新的发现表明磁力是宇宙中和引力一样基本的现象

—九八四年夏，天文学家们用新墨西哥州的VLA射电望远镜观察了远离银河系平面的弧形纤维状星云。这些看来是由一个磁场结合在一起的螺旋状物形成了一个直径约600光年的磁力涡旋。这一本身就具有重大意义的发现，为磁力涡旋在宇宙演化过程中起着重要作用的说法提供了新的证据。这一观点直到最近才引起了人们的重大关注。洛斯阿拉莫斯国家实验室的等离子物理学家安东尼 · 彼拉特（Anthony Peratt，）评论说：“越来越多的迹象表明，磁力在宇宙中起着和引力同样重要的作用。”

磁力涡旋是由称为等离子的热带电气体形成的纤维状体，它能像龙卷风一样快速旋转，这些气体是由等离子本身和其携带的电流所产生的磁力约束在一起的。在对等离子体进行的一些实验中，已制造出直径仅—毫米的类似涡旋。

大约三十年前，瑞典天体物理学家，诺贝尔奖金获得者汉纳斯 · 阿尔文（Hannes Alfvén）推断，在宇宙中很容易形成巨大类型的涡旋，并持续极长的时间。但是，只是在最近几年里，才发现了这些磁力涡旋纤维状星云的明显观测证据。现在，它们看来体积各不相同，从地球磁场中直径仅60，000英里的，较小涡旋和更小的金星大气层中仅半英里长的涡旋，到宇宙中直径达数百光年的巨大磁力涡旋不等。

最为壮观的这类涡旋是由类星体和某些星系中心喷射出来的大量炽热物质宇宙中的这些巨大喷射流长期以来一直是个谜，因为，似乎有某种力量把这些喷射流约束成一个很窄的射束，在许多情况下，其宽度仅为其长度的百分之一。天文学家们极想弄清究竟是什么力量在制约着这些速度接近光速的射流。最近几年对这些射流的观察表明它们各拥有一个强大的磁场，这些磁场呈涡旋纤维状的螺旋形。据布兰的斯大学的天文学家R. 波特（R. Potash）和J. 华德尔（J. Wardel）以及加州大学的格雷戈里 · 本夫特（Gregory Benford）推断，这些射流实际上是一个电流沿着其长度盘旋的磁力纤维状物，这些电流产生了制约着射流的螺旋形磁场，正像绕在圆桶上的铁环一样。这种磁力的制约在使这些射流在宇宙空间扭转成螺旋形的同时，使其仍保持一个紧密的射束状态。

虽然从这些射流中观察到的磁场很弱（大约只有地球表面磁场强度的万分之一），但它们在宇宙中的体积是如此之大，以致产生这些磁场的电流必定是非常巨大的。例如，在一个类星体中，一个宽达150，000光年，长达600，000光年的射流所带的电流显然高达一千亿亿安培。

最近的这类宇宙射流距地球约有二十&光年，但空间探测器已在地球磁层中发现了小得多的磁力涡旋（一个封闭的珠状磁场）。洛斯阿拉莫斯国家实验室和西德普朗克学院的一组物理学家们经过分析卫星获取的资料，表明太阳风（来自太阳的粒子流）与地球磁场的相互作用产生了一系列的磁力涡旋，每个磁力涡旋的半径从60，000英里到120，000英里不等，并以每秒数百英里的速度飞离。实际上，这类涡旋所起的作用就像一些滚轴，使太阳风顺当地通过地球磁层。

由于任何导体，如组成太阳风的等离子体，在通过一个磁场时会产生电流，这些涡旋带有方向朝着地球大气层的强大的高能电子流。当这些电子撞击地球大气的最上层时，会引起大气层发出像一个巨大霓虹灯的亮光，这就是人们在地球上看到的极光。虽然这些电流比宇宙射流所带的电流小得多，但其能量仍然非常可观。据估计，其能量相当于一百万千瓩，约相当于地球上的总发电能力。

最近在银河系中心发现的纤维状星云是处于地球磁层涡旋与宇宙射流涡旋之间的中等体积的涡旋，比前者大一百万倍，比后者小一万倍。

计算机模拟

磁力涡旋在宇宙中呈现出如此多样的规模具有什么意义呢？从彼拉特博士的观点看来，这表明磁力在宇宙中的作用比天文学家们原先认为的要重要得多。“在此以前，科学家们还认为只是在引力的作用下物质和能量才得以聚集，但现在看来很明显，磁力能将物质和能量吸挤在一起，形成这些涡旋纤维状星云，这表明在宇宙中有一种完全不同于引力的作用在影响着宇宙的发展进程”。彼拉特在洛斯阿拉莫斯实验室用超级计算机模拟气云的碰撞，显示磁力是怎样在宇宙范围内相互作用的。彼拉特的模拟实验也形成了磁力涡旋。他说：“某些涡旋的结构看起来很像螺旋状星系，另外一些像类星体或活动的星系核。看来，在宇宙的全部演化史中，起作用的不仅仅是引力，宇宙之发展到今天这个样子，磁力也发挥了同样重要的作用。”

[Science Digest，1985年第7期］