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郑春顺教授是一位深谙科学与哲学的天体物理学家，他相信科学一定能在人类的文化领域重获属于自己的位置。他选择的词条不仅包括神秘的星系，初民的传说，奇怪的现象，还涉及探索科学与美、诗歌、宗教之间的关系。他以人文视角进行了生动有趣又不失严谨的书写，尽量减少专业术语的使用。读者并不需要具备特别深入的科学知识，一样可以领略星空的奥妙与美好。 全新修订版优化整体结构、更新知识信息，方便读者更好浏览全书架构的同时，与时俱进地观察星空、思考广袤宇宙。 關於作者： 郑春顺，法籍越南人，普林斯顿大学天体物理学博士，自1976年一直任美国弗吉尼亚大学天体物理学教授。郑教授深谙科学和哲学领域，积极投身于科普工作，作品深受大众喜爱，被译成不同文字在众多国家出版发行，已经译成中文的作品有《混沌与和谐》《创世纪 ：宇宙的生成》《僧侣与科学家》等。 2012年，他荣获联合国教科文组织卡林加奖 ；2014年，荣获法国骑士勋章。 译者简介 李涵，上海外国语大学法语语言文学硕士，研究方向为法国文化。醉心于语言的魅力，对探索未知世界充满兴趣。 审校简介 何治宏，四川阆中人，天体物理学博士， 西华师范大学天文系讲师，研究方向为银河系结构与演化。 刘孜铭，中国科学院国家天文台星系宇宙学团组在读博士，《中国国家天文》杂志、果壳网特约作者。 目錄： （*依照法语字母顺序排列） A 宇宙年龄／?ge de l‘ univers 星 团／Amas d’ étoiles 仙女星系／Andromède 行星环／Anneaux 光 年／Année-lumière 人择宇宙学原理／Anthropique (Principe) 反物质／Antimatière 彩 虹／Arc-en-ciel 亚里士多德／Aristote 小行星／Astéro?des 天体物理学与现实／Astrophysique et réalité 地球大气／Atmosphère terrestre 地球大气层的幻景／Atmosphère terrestre (Mirages de l‘) 北极光和南极光／Aurores boréales et aurores australes B 宇宙芭蕾／Ballet cosmique 宇宙之美与统一性／Beauté et unité de l’ univers 大爆炸／Big bang 生物多样性／Biodiversité 第谷·布拉赫／Brahé (Tycho) C 宇宙日历／Calendrier cosmique 造父变星／Céphéides (étoiles) 混沌：确定性的终点／Chaos: la fin des certitudes 蓝 天／Ciel bleu 夜 空／Ciel nocturne 彗星，迷信之物／Comètes， objets de superstition 人类意识／Conscience humaine 宇宙学常数／Constante cosmologique 星 座／Constellation 尼古拉·哥白尼／Copernic (Nicolas) 哥白尼的幽灵／Copernic (Le fant?me de) 弦理论／Cordes (Théorie des) 宇宙学／Cosmologie 颜 色／Couleurs 黄 昏／Crépuscule D 查尔斯·达尔文／Darwin (Charles) 光探测器／Détecteur de lumière 上帝与佛教／Dieu et le bouddhisme 上帝和宇宙学／Dieu et la cosmologie 上帝和宇宙的复杂性／Dieu et la complexité de l‘ univers 上帝和时间／Dieu et le temps 爱因斯坦的上帝／Dieu d’ Einstein (Le) 恐龙和小行星杀手／Dinosaures et l‘ astéro?de meurtrier (Les) 宇宙的距离：宇宙深度／Distances dans l’univers:la profondeur cosmique 多普勒效应／Doppler (Effet) E 水／Eau 月 食／éclipse lunaire 日 食／éclipse solaire 温室效应／Effet de serre 阿尔伯特·爱因斯坦，一个矛盾的天才／Einstein (Albert)， genie complexe 暗能量：宇宙加速膨胀／énergie noire: un univers en accélération 恒星能量／énergie stellaire 爱因斯坦–波多尔斯基–罗森悖论（EPR 悖论）／EPR (Expérience) 空间的整体性／Espace (Globalité de l’ ) 时空：不可分离的伴侣／Espace-temps: un couple indissociable 以 太／éther 恒 星／étoile 中子星／étoile à neutrons 欧罗巴／Europe 宇宙演化／évolution cosmique 太阳系外行星／Explanètes (ou planètes extrasolaires) 天外来客／Extraterrestres 极端条件下生存的物种／Extrémophiles F 基本力／Forces fondamentales 电磁力／Force électromagnétique 引 力／Force de gravité 强核力与弱核力／Forces nucléaires forte et faible 傅科摆实验／Foucault (Pendule de) 雷 电／Foudre G 盖亚：大地之母／Gaia: la Terre nourricière 星系团与超星系团／Galaxies (Amas et superamas de) 星系的形成／Galaxies (Formation des) 星系的天赋和经验／Galaxies (L‘ inné et l’ acquis des) 星系的种子／Galaxie (Semence de) 星系的种类／Galaxies (Types de) 活动星系／Galaxies à noyaux actifs 同类相食的星系／Galaxies cannibales 伽利略／Galilée 红巨星／Géante rouge 哥德尔定理G?del／ (Théorème de) 引 力／Gravité H 偶然性和必然性／Hasard et Nécessité 宇宙的历史／Histoire de l‘ univers 爱德文·哈勃，星云探测者／Hubble (Edwin)， l’ explorateur des nébuleuses I 宇宙暴胀／Inflation de l‘ Univers 星际空间／Interstellaire (Milieu) 伊 奥／Io J 木 星／Jupiter K 约翰尼斯·开普勒／Kepler (Johannes) L 皮埃尔-西蒙·拉普拉斯／Laplace (Pierre-Simon de) 引力透镜／Lentille gravitationnelle 宇宙之光与天体物理学／Lumière cosmique et astrophysique 光明与黑暗／Lumière et ténèbres 化石光／Lumière fossile 宇宙辐射机制／Lumières diffuses de l’ univers 不可见光／Lumières invisibles 月球隐藏的面孔／Lune (La face cachée de la) 月球，地球的孩子／Lune， enfant de la Terre (La) 月球和地球自转轴／Lune et l‘ axe de rotation de la Terre (La) 月亮和潮汐／Lune et les marées (La) 月球制约了地球自转的速度／Lune freine la rotation de la Terre (La) 月球远离地球／Lune s’ éloigne de la Terre (La) M 晕族大质量致密天体和普通不发光物质／MACHOs et matière ordinaire 火 星／Mars 暗物质／Masse (ou matière) noire exotique 宇宙中的不发光组分／Masse (ou matière) noire ordinaire 数学与自然／Mathématiques et Nature 量子力学／Mécanique quantique 水 星／Mercure 流 星／Météores 陨 星／Météorite 引力幻象／Mirages gravitationnels 星际分子／Molécules interstellaires 多重宇宙／Multivers N 白矮星／Naine blanche 褐矮星，失败的恒星／Naine brune， étoile ratée 黑矮星／Naine noire 星云或恒星托儿所／Nébuleuse ou pouponnière stellaire 行星状星云／Nébuleuse planétaire 中微子／Neutrino 艾萨克·牛顿／Newton (Isaac) 云的故事／Nuages (Histoires de) 分子云／Nuages moléculaires 黑夜，或奥伯斯佯谬／Nuit noire， ou paradoxe d‘ Olbers O 古代天文台／Observatoires antiques 引力波／Onde gravitationnelle 物种起源／Origines 臭氧层空洞／Ozone (Trou dans la couche d’) P 泛种论／Panspermie 视 差／Parallaxe 光合作用／Photosynthèse 普朗克墙／Planck (mur de， ou mur de la connaissance) 行星的逆向运动／Planètes (Mouvement rétrograde des) 类地行星和巨行星／Planètes telluriques et planètes géantes 星子与太阳系的形成／Planétésimals et formation du système solaire 柏拉图／Platon 冥王星／Pluton 亨利·庞加莱，混沌的预言家／Poincaré (Henri)， prosphète du chaos 北极星／Polaris 光污染／Pollution lumineuse 星际尘埃／Poussière interstellaire 二分点岁差／Précession des équinoxes 质子衰变／Proton (Mort du) 脉冲星／Pulsar Q 类星体／Quasar 第五元素／Quintessence R 绿 闪／Rayon vert 宇宙微波背景辐射／Rayonnement fossile 宇宙射线／Rayons cosmiques 现实的制造／Réel (Fabrication du) 相对论／Relativité (Théorie de la) S 四季交替／Saisons (Ronde des) 土 星／Saturne 科学与美／Science et Beauté 科学与佛教／Science et Bouddhisme 科学与方法／Science et Méthode 科学与诗歌／Science et Poésie 科学与智慧／Science et Sagesse 科学与宗教／Science et Spiritualité 科学与实用性／Science et Utilité 日 落／Soleil (Couchers de) 太阳的出生、生活与死亡／Soleil (Naissance， vie et mort du) 太阳黑子／Soleil (Taches du) 太阳与地球气候／Soleil et climat terrestre 太阳，光之源／Soleil， source de lumière 太阳的传说／Soleil mythique 巨石阵／Stonehenge 超新星／Supernovae (Les bienfaits des) Ⅱ型超新星：大质量恒星的临终爆炸／Supernovae (de type Ⅱ): l‘ agonie explosive des étoiles massives T 量子隐形传态／Téléportation quantique 地基望远镜／Téléscope au sol 哈勃空间望远镜／Téléscope spatial Hubble 时间之箭／Temps (Flèches du) 时间和因果关系／Temps et Causalité 时间和引力／Temps et Gravité 时间和运动／Temps et Mouvement 时间和同时性／Temps et Simultanéité 时间和穿越未来／Temps et Voyage dans le futur 光的时间是静止的／Temps figé de la lumière 心理时间和物理时间／Temps psychologique et temps physique 地球的气候／Terre (Climat de la) 地球的大陆移动／Terre (La dérive des continents sur la) 地球的火山活动／Terre (Le volcanisme de la) 地球，一颗蓝色的星球／Terre， planète bleue 热力学和宇宙／Thermodynamique et Univers 泰坦卫星和生命／Titan et la vie 崔 顿／Triton 虫 洞／Trou et ver 黑 洞／Trous noirs U 统一理论／Unification (Théories d’) 宇宙结构，宇宙网／Univers (Architecture de l‘)， la Toile cosmique 宇宙的化学组成／Univers (Composition chimique de l’) 宇宙不久的将来／Univers (Futur proche de l‘) 宇宙遥远的未来／Univers (Futur très lointain de l’) 宇宙的形状／Univers (Géométrie de l‘) 宇宙的运动／Univers (Mouvements dans l’) 宇宙最初的声音／Univers (Les sons primaux de l‘) 循环宇宙／Univers cyclique 可观测宇宙／Univers observable 稳恒态宇宙模型／Univers stationnaire 虚拟宇宙／Univers virtuels 天王星与海王星／Uranus et Neptune V 金 星／Vénus 量子真空／Vide quantique 宇宙巨洞／Vides du cosmos 生 命／Vie (Qu’ est-ce que la…?) 生命与熵／Vie et l entropie (La) 生命与死亡／Vie et mort 外星生命／Vie extraterrestre 地球生命的统一性／Vie sur Terre (Unité de la) 地球生命的起源／Vie terrestre (Origine de la) 银河系的传说／Voie lactée (Mythes de la) 银河系的现代解读／Voie lactée: la vision moderne W 弱相互作用大质量粒子／WIMPs Z 黄道十二宫／Zodiaque 內容試閱： ☆序 讨论天空、星辰、宇宙并不是一件简单的事情。宇宙是包含全部的整体，是全部存在的集合。因此，如何从无数“词目”中选择论述的话题呢？ 首先，这本书集合了天体物理学中各种稀奇古怪的东西，它们被无处不在的引力塑造成了一些奇妙的实体。比如：一勺就约一头大象重的“白矮星”；尺寸与巴黎相同、不到一秒钟就能自转一圈的巨型宇宙灯塔“脉冲星”；太空中具有极强引力、能监禁光、螺旋吸积气体并将它们所有的能量转化为辐射耗散的“黑洞”；或者宇宙中本质最亮的物体“类星体射电源”，以及在它的核心中居住着的“超大质量黑洞”（依靠自身强大引力，可以肆无忌惮地撕碎所有经过其势力范围的可怜恒星，并用它们来“填饱肚子”）。这些都是一些非常典型的例子。 此外，这本书还包含一些探讨我们自身起源的词条。宇宙的历史与人类息息相关，是宇宙让我们这些“星际尘埃”出现。今天，我们认为宇宙诞生于一场不同寻常的“大爆炸”――由一个极小、极热、密度极大的太初状态而来。宇宙从充满了能量的真空中诞生后，在攀登复杂阶梯的过程中一直充满创造力和可能性。 这些“有关历史”的词条不仅讲述了大爆炸，还介绍了不同文化、不同时代的人们尝试理解自己所生活的世界而构想出来的神话传说――它们讲述了星系的起源，以及恒星的诞生、演化与死亡。恒星作为宇宙的发光熔炉，通过神奇的核炼金术，制造出构成行星以及生命所必需的化学元素――氢、氧、氦。这些元素组成的气体和尘埃构成星子，凝聚成为行星，并演化出生命繁衍所需要的适宜环境：固体行星表面，液态水海洋以及具备保护功能的大气。 有一颗名为地球的行星，它围绕着一颗名为太阳的恒星运行。大约38 亿年前，地球上有生命诞生了。书里有一些词条，讲述了生命从双螺旋结构的核酸分子（能够边分裂边复制的DNA），一直到基因突变、自然选择的冒险旅程。这形成了地球生命物种非凡的多样性。 最后，还有一些词条讲述了宇宙演化过程中另外一个关键步骤，即意识和思想的出现。 尽管如此，我们对宇宙的认知仍然笼罩着大片的疑云。你会看到一些词条提到，宇宙质量与能量总和的96%，是由神秘的“暗物质”，以及我们一无所知、谜团般的“暗能量”所构成的！因此，宇宙演化史上两次巨大的飞跃（从无生命到有生命，从本能到意识）的原因，仍然深陷于神秘的泥潭之中。 有不少词条赞颂了太阳，它既是生命之源，也是地球的能量之源。还有一些词条赞颂了地球，这颗美丽的星球有广袤的蓝天和深邃的海洋。不过，另外一些词条讲述的是事情的反面：无休止破坏环境的人类正在成为地球、自己以及其他生命物种的威胁――智慧与意识是把双刃剑。 有些词条介绍了那些非凡的人物，他们或天赋异禀，或发现了新现象，或是从某些表面看来毫不相干的事实中瞥见了新关联。每当一个新关联横空出现时，科学都会向前迈进一大步。当牛顿意识到苹果的自由落体与月球绕着地球旋转都是受到一种唯一的力量支配时，他发现了万有引力。当爱因斯坦发现了时间与空间的相互关联时，他得到了相对论。 天文学是唯一不能在实验室中进行的科学。我们既不能靠机器重新制造大爆炸，也无法在试管中复制恒星。连接我们和宇宙的是光。首次巨大的进步发生在1609 年。当时，伽利略将第一架望远镜瞄向了天空，他发现了千奇百怪的世界。第二次巨大的进步是人类让自己的眼睛“进入卫星轨道”：天文学家将天文望远镜送到大气层以外的轨道上，进而能够看到宇宙完整的调色盘，还可以摆脱大气湍流的干扰、获得毫无瑕疵的宇宙图像。 天文学不只是单纯地对宇宙中的物体及现象进行研究。除了纯粹的科学问题，天文学的思考还涉及形而上学。哥白尼把人类从宇宙中心的位置上赶了下来，引发了一场时至今日仍有影响力的革命。现代宇宙学深刻改变了我们对时空性质、物质起源、生命与意识的发展、有序和无序、混沌与和谐、因果关系与决定论等的看法。 宇宙的起源是什么？宇宙能够自发诞生吗？时间和空间有开端吗？宇宙有尽头吗？宇宙从哪儿来、到哪儿去？宇宙学家和天文学家借助物理与数学的动力锤，不断地敲击着现实的围墙――他们与理论学家相遇了。宇宙学研究的对象曾长期是宗教领域的专有财产，如今宇宙学赋予了其新的解释。“人择宇宙学原理”认为，宇宙从最开始就为生命的出现做出了异常精确的调整。这些延展引发了一个根本问题：我们的存在有意义吗？或者我们只是一场宇宙事故的产物，宇宙不得不制造了我们？如果我们支持自己的宇宙只是无数平行宇宙（亦称“多重宇宙”）中的一员这个假设，那么定律以及物理常数的精准调整就可被归为偶然事件。相反，如果只存在一个宇宙，即我们的宇宙，那就肯定需要一种解释――宇宙为何会为了人类的出现而进行如此非凡精密的原则校正了。有些人将这个原则称为“上帝”。 我笃信科学一定能在人类的文化领域重获属于自己的位置。过去，科学因一种过分破碎化、机械论、简化论的观点而远离了文化领域。然而这已经成为过去时了。在这本书中，我特别添加了一些词条，探索科学与美、与诗歌、与宗教之间的关系。科学与宗教是截然不同却互为补充的两扇窗，能够帮助人类更好地理解现实。 这本词典是为文化人准备的，不过读者并不需要具备特别深入的科学知识。我尽量选择了简单明了的论述方式，用最少的行业术语来进行严谨准确的写作。为了解释深奥的概念，我借助了一些比喻以及日常生活中的形象。我还在某些词条的结尾处推荐了一些文献，希望对那些想要做深入了解的读者有所帮助。 郑春顺 Trinh Xuan Thuan 2009 年3 月，于夏洛茨维尔 ☆宇宙年龄／?ge de l’univers 今天的人们认为，宇宙大约诞生于140 亿年前的一次大爆炸，由一个极小、极热且密度极大的状态产生。 天体物理学家如何推算出宇宙的年龄呢？ 宇宙年龄，是指当初星系中所有物质聚集在一起的时刻与现在之间的时间间隔。要想得到这个间隔，理论上只需观测一个星系，测量其因宇宙膨胀而产生的距离以及退行速度，然后用第一个量除以另一个量。如同行驶在高速公路上，当你驶过一个标有距离巴黎300 千米的指示牌，若此时行驶速度是100千米/ 时，通过简单的心算可知距离巴黎还有三个小时的车程。如果你一直保持匀速行驶，那么所得时间是准确的。同理，如果一个星系的退行速度始终如一，用距离除以速度得出的宇宙年龄也是准确的。 然而，大家都知道，事实并非如此简单。 宇宙存在的前70 亿年减速膨胀，随后开始加速膨胀（详见：暗能量：宇宙加速膨胀）。仅用星系距离除以速度得出的宇宙年龄是不准确的，还要考虑减速和加速的影响。 计算宇宙年龄，等于测算星系之间的距离以及退行速度。星系的退行运动，是推算宇宙年龄的一个“宇宙沙漏”。星系间的退行速度也就是宇宙的膨胀速度，是容易测算的。多普勒效应（详见词条）指出，一个离我们而去的星系，其光线的红移与退行速度成正比。因此，只需借助分光镜分析星系的光线，并测量此光线的红移量就可得出其退行速度。测量星系间的距离更加困难。不过，天文学家找到了一些测量宇宙距离的巧妙方法，例如利用造父变星（详见词条）和超新星（详见词条）。他们测算了大量星系的距离以及退行速度，推出宇宙大约有137 亿年的历史。通过研究宇宙微波背景辐射（详见词条），宇宙年龄得到重新修正。在考虑了宇宙膨胀运动的加速及减速等因素后，我们又为宇宙增添了38 万年的历史。 除此之外，我们还有一个沙漏可以帮助推算宇宙年龄。事实上，宇宙中包含很多物体，例如地球或者球状星团中的古老恒星，人们可以十分精确地测量它们的年龄。它们应当比宇宙年轻，或者最多与宇宙同龄，因为按照字面意思理解，宇宙包含着万物，自然要比包含的万物年长。 球状星团是宇宙中最古老的存在。这些由百万颗恒星构成的球形团块形成于宇宙的头10 亿年间，是确定宇宙年龄的重要角色。如何推算这些恒星的年龄呢？我们举个类似的例子，希望可以帮你更好地理解推算方法。假设有一个村庄，村内聚集了全法国2009 年1 月1 日这一天出生的所有婴儿。毋庸置疑，这些婴儿会长大。他们每年同一天庆祝生日。他们中有些人长成了肥胖的人，其他人相对瘦削。肥胖的那部分人将会面临更多的心脏困扰以及停搏等风险，他们的寿命会变短，平均50 岁。体重中等的那些人寿命为75 岁，而那些最瘦的人将会更长寿，会活到100 岁。假设你在2029 年，也就是这些婴儿出生20 年后拜访这个村庄。此时所有人都还活着。你会遇到不同体形的青年，肥胖的、中等身材的以及瘦削的，由此，你推算出他们的平均年龄应该小于50 岁。30 年后，即2059 年，你故地重游。这一次，你只遇到了中等体重的以及瘦削的人。肥胖的人已经去世了。由此，你推算出村民的平均年龄应该在50 到75 岁之间。再过30 年后，即2089 年，你的儿子来到此地，他只遇到了非常瘦的人，由此，他推算出村民的年龄介于75~100 岁之间。 同样，天文学家也可以通过研究住在“球状星团”村的“恒星”村民们的亮度或者质量（二者是有关联的：恒星质量越大，亮度越大）及颜色等物理特征，来推算它们的年龄。处于同一球状星团的所有恒星，和村庄的婴儿一样，在同一时间诞生于星际云的引力坍缩。和人类一样，有些恒星生来“肥胖”，比其他恒星更重、更亮。它们过快消耗燃料储备，短短几百万年后，生命便走向尽头。相反，质量和亮度相对较小的恒星精打细算，可以存活数十亿年。太阳就是一颗精打细算的恒星，已经生存了45 亿年，还可以继续生存45 亿年。比太阳更轻、更暗的那些恒星可以比太阳活更久：一颗只有太阳一半质量的恒星可以活200 亿年。天文学家在拜访“球状星团”村时，只见到了一些瘦小虚弱、不太亮的恒星。他们得出，球状星团中恒星的年龄大约在110 亿至180 亿年之间。由于很难确定这些球状星团的距离，也不好确定其中恒星的真实亮度，加之恒星亮度变化的不确定因素，我们得出的这个年龄并不是十分精确。无论如何，通过星系退行得到的宇宙年龄也介于这两个数字之间：第二个宇宙沙漏给出了几乎相同的答案。 第三个宇宙沙漏比较好理解，它以某些放射性原子的寿命为基础。这些原子并非永恒存在的。一段时间后，它们会自发地发生衰变，并放射出一些有害粒子及辐射（长期暴露在放射性物质中会导致癌症），最终变为另外一种原子。最有名的例子是碳-14。（碳有另外两种更稳定的形式，碳-12 和碳-13 ；此处数字表示原子核中质子和中子的数目总和。因而，这三种形式的原子核中都包含6 个质子；碳-12 包含6 个中子，碳-13包含7 个，而碳-14 包含8 个。这些由同一化学元素构成的质子数相同而中子数不同的原子被称作“同位素”。）碳-14 的半衰期大约为6000 年，也就是说，最初存在的碳原子在6000年后会消失一半。因此，如果碳-14 最初有10 000 个原子，6000 年后剩5000 个，1.8 万年后剩1250 个，以此类推。因此，只要数出一个物体中碳-14 原子的个数，我们就可以推算出它的年龄。 这个宇宙沙漏令考古学家欣喜，却令赝造者忧心忡忡。通过这一方法，我们可以十分精确地推算出一切包含碳原子的物体的年龄，无论是最古老的手稿还是梵· 高的画作，都会被标上准确的时间。 在宇宙的历史长河中，碳-14 存活的时间如昙花一现。它的半衰期太短，无法承担宇宙沙漏这一重任。我们需要的是半衰期与宇宙年龄相近的原子――铀原子解除了我们的烦恼。这个铀不仅是核电站发电的燃料，还是广岛、长崎核爆浩劫的核心元素。一些大质量的恒星在爆炸末日产生了铀。有两种铀原子：半衰期为 10 亿年的铀 -235，以及半衰期为 65 亿年的 铀-238。由于铀-235 消失的速度比铀-238 快，随着时间变化，前者与后者原子数的比值逐渐变小。因此，铀可以作为我们的宇宙沙漏。事实表明，最古老的原子的年龄还是介于100 亿至200 亿年之间。 这些结果意义非凡：星系退行、恒星演化、原子衰变，这三个宇宙沙漏之间没有任何明显的先天联系，却不约而同地给出了相同区间的宇宙年龄，这绝非偶然。除非，这是一个故意诱导我们犯错的宇宙大阴谋。我们可以看到大爆炸理论的合理性，以及它要告诉我们的――宇宙不是永恒的；它有开端，大约在140 亿年前。 ☆星 团／Amas d’étoiles 恒星天生喜好群居。它们在星际分子云（详见：恒星）经历了引力坍缩以及云核碎裂的过程后诞生，同一时期形成的恒星群居于星团中。 在同一个星团中，质量小的恒星远多于质量大的恒星。因此，若诞生了一个质量等同于太阳的恒星，就会有数百个，甚至是数千个比太阳轻的恒星出现。大质量的年轻恒星在诞生后，其辐射会驱散气体，使星团离开茧状气囊，随后绽放异彩。 星团亦有老少之分。年轻的星团（小于100 亿岁）诞生于银道面上。它们在10 光年左右的直径范围内包含数百到数万颗恒星；这些星团形状不规则、密度低，同时包含着原生茧状气囊留下的气体和尘埃。昴宿星团就是一个年轻的星团，出生还不到1 亿年，它位于金牛座中，距离地球约390 光年。此外，它虽然包含数百颗恒星，人们用肉眼却通常看到最闪耀的七颗，因此被称作“七姊妹星团”。年轻星团包含的恒星相对较少，因此引力不够强大，无法永久地吸引恒星居民常驻于此。根据星团质量的不同，这些恒星会在数百年，甚至是上万年后，分散离去。因此，太阳在45 亿年前诞生于一个类似的年轻星团，摆脱了星团的重力控制，随后作为独立天体继续存活。 古老的星团（130 亿― 140 亿年，大约接近宇宙的年龄）完全不同。它们大约诞生于原始爆炸后的数十万到十亿年之间，与最古老的一批星系年龄相仿。因此，它们构成了宇宙的初始状态。古老星团分布在银河系周围的星系晕中，而不在其平面上；这些星团结构紧密，在100 光年的直径范围里含有数十万，甚至数百万颗恒星；这些星团呈球状（因而被称作“球状星团”），几乎不再含有气体或者尘埃；大量的恒星使其拥有足够强大的引力，吸引恒星居民常驻于此。球状星团中的恒星不同于年轻星团中的恒星，它们不会分散离去。

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