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    宇宙的未來 整體把握

    [移動版] 佚名

    宇宙的未來 整體把握

    仰望燦爛的星空,我們會肅然起敬,產生無窮無盡的聯想和想象。從古到今,人們對于宇宙的猜測和探索從來也沒有停止過。如屈原在《天問》里就發出了一系列的探問:“遂古之初,誰傳道之?上下未形,何由考之?……九天之際,安放安屬?隅隈多有,誰知其數?天何所沓?十二焉分?日月安屬?列星安陳?出自湯谷,次于蒙汜,自明及晦,所行幾里?”中國古代的宇宙學有渾天說、蓋天說、宣夜說等,西方有日心說、地心說等。然而直到20世紀誕生現代宇宙學,人們對宇宙的認識才有了根本性的突破(參見“有關資料”部分)。本文作者是當代著名的理論物理學家,他以“宇宙的未來”這樣玄而又玄的話題在劍橋大學作講演,對我們認識宇宙有哪些啟示呢?宇宙的未來 資料目錄

    在講演的開頭,作者就指出,預言將來是非常困難的,預言宇宙的將來尤其困難。雖然如此,科學家對此仍然滿懷信心。

    課文第2段,作者卻話題一轉,考察起預言的歷史。提及預言,人們會不由自主地想到古代的巫術。女巫用“毒藥或火山溢出的氣體”把自己“弄得精神恍惚”,不過是為了增加一點兒神秘色彩,“而真正的技巧在于解釋”。近代宗教預言也是這樣,不斷用新的解釋來掩飾預言的失敗,如“首先要數出獲救者名單”等。那么,科學家的預言是不是也像古代的預言家一樣是一時的“騙術”呢?作者指出,“科學預言也許并不比那些巫師或預言家的更可靠些”,比如對天氣預報、對“極端條件下物體的精確的定律”,以及對大腦的工作機制等,都還缺乏準確的判斷。但是,“宇宙在非常大的尺度下的未來”,還是可以預言的。

    宇宙中的局部運動也許會出現混沌狀態,但宇宙在大尺度上是可以預測的。宇宙正在高速膨脹,其他星系正在飛速離我們遠去。宇宙微波背景輻射證明了宇宙的膨脹大體上“是平滑的而非混沌的”,因為如果宇宙的膨脹率和平均密度不均勻,來自宇宙各個方向的宇宙微波背景輻射溫度就不會如此一致�!斑@表明,宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的,而不是混沌的。因此我們可以預言宇宙遙遠的未來�!�

    從目前的情況看,宇宙中星系之間的距離在增大,但是星系之間的引力吸引有可能降低膨脹率�!叭绻钪娴拿芏却笥谀硞€臨界值,引力吸引將最終使膨脹停止并使宇宙開始重新收縮。宇宙就會坍縮到一個大擠壓�!薄按髷D壓”和“大爆炸”前的狀態相似,“具有無限密度”,“物理定律在這種狀態下失效”。

    這樣,預言宇宙的未來,“關鍵問題在于:平均密度是多少?如果它比臨界值小,宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大,宇宙就會坍縮”。

    但是,計算宇宙的平均密度并不容易。把我們現在能看到的恒星質量加起來,還不到臨界值的百分之一;即使加上“氣體云的質量”,最多達到臨界值的百分之一。但是,我們能不能據此得出宇宙將永遠膨脹下去的結論呢?還不能。因為宇宙中還存在許多暗物質,這些暗物質我們肉眼看不見,不能直接觀測到。黑洞就是這類暗物質,它是超大恒星死亡的產物�;艚饘诙吹慕忉屖牵骸翱臻g—時間的一個區域,因為那兒的引力是如此之強,以至于任何東西甚至光都不能從該處逃逸出來�!�(見《時間簡史》一書所附《小辭典》)我們雖然看不見黑洞的存在,但可以通過觀察螺旋星系和星系團來判斷它們的存在:能使大質量的星系或星系團繞之旋轉的東西,其質量一定比這些星系和星系團大得多�!�宇宙的未來 資料目錄

    作者指出,根據現在的觀測研究,將這些暗物質估算在內,“仍然只達到要使宇宙重新坍縮的臨界質量的百分之十左右”。于是有人擇原理和暴漲理論為之說,前者假設有多個宇宙共存,而我們所能理解的只是身處其中的一個;后者認為宇宙可能采取一種非常規的方式突變,從一個微小的尺度很快達到臨界狀態。

    宇宙的未來歸根到底,宇宙的未來只有兩種命運:繼續膨脹,或可能收縮。這取決于宇宙現有的密度,所以,科學家在沒有稱算出宇宙的重量之前,不得不承認“宇宙實際上是處在刀鋒上”,所以要繼承巫師或預言家的傳統:“兩方下賭注,以保萬無一失�!�

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