的速度远离我们。
我们知道,如果恒星是远离我们的话,它的光谱线条就是红色线条;如果是靠近我们运行的话,它的光谱线条就是紫色线条。在我们现在观察到的星云光谱中,发现有许多线条已经移动到了不正常的位置上。因为星云本身就是运动着的,向着我们的方向运动,或者背离我们的方向运动。这些特征的形成,或许就是因为太阳正在以每秒钟数百英里甚至数千英里的速度向着前一个星云团运动着。这对于太阳后面的星云团来说,太阳就是在以这样的速度远离它。
星云的运动表明,在宇宙中,不是只有太阳在运动。如果把太阳的运动从星云的运动中忽略掉的话,星云不是静止不动,也不是像气体分子那样随意的运动。我们研究发现,有的星云运动是有规律的,正在以和它的距离成正比例的速度在离我们远去。
倘若用整数来表示,每100万光年的距离大约相当于每秒100英里的速度。因此,我们可以说,距离地球有100万光年的星云正在以这个速度离我们远去,距离地球有200万光年的星云正在以这个速度的两倍在远离我们。以此类推。目前,我们观测的远离我们的星云速度最快的是每秒钟1.5万英里。这个速度将相当于特快列车的100万倍。
一颗炮弹在爆炸的时候,它的碎片会以各种速度飞行,飞行速度最快的碎片也会飞得最远。这些碎片在爆炸的瞬间,每一片所运行的距离,都和它们自身的运动速度成正比。这和远离地球的星云运动很相似,因此我们联想到:在过去的某一个时刻,宇宙忽然发生了大爆炸,继而产生了很多碎片。我们整个银河系就是这个碎片中的其中的一个,而我们就是居住在其中一个特殊的碎片上。
还有一种更为直观的星云运动的解释。在河里有许多荡漾的水草。在河流变得很窄的时候,水草之间就会靠近许多;河流慢慢变宽的时候,它们又会迅速地分开来。这样,在分离发生的时候,居住在水草上的小昆虫就会看到其他分离的水草正在远离自己。如果这时候,河水要通过一个狭窄的曲颈瓶的颈部,水草远离的速度和它运动的速度正好成正比。这实际也就是星云运动的规律。