宇宙将会如何终结？


蒂莫西·费里斯



　　将宇宙作为一个整体进行研究的宇宙哲学对于我们这些生活在地球上的凡夫俗子来说还是一门崭新的科学，而在这门博大精深的科学中，我们对宇宙的最终命运之谜了解得最少。但是人类至少已经发现了几条可以揭示宇宙命运的线索，其中一些线索可以给我们带来希望，而另一些线索却只能使人觉得沮丧。

　　好消息是我们暂时还不会被宇宙“驱逐出境”。宇宙很可能至少可以将目前这种适于生命存在的状态再维持1000亿年。这相当于地球历史的20倍，或者相当于智人(现代人的学名)历史的500万倍。如果人类在公元1000亿年的新年前夜到来之前就已经消亡，无法施放焰火庆祝新年的到来，那绝对不会是宇宙本身的错。

　　坏消息是没有什么东西是可以永远存在的。宇宙也许不会消失，但是随着时间的推移，它可能会让人觉得越来越“不舒服”，并且最终变得不再适于生命存在。计算这种情况何时会出现以及将会怎样出现确实是一门令人心情抑郁的科学，但是我们也不得不承认这项研究本身也有一种冷酷的魅力。从天文学家埃德温·哈勃1929年发现宇宙正在膨胀以来，经典的“创世大爆炸”理论经过了几十年的不断修改，根据这一理论，宇宙的最终命运将取决于两种相反力量之间的“拔河比赛”的结果。一种力量是宇宙的膨胀，在过去100多亿年的时间里，宇宙的扩张一直在使星系之间的距离拉大。另一种力量是这些星系和宇宙中所有其它物质发出的相互万有引力；它就像制动器一样使宇宙扩张的速度逐渐放慢。

　　这个问题非常简单，如果万有引力足以使扩张最终停止，那么宇宙就注定会发生坍缩、最终变成一个大火球——同创世大爆炸相当，但过程正好相反的“大崩坠”。如果万有引力不足以阻止宇宙的持续膨胀，那么它最终将变成一个令人感到“不快”的黑暗和寒冷的世界。恒星是通过使轻原子核(主要是氢和氦)发生聚变反应形成较重的原子核来产生能量的。当恒星内部储存的氢和氦消耗殆尽的时候，衰老的恒星上燃烧的火焰会因为没有新的原子来替代已经消耗掉的原子而熄灭，同时宇宙也会逐渐衰变成一个漆黑一团的空间。

　　任何一种结局看起来好像都在预示生命的消亡。如果宇宙的最终命运是熊熊烈火，“大崩坠”就会熔化一切，甚至亚原子粒子也难逃厄运。另一方面，如果宇宙以无边的寒冷和黑暗而告终的话，宇宙中的生命形式就有可能存在很长一段时间——例如，智慧生命可以通过从黑洞中提取引力能来获得能源从而维持自己的生存。但是，在所有的物体都已经衰减到差不多相同温度(略高于绝对零度)的情况下设法维持生存，就像是要利用一潭死水来推动水磨一样困难。

　　不过我们的最终命运目前还无法确定，部分原因是我们还不能判断扩张和万有引力这两者谁会取得最后的胜利。大多数天文学观测的结果支持前者，但是目前仍然存在着许多不确定的因素。其中之一是令人大伤脑筋的“暗物质”问题。对星系运动方式的研究表明，星系中蕴藏着大量的非星系内部引力，这说明我们能够看到的恒星和星云仅占宇宙物质总量的1%至10%。其余的物质是不可见的；这些物质并不发光。目前还没有人知道这些暗物质到底是什么。一种可能性是它是由弱相互作用大质量粒子(WIMP)构成的。在我们能够确定暗物质的成分并用数学方法对其进行计算之前，以我们目前能够看到的一切为基础对宇宙的未来进行预测是绝对靠不住的，这就像是首先在乡村俱乐部对几个打高尔夫球的人进行民意测验，然后根据测验结果来预测全国大选的结果一样缺乏可信性。

　　同时，讽刺文学作家和宿命论者对于这种“火或冰”的结局也感到了一种带有苦涩意味的满足，这充分反映出人类思维意识的精髓：没有人可以活着脱离生活的苦海。而这正是使我对这一宇宙的最终命运产生怀疑的原因。我们在用科学方法研究宇宙哲学的过程中总结出来的重要经验是：宇宙的发展变化常常并不符合我们长期以来已经确立的思维方式——要理解宇宙，我们需要新的思维方式。爱因斯坦的弯曲空间、海森伯格的不确定原理等诞生于本世纪的概念使我们的思维方式发生了重大改变，同时人们也认识到每时每刻都有数以万亿计的亚原子粒子在我们的身体里快速运动但却并未造成任何损害，这些都是现代宇宙哲学不可或缺的组成部分，所以我认为我们有理由假设在即将到来的新世纪里，人们将敞开大门接受一些更加奇异的概念。因此，我们或许有可能从尚未开启的大门下面瞥见门后发出的几道光线，而在这几道光线的帮助下我们也许就可以对宇宙的未来作出更加准确的预测了。

　　与宇宙最终命运有关的一个不确定因素涉及到膨胀理论，根据这一理论，宇宙始于一个像气泡一样的虚无空间，这个空间最初的膨胀速度要比光速快得多。宇宙学家之所以相当重视膨胀理论是因为这一理论解决了一些创世大爆炸理论的早期版本所无法解决的问题，此外，膨胀理论对于研究宇宙的最终命运也有一些启示作用。其中包括：最初推动宇宙高速膨胀的力量(有时根据它在爱因斯坦的广义相对论方程式中的代号用希腊字母λ表示)在宇宙像“打嗝”一样的膨胀结束之后也许并没有完全消退。它可能还存在于宇宙中，潜伏在虚无的空间里，不断推动宇宙的持续扩张，就像引座员在幕间休息结束后斯文有礼地引导观众回到剧场一样。对遥远的星系中正在爆发的恒星所作的观察表明，这种正在发挥作用的膨胀推动力有可能确实存在。如果真是这样的话，决定宇宙未来命运的“拔河比赛”就不仅涉及到宇宙的扩张和万有引力的制动作用，而且还与微妙的徘徊不去的膨胀推动力所产生的可以使宇宙无限扩张下去的涡轮增压作用有关。

　　但是，最能引起人们兴趣的未知数也许是智慧生命本身在宇宙中扮演着什么样的角色。正如物理学家弗里曼·戴森所说：“如果不将生命和智慧的作用考虑在内，对遥远的未来进行详细的预测是不可能的。”好坏姑且不论，地球相当大的一部分确实已经被一种有能力为了自己的利益而操纵其生存环境的智能物种改变了。

　　与之相似，存在于遥远未来的先进文明也许有能力熔化许多恒星甚至整个星系，从而生起一堆巨大的“营火”，或者使宇宙的长期发展朝着对这一文明有利的方向前进。在宇宙逐渐衰亡的没落时期，生活也许会变得非常枯燥乏味，但是这种生活可能会持续很长的时间。试想一下我们能够看到的宇宙在未来l万亿年时间里可以动用多少天然智能和人工智能资源吧。你认为那种高度发展的智慧和以19世纪的热力学知识为基础、认为人类注定会灭亡的观点究竟谁会取得胜利呢?

　　所以，让我们拭目以待，正如爱因斯坦在写给一个对世界的命运感到担忧的孩子的信中所说：“至于谈到世界末日的问题，我的意见是：等着瞧吧！”