大爆炸-宇宙通史-第12部分

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章序

　　　　宇宙的最终命运是什么？现在还很难在一系列可能性中给出选择，但是答案必定依赖于宇宙中两个博弈量的相对强度——引力和使宇宙加速的力（称为“宇宙常数”）。我们先来看看引力获胜时宇宙的未来如何。膨胀将趋于停止，然后逆转过来。我们不会再看到星系远离我们、光谱红移，相反，它们将靠近我们，我们会观测到蓝移的光谱。宇宙的温度会上升，星系团之间的碰撞也将更加频繁。
　　　　夜空开始变亮，最终整个宇宙将在“大坍缩”（Big　Crunch）中走向终结，就像是大爆炸反过来一样。
　　　　那时会发生什么？也许宇宙会重新缩成一团，以至坍缩成为下一轮大爆炸的开端，如此反复以至无穷。我们曾不得不假设宇宙有一个创生时刻，时间从那时开端，而这种宇宙的大轮回可以让我们从这个假设中解脱出来，在某种程度上，这一想法令人欣慰。
　　　　不幸的是，现在的理论认为“大坍缩”永远也不会发生。原因很简单，宇宙中的物质实在太少（即便把暗物质包括在内），不足以使膨胀逆转。引力还不够强大，而其博弈者——宇宙常数——的存在，只会把事情弄得更糟，看来宇宙将永远膨胀下去，而且膨胀得越来越快。接下来将发生什么，取决于“宇宙常数”的大小，但它真的是个常数吗？至今我们还没有证据来给出定论。目前，我们对它的所知仅限于知道它的斥力作用是恒定的，因此让我们暂且作此假设，并且看看将要发生些什么。

永不停息的膨胀

　　　　在我们的太阳冷却、死亡很长时间之后，宇宙中许多其他恒星光彩依旧，此时星系团之间的距离正不断增大。一般认为，在星系团内，成员星系之间的距离相对较小，引力仍然起着支配作用，足以把它们约束在一起。但是，各个星系团之间的距离极远，宇宙常数导致的斥力会使得团与团之间的距离不停地增加。站在不同的星系中互望，对方都将变得暗淡异常，甚至在星系团内部，情况也在发生变化。随着时间流逝，光芒灿烂的恒星将在爆发中走向死亡，只留下暗淡的遗迹，同时黑洞的数目也将增加。可供形成新恒星的物质越来越少，星系的亮度在经历最初的平缓下降后，开始加速下降，步入黑暗。
　　　　大约在1013年后，恒星停止辐射，所有的核能都消耗一空。引力效应持续起作用，黑矮星之间的近距离交会事件连绵不绝。一颗围绕着星系中心旋转的恒星将由于辐射引力波而损失能量，与其他许多恒星一道，慢慢向星系中心的黑洞靠近，最终结果就是形成一个超大质量黑洞。同样的基本规律或许也可以应用到超星系团的成员星系团上，例如由本星系群和室女座星系团组成的超星系团中，所有的物质正在向中心集中。
　　　　大约1020年后（比宇宙目前的年龄老10倍），宇宙将是一片凄凉景象：死去的恒星和行星的亡灵，可怕的黑洞，四处穿梭的元素粒子和光子。整个空间将膨胀到一个我们无法想象的尺度，黑洞之间的距离将至少比现在的可观测宇宙还大100倍！任何生命都将消失。宇宙尚未灭亡，但生命游戏已经悄然终结了。

没有永恒

　　　　甚至连黑洞也不是永生的。我们在前文曾提到过，空间中任意一团真空其实都被称之为“虚粒子”的东西充满，它们的寿命极其短促，因此通常无法转换成普通物质。这些粒子总是成对出现，除了电荷极性相反外，其他的一切性质都相同。它们会在一瞬间互相湮灭。
　　　　然而，假设一个粒子和它的反粒子恰巧出现在黑洞视界的边缘，请记住视界就是黑洞吞噬万物的临界区域。这对粒子还来不及发生湮灭，其中之一可能就被黑洞拽进了视界之内，而另一个则向相反的方向逃逸而去。对一个位于黑洞之外的观测者而言，这也就等于从黑洞视界之内辐射出了一个粒子，因此黑洞的质量也减小了和辐射出的粒子相同的质量，视界的半径也随之缩小。这种过程不断在发生，称之为“霍金辐射”，黑洞变得越来越小，最终它将在一次辐射爆发中消失无踪。
　　　　然后是最终的演出：质子衰变。人们认为质子是由称为“夸克”的粒子组成的，但是它可能最终会分解成为更轻的粒子和辐射。它可能先是衰变成为正电子（电子的反粒子）和　介子，　介子极不稳定，几乎是马上就衰变成为光子。质子的平均寿命据估计为至少是1031　年的量级，因此不必奇怪我们至今还没有发现质子衰变的实例宇宙的年龄才只有1010年。但如果这种理论图景是对的，那么在1033　年后，宇宙中除了一片光子和基本粒子充斥的“汪洋”外，就一无所有了。
　　　　空间的膨胀将导致令人难以置信的稀疏。据估计，在1066年里，普通电子之间的平均距离将超过我们现在所能看到的宇宙半径的几十万倍。10100年后，或许经历10116年，残余的粒子将衰变成辐射。宇宙会逐渐变得更黑、更冷，看来再也不会有什么特别的事件会发生了。
　　　　请记住，我们所描述的现象都基于一个假设：斥力在强度上始终不变。如果不是这样，又会如何？如果它变弱（甚至完全停止起作用）的话，等待我们的仍将是之前我们已经描述过的阴暗、凄凉的未来，尽管过程更慢但是却不可避免。但如果宇宙常数变得更大，我们将遭遇更加戏剧性的未来。

大撕裂

　　　　刚开始时，情况并没有什么明显不同。事情或许进展得更快，我们很快就会被遗弃在一个孤独的星系团中，那时星系团仍然在引力束缚下聚在一起。在小尺度上，当物体靠近到一起的时候引力最大，相反，斥力则随着距离增加而增加。即便如此，最终宇宙常数产生的斥力也将在越来越小的尺度上起支配作用。一开始是星系团四分五裂，在可观测宇宙的中心只留下一个形单影只的星系。这一阶段，宇宙中的结构的弥留期只有不到10亿年了。在它们走向终结之前6000万年，单个的星系也将溃散，恒星（或者只是残存的残迹）向四面八方逸散。宇宙现在更加空旷了，物质更加分散，完全超乎我们的想象，但这时还有更加惨烈的一幕等待上演，那就是所谓的“大撕裂”。
　　　　宇宙膨胀持续不断而且越来越快，最终在万物完结之前30分钟，组成恒星的物质本身也将被扯成碎末任何现在还幸存着的行星都将被摧毁。这时留给宇宙的是一片原子的海洋。甚至连这也还不是终结。仍在膨胀的宇宙继续将原子加速，直到它们也被撕裂开去，发出辐射，此时连原子中的强大核力也不是斥力的对手，宇宙变成了一个由辐射和基本粒子组成的汪洋，和大爆炸之初颇为相像，但是相比之下密度就低得微不足道了。
　　　　这是严肃的科学，尽管可能会令人有一个直觉，相当荒诞地觉得是哪儿出了问题。一个会以上述任何一种方式死亡的宇宙都总让人觉得莫名其妙，很可能我们遗漏了一个关键参数。但如果最终没有更多的事情发生，那么我们就没什么参数可以测量，这时实际上我们认为时间已经终结了。如果时间终结了，我们就不能推测在那之后将发生什么，因为已经没有“之后”了。很难令人相信这个无所不包的复杂而又有序的宇宙将会在毫无意义的混乱中结束。科学并不能把我们带往未来，除非我们充分提升自身的理解力，并带来一个崭新的视野，我们只能如此。

平行的宇宙

　　　　至少，我们知道我们的地球生命赖以生息的家园，有一个有限的结局。宇宙的未来则宽泛得多，但如果现代理论是正确的，这个未来也不是无限的。因此，这是否意味着将会有某个时刻所有的智慧都将戛然而止？我们对自己的宇宙所知颇多，但也还有所谓“平行宇宙”的概念，和我们的宇宙共同存在，但是处于不同的维度，不可能和我们发生联系。这样的一个宇宙也许在所有方面都和我们不同，不同的组成部分，不同的起源，不同的时间尺度。如果平行宇宙确实存在，它们也会走向灭亡吗？
　　　　假设它们存在，当然在这一点上我们还没有一丝一毫的证据，平行宇宙可能在我们的宇宙消亡之后还会持续很久，并且，如果它们也有智慧生命的话，那么最终的情景（一片死寂的天地）可能就不再正确。现在的问题在于，目前似乎还没有办法查个究竟。如果我们真的将归于一个毫无生气的结局，那么可以说整个“关于（各种）宇宙的所有经验”大概都毫无用处，这对很多人而言将会是难以接受的。

游戏的结局

　　　　我们已经跟随着天文学家们目前所掌握的知识，尽力追溯了宇宙的历史。我们从大爆炸开始，历经了暴胀、辐射透明、第一代恒星、星系、行星和生命形成等历程，还有距今数十亿年之后的遥远、黯淡的未来。在撰写本书时，这个故事是我们已知的最具有说服力的一个，但100年甚至仅仅10年之后，这些说法仍然准确吗？哦，我们根本不知道！

尾声

　　　　每天，凭借着更加强大的仪器，理论工作在复杂的计算机模型的助力下更加洞悉深入，天文学家们正对我们所处的精巧而又复杂的宇宙了解得越来越多。收集的数据越多，看上去更加符合一个看法：随大爆炸而来的每一类型的事件，在创造一个能够让人类和其他随我们一起而生的所有动植物等物种演化出来的蓝色星球上，都是必要的。当然，这并不是说我们比任何一个我们的同伴生物更加重要，或我们的统治时代比宇宙历史长卷中展开的其他章节更加重要。或许人类的进化只是宇宙的未来演化之路上的一个必要片段而已。
　　　　我们希望，我们在以正确的次序在讲述这些故事，而不是按照我们做出发现的顺序，我们在和读者探讨的是贯穿于宇宙演化中的那条主线的不同寻常的威力，我们自身也无可逃避地联结在这条主线之中。我们知道的所有东西，包括我们自己，都起源于最初的大爆炸。并且在某种程度上而言，我们仍然处在大爆炸中。
　　　　我们这些作者相信，在现有知识的基础上，这本历史书是一次对描绘世界如何而来的有益的尝试。很刻意地，对于它为什么而来，或者是否有些超人类智慧使得整个序列开始运转方面，我们没有做哪怕是小半步的冒险。在这方面，完全缺乏物理证据，属于神秘学和宗教的范畴。我们觉得，如果宇宙中的那些奇观所具有的美都能被正确地欣赏，在科学和宗教之间是没有冲突的，它们只是处理不同的领域。我们希望，在讨论目前盛行的有关我们星球的话题上，我们能尽绵薄之力，提供冷静和有益的视点。如果我们耗费一生来试图完全理解一朵水仙花是怎样生长起来的，我们就不会在理解为什么这种魅力会被展现给我们方面走得更远。虽然如此，能在这两方面满足我们的好奇心已带给我们无穷的乐趣。我们祝愿人类的乐趣没有止境。
　　　　布赖恩·梅（Brian　May）帕特里克·摩尔（Patrick　Moore）　克里斯·林陶特（Chris　Lintott）

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