揭开宇宙末日的秘密

宇宙的未来和人们过去想的不一样。宇宙学家们曾相信他们知道宇宙将怎样终结：它会逐渐衰弱。变的更冷，更暗淡的宇宙中逐渐只剩下一度发光的恒星的灰烬。这些想法现在已经成为历史了。

最新的研究表明宇宙可能有很多种不同的未来。宇宙死亡和重生的循环是很可能的，或者，当宇宙的真空突然变成某种完全不同的物质时，宇宙可能会有一个非常奇特的结局。宇宙可能在一次大坍塌中向内塌缩，或者我们将迎来另外一种更加暴力的结局，它称为大撕裂。慢慢陷入黑暗仍然是一个处于竞争地位的理论，但是恐惧却不是：漫长的黑夜将会比你想象的有趣一些──想象一下到处是巨大的钻石的宇宙，你就大概知道结局将是什么了。

为什么突然出现了这么多结局的可能性？直到最近，宇宙中的支配性的力量看来仍然是恒星和其他物质之间的引力。这就意味着宇宙的未来只有两种可能，要么宇宙的密度大到使引力能够克服大爆炸以来的膨胀并且把所有的物质在一次大坍塌中重新拉到一起，成为“大坍塌”，要么宇宙的密度不足够大，膨胀将会永远持续下去。

过去大部分科学家相信后者更有可能。在１９９８年，天文学家们惊呆了：他们发现宇宙的膨胀根本没有变慢，反而正在加速。对从遥远的超新星来到地球上的光的研究表明有种力量正在加速６０亿年前气体的速度。这个发现似乎封印了我们的命运，向我们宣判了一条迅速通往湮没的道路。这种加速意味着宇宙将会以比我们想象的快的多的速度变得更冷和单调。

但是科学家们现在认为预言这种黯淡的前景还为时太早，因为还没有人知道什么导致了这种加速。天文学家称这种神秘的力量为“暗能量”，但是它的起源和性质仍然是个迷，怎么才能知道它将来会起什么样的作用呢？哈佛大学的Max Tegmark说，“人们开始意识到只要我们还没弄清楚暗能量究竟是什么，我们就不能太过于自信。”

尽管长期预报仍然有争议，天文学家们却对我们的宇宙邻里关系在较近的未来会怎样有一致的看法。在６０亿年后事情会相当不妙，那时太阳将会膨胀为一颗红巨星，它会蒸干地球上的海洋甚至吞下地球，随后它会耗尽核燃料，收缩成一个和地球差不多大的白矮星。如果那时地球仍然存在的话，它将会变的很冷，空气中的氮气会凝结成氮冰覆盖在地球的表面。至少景色会很可爱：被红巨星吹向太空的气体在白矮星发出的紫外线激发下发光，地球将会被包围在五彩缤纷的星云中。

我们的银河系也正在走向一个艰难时期：我们正在飞向另一个更大的螺旋星系，叫做仙女座星系，在大约３０亿年后两者可能会碰撞。融合过程将会暂时创造出一个明亮的结构复杂的混血星系。一系列恒星被抛散，星系中大部分游离的气体也将会被压缩产生新的恒星。

大约再过几十亿年后，星系的旋臂将会消失，两个螺旋星系将会融合成一个巨大的椭圆星系。除了临近的小星系在被吞噬时喷发一些气体外，大部分自由气体都已经被用尽了，因此新诞生的恒星就很少了。

我们的银河系和仙女座星系的碰撞将会有一个惊人的高潮。在银河系的中心是一个质量超过太阳３百多万倍的巨型黑洞，仙女座星系中心的黑洞大约有银河系中心黑洞的１０倍大。两个黑洞最终都会落到新的星系的中心，它们会互相螺旋接近然后融合。这个过程将会释放惊人的能量，发出强烈的光、X射线和引力波脉冲，引力波脉冲将会压缩和拉伸每一个恒星和行星。

向宇宙深处看去，我们将看到其它的星系正在远离我们所在的这个椭圆星系，并且被暗能量之手牵引得更快。加速会持续多久呢？这就取决于暗能量的性质了。例如，也许其能量密度随时间减弱。那可能会产生一些非常极端的后果：一些科学家提出一种宇宙模型，其中暗能量逐渐变成负的。正的暗能量具有负的引力也就是斥力，负的暗能量和普通物质一样具有正的引力。

如果那种情况确实在我们的宇宙中发生，就会有一些极端的后果。首先，宇宙膨胀的加速会减小，然后暗能量开始刹车。宇宙的膨胀终将停止，然后开始收缩。星系会互相靠近，最后以很高的速度互相碰撞。最后所有的物质会在一次大坍塌中撞击到一起，密度和温度都极高，就像是宇宙最初的大爆炸的反转。

当然，这些都还很遥远。对遥远的古老的超新星──它们描绘了宇宙膨胀的历史──的观测表明，如果暗能量正在衰弱的话，它也不会变化的很快。斯坦福大学的AndreiLinde计算出我们的宇宙距离大坍塌至少还有２５０亿年，几乎是宇宙现在年龄的两倍。

幽灵的威胁

但是更可怕的终结可能正在等着我们。２００３年，新罕布什尔州达特矛斯（Dartmouth）大学的RobertCaldwell提出了相反的观点，那就是暗能量可能会变得更强。暗能量的这个奇特的味被成为幽灵能量。空间的扩张使幽灵能量增强，增强的幽灵能量使空间扩张的更快，这导致了他称之为“大撕裂”的破坏性的正反馈。

如果Caldwell的看法是正确的，大概４００亿年后危险就会来临。它可能是宇宙学家所能想到的最值得注意的世界末日。很象DouglasAdams在《宇宙末日的餐馆（The Restaurant at the End of the Universe）》这篇小说中描述的场景。

在末日前大约６０００万年时，幽灵斥力将会强到足以撕开我们的银河系。末日前大约几个月时，表演正式开始了。假如这时我们站在一个和现在差不多的太阳系中，我们首先会发现外层行星一个一个的远离，然后我们生存的地球也会离开太阳。末日前的一个小时的时候，太阳将会爆炸。数分钟后，地球也会被撕碎。我们最多只能观察到末日前几分之一秒。末日前１０-１９秒时分子和原子被撕碎──我们大概看不到那个时候──幽灵斥力将会超过电磁力。很遗憾我们不可能亲眼看到随后原子核、质子和中子的分解。

对暗能量来说这些都不奇怪。最保守的理论──宇宙学家称其为香草味的──认为给定体积的真空具有与生俱来的的固定的能量，通常被称为宇宙常数。很多科学家坚信正是这种暗能量加速了宇宙的膨胀。粒子物理学家甚至能够对此部分解释：根据量子力学，无数一闪即逝的亚原子粒子在真空中持续产生和消失，它们的能量的加起来是某个值。他们的困难在于解释只有大约１纳焦耳（１０－９Ｊ）每立方米的观测值。他们知道这些粒子的能量如何互相抵消或者累加到一个相当大的数值，但不是一个接近零的数。

然而，在宇宙学家中最为了解的暗能量的味是这样的。如果暗能量是固定不变的，我们的宇宙将会在大坍塌和大撕裂之间维持临界状态并且保持非常长的时间。这种中间道路的未来将漫长而孤独。