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第一章2（第1页）

第一章（2）

在中国古代有“盘古开天辟地”的传说，后人又对其作了进一步发挥，即盘古花了“万八千岁”使“天去地九万里”。有意思的是，它采用了一种膨胀观点来描述天地产生的情景。

在西方，认为宇宙的膨胀或演化似乎是不可思议的。《圣经》上讲：“一代消逝了，另外一代降临了，但地球是永恒的……过去是什么，将来还是什么；过去被做成什么样，将来还是什么样。世界上没有任何新的东西。”这种思想对西方的影响可谓至深、至远。

说它的影响深远，并不夸张，就连爱因斯坦也未能例外。爱因斯坦在发表广义相对论之后，同荷兰物理学家德西特一起把它应用到宇宙研究上。研究结果表明，宇宙是动**不止的，要么膨胀，要么收缩。为此，爱因斯坦修改了自己的理论，使宇宙重新“静”下来。这使他铸成大错。他曾不无遗憾地谈到，这次失误是“我一生中犯的最大错误”。

俄国科学家费里德曼计算的结果表明，宇宙可能周期性地收缩和膨胀，也可能无限地膨胀下去。比利时天文学家勒梅特则认为，我们的宇宙原来装在一只“宇宙蛋”中，由于它的突然爆炸才逐渐形成现在人们观测到的宇宙。

在勒梅特的理论提出后不久，美国天文学家哈勃利用加州威尔逊山上1．5米和2．5米直径的天文望远镜发现宇宙是在膨胀着的。

宇宙会永久地膨胀下去吗?这个问题并不容易回答。为此人们进行了大量的观测与研究。

能使宇宙中止膨胀的是引力，但它要达到一定的量。能否达到这个量，要看宇宙物质的平均密度能否达到一个量（临界密度）。可是，如果宇宙中存在着大量的“暗物质”，其平均密度就难定了。

20世纪80年代，前苏联科学家发现一种叫作中微子的基本粒子质量不为零。如果它得到确认，宇宙物质就会超过临界密度，宇宙膨胀就会中止。

宇宙年龄测定也是宇宙膨胀与否的一个指标，但宇宙年龄测定的难度很大。

此外，还有一些方法可以检测宇宙演化是继续膨胀，还是将要收缩，但是，无论哪一种方法都还不能提供绝对的根据。

宇宙归宿之谜

根据最流行的宇宙学理论，我们的宇宙产生于200亿年前的一次大爆炸，宇宙的膨胀已持续至今，现在的观测表明，膨胀的涑度已有减慢的趋势。如果膨胀速度几乎没什么变化，它就是一种开放的宇宙。如果膨胀最终要停下来，并开始收缩，它就是一种闭合的宇宙。

恒星终归难逃死亡的厄运，那么宇宙的命运又是否会一样?宇宙论学者相信我们的宇宙有三种可能的归宿，而关键就系于宇宙所有物质的平均密度。

第一种情况是宇宙所包含的物质太少，引力无法遏止宇宙继续膨胀，结果宇宙会永无止境地膨胀下去，我们称这个宇宙为“开放宇宙”；第二种情况是宇宙拥有足够的物质，使膨胀的速度逐渐降低，并最终在某一时刻将膨胀逆转为“大压缩”，这种宇宙称为“封闭宇宙”；第三种情况介乎两者之间：宇宙物质的平均密度刚好等于“临界密度”，这时候，宇宙会继续保持膨胀的状态，不过膨胀的速度会随时间而逐渐减慢，我们称这种宇宙为“平坦宇宙”。

换言之，如果我们知道宇宙的平均密度，就可以估计宇宙的未来。然而，天文学家发现可见宇宙的平均密度只有临界密度”的百分之一。这意味着我们的宇宙是一个“开放宇宙”。不过现时较为天文学家接受的“暴胀宇宙论”却预测我们的宇宙是平坦的，即平均密度应刚好等于“临界密度”。因此，如果宇宙的平均密度只有“临界密度的百分之一，就等于“暴胀宇宙论”需要作出重大修正。况且，愈来愈多证据显示，我们的宇宙到处充斥着神秘的“黑暗物质”。这些“黑暗物质”既不发光发热，也不会吸收任何电磁辐射，我们只能从它们的重力对周围星体造成的影响上，才能间接侦知它们的存在。

天文学家相信，隐藏在星系晕中的“黑暗物质”部分可能包括已死亡的恒星（例如白矮星、一些未能成为恒星的棕矮星、其他星系的行星，甚至是黑洞）。至于在广阔星际空间的“黑暗物质”，极有可能是一种“弱相互作用粒子”。其中，充斥着整个宇宙、静止质量接受零的中微子，以及由粒子物理学中的超对称理论所预言的“光超子’’及“轴子”，都有可能是“黑暗物质”。

如果我们的宇宙真是一个“封闭宇宙”，那么它最终会结束膨胀。宇宙开始收缩之后，宇宙背景辐射的温度开始上升，星体逐渐熔解蒸发成气体。黑洞会吸收这种气体，并且相互结合成为巨大的黑洞。在“大压缩”前的一刹那，所有黑洞很可能合并加归至时空点，甚至引发另一次大爆炸，宇宙再一次诞生。有些天文学家把这种宇宙称为“冲动的宇宙”。

如果宇宙是开放的话，情形将会更为有趣，因为有充裕的时间让很多怪异的现象产生。宇宙不断膨胀，物质变得愈来愈稀薄，在100万亿年之后便不能再产生新的星体，恒星亦因耗尽燃料而丧失光辉，宇宙开始变得黯淡无光。根据现时仍在发展阶段的“统一场论”，10年后的质子衰变开始上演。由于质子是构成星体的基本成分，质子衰变之后，宇宙只剩下伽玛射线、中微子、电子、正电子和黑洞。再过{100}年，连最巨大的黑洞也蒸发殆尽，最后整个宇宙只剩下电子和正电子，在仍旧不断膨胀的空间里闲**游离。）宇宙是闭合的还是开放的，这取决于宇宙物质的平均密度值（约10{-31}克／厘米3），它比临界值（5×10{-31}克／厘米3）要小，因此宇宙是开放的。但考虑到大量的暗物质，宁宙也可能是闭合的。假如宇宙是开放的，那么一般来说，恒星烧完之后，其结局有三种：白矮星、中子星和黑洞。这取决于恒星燃尽之后的剩余质量。

根据观测可知，宇宙中许多恒星已死亡了，但也有不少新生的恒星。形成新恒星的氢物质渐渐少了，死星就多于新产生的星。有人计算，100万亿年之后，所有恒星都进入晚期，星星不发光了，只是还发出些余热，并使自身温度不断下降，这时的生命就灭绝了。

宇宙物质的运动并未休止（生命只是物质运动的一种形式），据计算，任何恒星约过100万亿年都会与另一颗恒星接近一次。经过1亿亿年，一颗恒星会发生类似的接近100次。这样恒星周围的行星就会被撞出而流离失所。

两颗恒星相撞的机会也有，但机会较小。相撞时，一颗恒星的运动能量被另一颗恒星获取，而获取运动能量的恒星就会脱离星系的吸引逃离出去。这样的情况大约发生在100亿亿年后。这时，90％的恒星逃离星系，剩余者则形成一大黑洞。

新的粒子理论也同宇宙的结局密切相关。新理论告诉我们，原子核内的质子可能不是永恒的物质，它的寿命是1亿亿亿亿年。如果真是这样，经过1亿亿亿亿年后，只剩下几种基本料子和黑洞了。经过10{100}年后，连黑洞也“蒸发”干净，就剩下几种粒子了。

这就是宇宙的结局。也就在这时，宇宙的收缩开始了。

当然，这还不是唯一的结论，还有别的理论描述字宙的命运。宇宙的归宿，正如爱因斯坦所说的，“像一团巨大的永恒的谜出现在我们的面前”。

宇宙可能存在未知光源

日本天文学家最近发表一份报告称，观测到了90％以上的恒星系发出的光。该报告称，他们观测到的宇宙中恒星系光的总量仅相当于卫星等其他手段观测到的宇宙亮度的1／2或1／3，这说明宇宙中可能还存在着未知的光源。科学家们认为，这些未知光可能来自未知粒子的分解，也可能是由宇宙诞生初期的未知现象所产生的。

宇宙中最古老光线

一颗用于探侧宇宙中最古老光线的航天器，从美国肯尼迪航天中心发射升空。这一探测器拍摄到的照片将帮助科学家研究宇宙的确切年龄、内容、形状以及宇宙的命运。

这一探测器名为“微波各向异性探测器”（MAP），价值9500万美元，可以捕捉大爆炸之后的余辉。科学家认为，宇宙起源于100亿至170亿年前的一场大爆炸，自此一直在膨胀。大爆炸后的余辉是宇宙中最古老的光线，又被称为“化石光”。

由于宇宙膨胀“拉长”了光线的波长，因此“化石光”以微波形态存在。通过捕捉大爆炸余辉，MAP将为科学家提供大爆炸发生40万年之后宇宙的图片。

字宙可能变成果冻状

欧洲一位物理学家指出，宇宙随时都可能变成一种果冻状，在这种状态下，所有的物质都会分解成一堆混乱的原子。

他说，“超对称性”理论认为，我们看到的每一个粒子都有一个较重的“影子伙伴”，后者与前者的属性相似，但并不完全一致。问题是宇宙在数十亿年前的“大爆炸”中诞生后，其温度的不断下降，可能使这些粒子运动的速度减慢并使它们变成果冻状。

他说，这种情况的出现将使宇宙蒙受灭顶之灾，因为它会阻断使物质结合在一起的能量。

任何已知的物理学法则都将不再起作用：光会停止传播；电也不再活动；组成宇宙及其“居民”的原子会分解。