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第12章 宇宙将如何终结

我们的太阳大约已存在了46亿年,作为恒星它大致还能活这么长时间。这只是一个普通的恒星,宇宙中有上10亿颗这样的恒星。这样的恒星不断地死亡,又不断地诞生。通过观察在宇宙早期诞生的类似恒星的残骸,我们可以相当准确地知道我们的太阳死亡时的情景。在大约40亿年间,我们的太阳将耗尽其中心的燃料氢。然后,它将开始收缩,并重新振作起来:其中的氦核将三个三个地聚合成碳-12,而这种新燃料将再燃烧20亿年。此时,当太阳继续存活时,地球已不再存在了。因为新燃料将使太阳变大100倍,将地球化为灰烬,被这个红色的巨星吸收。最终,当氦转化为碳-12的过程结束后,我们的太阳将再次收缩,变成一个暗淡的白矮星。再过几十亿年,白矮星将逐渐冷却下来,并最终变成一个称为黑矮星的死星。

太阳发射出大量的中微子,这是由太阳中心核聚变产生的。它们像幽灵一样,是非常难以探测到的,但几个不同类型的实验都确认它们确实来自太阳,穿过地球以及我们的身体,然后进入太空。但是,它们的数目还不够。根据探测中微子的实验,1/3到1/2太阳产生的中微子失踪了。不知何故,这些“偷走”能量的粒子自己在太阳和地球间失踪了一部分。

这个问题已存在几十年了。由于所有的证据都支持太阳的能量来自其中的核聚变,故失踪中微子之谜最终将通过改进实验得到解决,而不会对现今流行的太阳模型提出挑战。然而,一些对宇宙怀有新观点的科学家强烈地反对演化理论,他们以失踪中微子作为论据,认为太阳能量并非来源于核聚变,因而太阳要年轻得多。年轻的太阳意味着年轻的地球,年轻得无需演化的概念。他们的论据被无数主流科学家大加批驳;许多的证据显示太阳确实已有46亿年了,且只过了其一生的一半时间,不光是否有失踪中微子这件事存在。

在太阳死亡之前,银河系将吃掉大麦哲伦星云,并将与仙女座发生猛烈撞击。大麦哲伦星云距我们只有15亿光年远,因引力作用而不断向银河系靠拢,在30亿年内将被银河系吞噬,给银河系增加100万颗恒星,它们在7亿年后的银河系和仙女座碰撞中非常有用。空间是浩淼无边的,因而星系在碰撞过程中损失小得惊人。当然,一些恒星会相撞,这对于附近的行星而言非常可怕,但行星被撞的概率很小。

更大的问题是宇宙到底在膨胀还是在收缩。这是人们最近争论的焦点。毕竟,直到1925年哈勃发表了关于“宇宙岛”的文章后,我们才知道除了我们的银河系还有其他的星系存在。当爱因斯坦发展广义相对论时,即便是他也假设宇宙中只存在一个星系,并且是静止的。然而当他的公式表明(一个星系的)宇宙应当膨胀时,他引入了宇宙常数以使宇宙不膨胀。一旦哈勃证明存在许多相互远离的星系,这意味着宇宙在膨胀。

不久,有关膨胀宇宙的新观点出现了。一些宇宙学家争辩道,宇宙可能现在正在膨胀,但最终它将停止膨胀,然后收缩下去。当人们在20世纪20年代后半期开始认真对待大爆炸理论,并于20世纪80年代普遍接受它时,许多科学家相信大爆炸产生的向外推动的能量最终将消失,宇宙膨胀将逐渐慢下来,停止,走向反面,所有的恒星和星系将向内收缩、挤压。宇宙收缩将再次使宇宙逐渐变得致密、炙热,最后变成包括宇宙中所有质量和能量的点。这又为另一次大爆炸做好了准备。这种观点的强有力支持者是美国物理学家惠勒。根据他的理论,这种过程循环往复,每次大爆炸产生的宇宙中的规律都完全不同,因为在量子层次上一个电子的轻微变动就足够改变万物的本性。

另一种观点认为,宇宙的这种循环演化看上去很好,但与我们的观察不一致,并且宇宙的终结将是个意义不大的命题。选种观点认为,宇宙将永远膨胀下去。(宇宙最终将膨胀成完全真空,这使常人很困惑,但对于宇宙学家却很清楚。)当星系彼此之间越来越远时,产生新星系的碰撞将不会发生。星系间的寒冷的真空将越来越大,星系中的恒星将逐渐燃尽燃料,正像太阳一样。比我们的太阳大1.4倍的恒星将经历一个更剧烈而长期的死亡过程,但它们也将用光它们所有的能量。

在1万亿年后,在黑暗的宇宙中只存在死星和黑洞。即便这样,由于没完没了的引力作用,在大爆炸之后几百亿亿年后,宇宙将再一次进行焰火表演。这将持续约10亿年,还不到目前地球年龄的1/4,然后经历一段难以想象的时间后,宇宙将彻底地黑暗、寒冷下去,连幸存的黑洞都消失了。这个过程将持续多久呢?无穷尽,最后剩下的将是辐射和忽隐忽现的虚量子粒子。

到此,我们得到的结论只有:

大爆炸理论只是一个理论,其中的大部分是不可检测的。

我们关于地球上生命如何起源的想法非常模糊。

现在可以肯定存在黑洞,但我们并不确切知道其内部发生着什么。

宇宙的年龄还悬而未决。

还有,我们想知道宇宙是如何终结的,但我们不知道。

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