關於宇宙的起源,科學界眾說紛紜。最主流的理論是宇宙大爆炸模型(Big Bang),在大約138億年前,宇宙從一個稱為「奇點」爆炸,不斷膨脹形成了今天看到的這個宇宙。
然而,相對於宇宙的演化歷史,人們其實更關心的是:宇宙的未來會怎麼樣?有科學家表示,宇宙「很快」就要開始從膨脹轉為收縮了!那麼這對於人類、對於這個宇宙來說,意味著甚麼呢?
先說宇宙未來的幾種可能性。在這之前,首先要梳理一下人類對宇宙狀態的認識。
神秘力量致宇宙膨脹
在美國天文學家埃德溫哈勃(Edwin Powell Hubble)發現宇宙正在膨脹之前,包括愛因斯坦和牛頓這樣的科學界偉人在內,很多人都是宇宙穩定學說的支持者,即宇宙的空間不會擴張或縮小。愛因斯坦甚至在發現廣義相對論顯示出宇宙是不穩定的時候,在公式中特意加入了一個「宇宙學常數項」,以此來保證宇宙是靜態的。
然而,在1929年,哈勃通過觀測發現,以地球為中心,四面八方的星體都在遠離地球,而且離地球越遠的星體,遠離的速度越快,這顯示出宇宙正在膨脹。很快,宇宙膨脹學說確定了它在天文學界的地位,連愛因斯坦也曾懊惱地表示,給廣義相對論公式加「宇宙學常數項」,是他一生犯過最大的錯誤。
不過,在之後的數十年中,對於宇宙到底是以甚麼方式膨脹,又成為了科學界爭論的新論題。佔據主流地位的說法,由於重力的影響,宇宙正在以逐步放緩的方式膨脹,就是雖然還在一直膨脹,但是速度越來越慢。
光有理論不行,還得有觀測的實際證據。於是有兩個國際組織「超新星宇宙學計劃(Supernova Cosmology Project)」和「高紅移超新星搜索隊(High-z Supernova Search Team)」準備通過對Ia型超新星進行觀測和計算來確定宇宙膨脹速度。
為甚麼人們都看中了這個Ia型超新星?因為Ia型超新星是雙恆星系統中白矮星走完生命進程之後發生的爆炸事件,這是一個極其猛烈、非常明亮的宇宙事件,它發出的光的強度可以媲美100億顆太陽。所以,越亮觀測得越清楚,計算起來越準確。
其實,這兩個國際組織在開始工作時,都想證明宇宙正在減速膨脹。可是,觀測結果令他們非常驚訝。1998年1月9日,「超新星宇宙學計劃」小組在美國天文學學會舉辦的會議上宣布:我們的宇宙正在加速膨脹。
人們震驚之餘,也心存疑惑。然而,兩個月後,「高紅移超新星搜索隊」也公布他們的觀測資料,結論也是:宇宙正在加速膨脹。
科學界困惑無比,這宇宙間到底存在著甚麼神秘力量,竟然能超越引力的作用,硬是讓宇宙越跑越快?其實到了今天,科學家們仍然不明白這個問題,但是他們給這股力量名為「暗能量」。
而宇宙未來的可能性之一,與這股「暗能量」有關,人們稱它為「大撕裂」(Big Rip)。
宇宙未來「大撕裂」
科學家們認為,宇宙中存在著神秘的「暗能量」,它均勻地散布在宇宙之中,大約佔整個宇宙質能的68.3%。而「暗能量」也可能存在著不同的類型,而最可怕的一種類型被稱為「幻影能量」(Phantom Energy)。
「幻影能量」擁有負能量,而且隨著時間的增加會不斷增加,密度也會越來越大。換句話說,推動宇宙加速膨脹的力量越來越大,最終這「幻影能量」會帶動宇宙中的物質,從星系到恆星系統,再到微觀粒子,甚至是時空本身,在宇宙加速膨脹中逐漸被撕裂、瓦解,直到粒子間的距離無限增大。
如果宇宙走到「大撕裂」這一步,就是毀滅了。不過,科學家基於當前的理論,認為就算「暗能量」是「幻影能量」,要發生大撕裂還有數千億年。
那麼如果「暗能量」不是「幻影能量」,那麼人類是不是就可以高枕無憂?科學家表示,其實只要宇宙一直膨脹,那就麻煩了。雖然不會產生「大撕裂」,但是宇宙會走向「大凍結」(Big Chill),也稱為熱寂(Heat Death)。
宇宙未來「大凍結」
那麼「大凍結」或者「熱寂」又是一種甚麼情況呢?
這個宇宙終極命運的假說認為,由於宇宙不斷地膨脹,星系間的距離將會持續增加。在大約1千億年至1兆年期間之內,宇宙中的恆星還是可以正常形成和演化,但隨著恆星間距離越來越遠,加上恆星演化所需的氣體逐漸被消耗殆盡,於是恆星將停止發光發熱,當最後一顆恆星的燃料用完之後,整個宇宙將陷入黑暗之中。
這時黑洞將成為宇宙的主宰,吞噬掉周圍的一切物質,並彼此碰撞合併。不過,這還沒有完,黑洞也會因為放出霍金輻射而慢慢消失,宇宙的溫度也會不斷地下降,最終達到絕對零度,也就是攝氏零下273.15度,整個宇宙將一片死寂,沒有任何活動,沒有任何生命。
科學家表示,在「暗能量」存在的狀態下,無論宇宙空間是一種甚麼結構,「大凍結」都是有可能發生的。就算沒有「暗能量」的存在,如果宇宙的結構是平直或是開放狀態,那麼「大凍結」也會同樣發生。
然而,科學家對這個問題不太擔心。因為按照他們的推算,宇宙要走到「大凍結」這一步的很久很久之前,地球就會因為太陽膨脹成紅巨星而被吞噬。所以,在擔心「大凍結」之前,更需要考慮的是,如何躲過被太陽吞噬的劫難。
這兩種宇宙的未來都是基於宇宙一直膨脹這個假說的,但是近幾年有科學家發現,宇宙似乎並不會一直膨脹下去。
宇宙收縮
2022年,一篇發表在美國國家科學院院刊(PNAS)的研究認為,宇宙「很快」就要停止膨脹了。
文章把宇宙膨脹的過程比喻為一輛經歷紅燈後起步的汽車,司機一腳深踩油門,但是後來在某個時候放鬆了一些。宇宙在一開始膨脹速度是最快的,但是後期的加速度逐漸變小。在這個情況下,最終宇宙膨脹的速度將會消失,到了某個時間點,宇宙的膨脹趨於穩定,再後來它膨脹速度開始減慢,最終將停止膨脹,並開始收縮。
這份新研究通過一個名為「暗能量驅動慢收縮CDM模型」(QDSCCDM),計算出宇宙將在一億年後停止膨脹,這在動不動就數以百億年、千億年來計算的宇宙時間尺度中來說,確實是「很快」了。而從這個平衡狀態到宇宙收縮,大概還要再經歷1億年。
那麼,宇宙收縮對於人類來說意味著甚麼呢?科學家說,意味著宇宙的最終結局可能是「大坍縮」(Big Crunch)。這個說法給人一種不祥的感覺。
宇宙未來「大坍縮」
「大坍縮」理論認為,宇宙在引力的作用下收縮,曾經膨脹出去的時空,都將被收回來。星系、恆星會越來越近,並且相互發生碰撞,宇宙將越來越擁擠。
在這種情況下,那些曾經距離地球很遠的外星人星球,是不是就更容易被發現?
隨著恆星不斷地融合,宇宙中的熱量也會釋放得越來越多,宇宙也會越來越熱。而伴隨著恆星爆炸,宇宙中也會充滿黑洞,這些黑洞會將周圍的一切物質吸走,包括其它的黑洞。這樣黑洞也在陸續合併,宇宙最終會形成一個巨大的黑洞,把整個宇宙拉到一個熱、小、密度極高的點上。這個點就是「宇宙大爆炸」理論中稱為的「奇點」。
「大坍縮」理論認為,宇宙將最終在大爆炸中完結它的一生,而隨著大爆炸,又開創了一個新的宇宙。而這種現象可能永遠這樣周而復始地重複下去。
按照科學家們的分析預測,無論宇宙是膨脹也好,收縮也好,其最終都是毀滅,只是形式不同而已。如同人有「生、老、病、死」一般,這個宇宙也需要遵循「成、住、壞、滅」的規律。
佛家道家的說法
其實,中國道家一直有種說法,稱人體是一個小宇宙,那意思是說,人體的內部結構和運行原理同宇宙是一樣的。
比如,人的生命產生的那一刻宛如宇宙新生,之後人不斷長大,就好似宇宙在膨脹。人到了一定年齡開始衰老,走向下坡,這時對應的宇宙也是走上滅亡之路。人體無時無刻都在進行著新陳代謝,而宇宙中也一直在發生星體的爆炸與誕生。
人們一直在探索著宇宙的奧秘,但是越研究發現人類了解得越少,雖然提出了很多理論模型,但是似乎哪個都無法說清宇宙的真相。其實這也不難理解,因為如果我們所處的大宇宙,對應著某個「人體」,而星系或者說一定範圍內的小宇宙,只是這個「人體」中某個細胞,那人類如何能有足夠的智慧窺探整個「人體」呢?如同盲人摸象,如果沒辦法跳脫整個體系以外,估計永遠也看不到真相。
但是也不用悲觀,道家不是也點破了「人體是個小宇宙」這個秘密了嗎!佛家亦通過「三千大千世界」的學說指出了宇宙的浩瀚,儒家的「天人合一」思想也提供了另一個視角來看待人與自然萬物。中國古代的修行人講究「跳出三界外,不在五行中」,這是不是佛陀的啟示,點破了可逃脫宇宙終極命運的方法?!◇
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