宇宙可能在一场毁灭性的“大吞噬”中坍塌。尽管它的生长速度正在加快,但物理学家表示,届时它仍将开始由外向内爆炸,到目前为止,这种情况只发生过两次。 “前几年,从没有人认真地考虑过在100 200亿年内,可能会出现‘世界末日’。尤其是自从我们知道了宇宙正在加速扩张之后,”斯坦福大学的安德雷?林德说,“但现在我们明白‘世界末日’可能真的存在。” 1998年,研究远距离超新星的天文学家们找到了宇宙扩张正在加快的证据。据此,他们提出某些“暗能量”正在推动空间分离。大多数暗能量的理论,都是假设宇宙的加速扩张,源于宇宙横向排斥的“标量场”,它恰好等距离穿越过空间。而一种类似的能量场则被认为已经使宇宙在大爆炸之后不可思议地迅速膨胀,这就是著名的膨胀理论。2002年8月,林德因他在发展此理论上所做出的贡献而获得迪拉克奖。 科学家们假设,能量场的排斥作用在促使宇宙成长的同时自身不断下降,最终变为零。尽管这将减慢宇宙的扩张速率,但宇宙事实上永远不会停止扩张。不过林德说这个假设可能是错误的。 林德和他的同事根据一些超重力理论,试图在量子理论范围内描述重力作用。他们声明,来自标量场的暗能量将不仅仅是简单地归于零―――它将变为负的,甚至可能远及负无穷大。这将减慢宇宙的扩张的速率,并在一定时候,使宇宙反转,导致时空在反向的大吞噬中坍塌,最终成为一个点。据林德和他的同事计算,宇宙开始坍塌的标准时间将是从现在算起的100 200亿年之内。而宇宙当前的年龄大约是140亿岁。“这真是个巨大的震撼,”林德说,“我们可能正处在宇宙生命周期的中间段,而并非开始。” 在坍塌和无限扩张的可能性之间,我们似乎远比平常更能深切地预言宇宙的命运。但是林德说经对超新星的观测,大爆炸的剩余放射物和星系分布,应该能够帮助解决停滞不前的暗能量和物质在过去不同时期的密度问题。“预测未来,从来就是不容易的,但是它是可能的,而且我们不应该错过属于我们的机会,”林德说,“我们可能改变不了我们的命运,但是我们的确想了解它。” 英格兰皇室天文学家,剑桥大学的马丁?瑞斯,一直坚持开放思维。他同意未来宇宙存在坍塌的可能性。“既然我们对暗能量是什么毫无所知,这样的构想便不能被排除掉,”他说,“超出常规的预测都是极富思索性的。”
大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小。
理论上存在某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙;要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙。
问题似乎变得很简单,但实则不然。理论计算得出的临界密度为5×10-30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2×10-31克/厘米3,远远低于上述临界密度。
然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些。
恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成。1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大。
1017~1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。
10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。
闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400~500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩。
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密,收缩也越来越快。
在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000开,电子就从原子中游离出来;温度达到几百万度时,所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快,宇宙进入“大暴缩”阶段,一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域,回复到大爆炸发生时的状态
我们现在生活的宇宙有自己的历史起点,它大约诞生于150亿年前,那时,宇宙只是一个点,不占有空间,也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸,时间和空间从此开始,物质开始形成。
最初,宇宙的温度极高,随着时间的推移,空间越来越大,温度越来越低,宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应,逐渐形成星系。
空间继续扩大、膨胀,直到今天,宇宙仍然在膨胀之中。
� 大约在距今50亿年前,太阳形成。
大约在距今46亿年前,地球形成。
� 宇宙继续膨胀,将来也会膨胀,也许在膨胀到一定程度后,宇宙开始收缩,可能会收缩成一个点,一个不占有空间的点。到那时,时间结束。到底会不会这样,现在还说不定。
在大约100亿年以后,宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽。大约具有太阳质量的恒星不是变成白矮星就是变成中子星,中子星比白矮星更小更紧致。具有更大质量的恒星会变成黑洞。黑洞还更小,并且具有强到使光线都不能逃逸的引力场。然而,这些残留物仍然继续绕着银河系中心每一亿年转一圈。这些残余物的相撞会使一些被抛到星系外面去。余下的会渐渐地在中心附近更近的轨道上稳定下来,并且最终会集中一起,在星系的中心形成一颗巨大的黑洞。不管星系或星系团中的暗物质是什么,可以预料它们也会落进这些非常巨大的黑洞中去。
有些事情我们一辈子也想不明白,但我们却不自觉地去思考它,花不少心思琢磨它。我们大多数人都认为这世界是没有鬼的,可我们却经常说,我的天啦,是不是撞鬼啦!也许冥冥中真的有一种东西在左右着我们吧,那到底是什么呢?老子说是“道”,朱熹却认为“气在道先”,而佛家有认为是命,是孽!如此种种,真的让我们这些凡夫俗子难以捉摸!我一般不关心这些问题的,可我也一直在思考这样一个问题:当宇宙消亡以后,这个世界会怎样?
今天看了最新一期《时代邮刊》,上面有一篇文章说:宇宙到现在才消化他最初能量的20%,整个宇宙还能存在200亿年的时间,当然最后消亡在无际的长空……
记得小时候喜欢问妈妈这样一个问题:妈妈,你说如果我死了,我还能看见这个世界吗,我死了是什么样子呀?妈妈一般先是一个有力的耳光,然后什么也不说,我当然也什么也不会问了。现在长大了,还以很热衷于这个问题,当然不会问别人了,我喜欢自己思考这些可能会带来整个哲学新一轮革命的重大问题。当我总也想不明白……
按说这宇宙消亡以后,啥也没有了,到处是无际的幽暗的长空,没有人类,没有光,没有声音,没有……,总之啥也没有了,什么多少年文明史,什么资本主义、共产主义的美好明天全都化为乌有,一切如东坡所言:樯橹间,灰灰湮灭!但也未必会这样,因为我们谁也不会见到那毁灭性的一刻,既然什么都没了,你怎么知道到处是无际的幽深的黑夜呢,既然是黑夜,我们又怎么知道什么都没有呢?问题看似简单,但只要你用心去想,一定把你搞糊涂!
这也是我对两位哲人敬佩之情油然而生的源头:其一是老子,他说过:道可道,非常道;名可名,非常名。其二是庄子,他说过:知也无涯,而生有涯,以无涯应有涯……。真的很佩服他们的旷达胸襟,真的了不起。