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15亿年以后地球将耗尽最后一滴水

武向平:大家下午好,各位老师,各位同学,其实第一个报告一般都是叫跑龙套的,说的好听点是抛砖引玉的,其实真正的大家是下面的三位,这三位是真正的天体物理学的大家。他们将与各位分享非常精彩的很专业的报告,我今天给大家讲的是一个非常轻松的话题。特别是看到这么多小朋友在这,给大家讲一个认识我们的宇宙。

我们知道呢,每个人都想过宇宙,在你的脑子里都有一个宇宙,那么你们想象中的宇宙可能是什么样呢?也许你们想过宇宙是无限的,因为想到宇宙,宇宙就很大,所以第一个它可能无限的,有人想过宇宙可能是有母宇宙有子宇宙,我们是其中的一个宇宙;也有人想过我们是泡沫的宇宙,我们生活在其中一个泡泡里,我们到不了别的地方去;还有人想过我们是数字的宇宙,是科学家们构造出来的假的宇宙;有人想过我们是多维的宇宙,虽然我们生活在其中一个,你还能通过一个烟囱跑到另一个宇宙里去,这叫多维的宇宙;还有人想过镜像的宇宙,你在这里生活着,还有一个同样的你在那边生活着,这就是我们想象中的宇宙;大家还听过平行的宇宙,宇宙是平行的发展着,我们今天在这里生活,另一个你在那边也平行的生活着,这叫平行的宇宙,但是这些宇宙呢都是我们概念的宇宙。

无限宇宙示意图

子宇宙示意图

泡沫宇宙示意图

数字宇宙示意图

今天我跟老师们和同学们分享的一个宇宙呢 ,是真实的宇宙,是天文学家今天观测到的宇宙,是什么样子的。

首先我们看看,要介绍这个宇宙呢,就要有一个简历,要给宇宙写一份简历,你会给宇宙要列出一些大家要经常要填的表,比如说你叫什么名字啦?你年龄多大啦?有多高啦?家里几口人?你祖籍是哪儿等等,你会列出这样一张表,这叫宇宙的简历,我们来介绍一下宇宙,宇宙要填一份简历会怎么填?什么叫宇宙呢?宇是上下四方,宙是古往今来,这是新华字典里面定义的宇宙,这非常准确的反映宇宙的含义,那就是空间和时间。

所以我们讲的宇宙就是空间和时间,宇宙也有年龄,你要填它几岁了,宇宙今年年龄多大呢?是138亿岁,这个数字对我们在座的朋友们来讲特别的长,但是对于宇宙呢其实它很短,宇宙还是一个婴儿,它还正在长大,既然长大它就有大小,所以宇宙从爆炸的那一点,到今天它的尺度大概有多大呢,你可以列一个数字出来,这个数字一共有26位数,单位是米,前面几位数是天文学家测出来的,后面全是0是不准确的,这个数字呢大概就反应了今天宇宙的大小,不过这个数字还在变。

宇宙有大小,宇宙也有重量,大家就问你多重啦你是不是要减肥啦?那我们的宇宙也有重量,宇宙的重量不是拿体重的绝对值描述的,我们拿密度来描述,每单位立方厘米里面多少克物质来描述,这是它的密度。这个值非常非常小,0点后面你要数30个零才达到读数字的地步,417克/立方厘米,这个值比空气的密度低10的27次方,在座的小朋友大概不知道这个数,你就在1后面写27个零,把今天的空气密度除(1后面写27个0)以后,这就是今天的宇宙平均的物质密度。它非常非常的低,所以宇宙不是一个胖子,是一个瘦子,而且这个密度还在变,它不断的减肥,而且减肥得特别快,这是宇宙的体重大小。

同时宇宙也有家庭成员,就像同学们要填表要写家里有几口人。宇宙中的成员有两类,一类就像银河系这样的星系,宇宙中大约有1000亿个银河系,每一个银河系这样的星系又有恒星,大家看到天上有闪闪发光的星星,宇宙中星星有多少呢?每一个银河系这样的星系里,大概平均有1000亿颗星星,所以两个数字一乘呢,就是宇宙中整个星星的数目,它是1后面写22个零,所以这是宇宙中大概的星星的数量。

宇宙是怎么来的呢?宇宙的出生地在哪儿?其实在座的小朋友在幼儿园就听过这个名词,就是大爆炸,宇宙138亿年前发生大爆炸,这个大爆炸经过138亿年的演化,就看到了今天这美丽的宇宙。我们有了这些闪闪发光的星星,首先让我们感受一下这么大一个宇宙,26位数组成的巨大的宇宙,大概有多大?用人去比大概有多大?给我们大家一个直观的感受。我们知道,1米是我们最熟悉的距离,我们很多小朋友现在的大概高度是1米,我们都很熟悉,我们把这个尺度每次增加1000倍,一直增加到我们说的宇宙为止,大家可以数一数,我们增加了多少个1000倍,达到了我们的宇宙。

我们知道,1米乘1000就是1000米就是一公里,我们上海的高楼,就在我们浦东,被列在了(世界)第三位上,目前世界上最高的高楼才828米,人类正在要建的是1000米,所以人类在地面建的最高的建筑是一公里。一公里乘以1000就达到了1000公里,1000公里呢,你要画一个圆在我们的国土上就这么大,它仍然在我们中国的国土上,你还可以到达。

如果1000公里再乘以1000就是百万公里,地球和月球的距离是38万公里,乘以3,就是现在的百万公里,我们就离开了我们的地球。再乘1000,10亿公里是我们太阳系的大小,这里讲的都不是我们的宇宙,如果再乘1000就到1亿公里,这是一个非常大的一个数字了,这才进入到了太阳周围的几颗星星,可以看得见,再乘以1000我们就不再用公里表示了。如果用公里表示,这个数字太大了,于是我们用光年,就是光在一年走的距离,我们把它用作距离的单位。100光年就是刚才我们乘了1000,这个时候乘了6次的1000达到100光年,这时有更多的星星我们看得见了,围绕着太阳。如果我们再乘1000,进入到10万光年的时候,才进入到银河系,银河系大小的尺度,大概比10万光年大一点点,这就是我们的银河系。

但这仍然不是我们讲的宇宙,我们这个时候还要再把它增加1000倍,等一下就把银河系缩小1000倍,我们知道银河系就看不见了,就变成一个小点了,这个时候我们才进入了我们的宇宙,所以我们的银河系就是在这个图里最中心的小白点,那是我们的银河系,这里的每一个小点都是一个银河系。

我们知道我们的宇宙就是拿银河系这样的星系组成的,给大家的第一个感觉就是,所有宇宙当中的物质,就像组成银河系的物质不是均匀的。宇宙中像银河系这样的星系,不是到处都有的,有些时候它喜欢汇聚成一个集团,有些时候空空的什么都没有,这是宇宙中的第一感觉,物质不是均匀的,所有银河系这样的成员喜欢群居,喜欢抱成团聚在一起,就像我们上海是大城市一样,我们大家都喜欢到大城市来,所以很少有星星愿意在宇宙中孤零零呆着的。

我们要研究这么大的宇宙,借助的肯定是我们的设备,就是天文望远镜,而你眼睛所能看到的宇宙其实是非常非常有限的,一个人的眼睛再好,1.5(国际视力标准)的眼睛,你所看到所有的星星不过等价于这个小黄圈里,我们画了一个小圈圈,这是一个银河系大小的星系,这个小圈圈里的星星数,是你眼睛夜晚所能看到的星星数,所以你靠眼睛认识的宇宙是有限的,所以要靠仪器。

即使人们80年前发明了无线电,人们发射第一个无线电信号走了多远呢?仅仅走了小方块那么大一块,还没有走遍银河系,如果一个外星人想收我们人类主动发的信号的话,仅仅那个小方块范围内的恒星周围的行星系统,有生物的话才能收到,而这个信号并没有走遍银河系,所以主动认识有时是非常有限的,所以我们一般被动接受外面的这些光,这些光在宇宙中旅行了很多很多年到达我们。

我们再给大家一个直观的感觉,我们最熟悉夜晚的天空当然是月球,月球是晚上最大的天体,月球旁边画小小的红小方块,这个小方块用眼睛看几乎看不见任何东西,如果拿哈勃望远镜去看这个小方块,你会看到整个小方块里面有这么多星星。这些星星大部分还都是银河系这样的星系,所以很多的东西是要靠仪器去发现。天文学家不仅在平面上能看见,球面上能看见,还可以将每一个银河系这样星系距离全部都测出来,一直可以追踪到快接近第一颗恒星诞生的地方,我们叫宇宙第一缕曙光,我们几乎接近了那个边缘,现在大家正在为此而努力。

在这么大宇宙中我们常常很好奇,我们在哪里,我们人在宇宙中的位置是什么位置?我们经常问这样的问题,我们在哪呢?我们再从我们地球走出去,看看我们在哪,今天我们在上海,上海没有在中国的中心,我们没有感到很遗憾,上海仍然是非常发达的城市,最现代化的城市之一,我们虽然没有在中国的中心,但仍然感觉非常幸福,中国在地球的什么位置?在东方的位置上,也没有在地球中心,虽然我们知道地球是球形的,在表面上它没有中心,但我们作为东方大国,仍然感觉到非常自豪,我们看看地球在宇宙的什么位置呢?地球在太阳系第三个星球上,它也没有在太阳系的中心,事实上,地球是不能待在太阳系中心的,待在中心会被太阳烧死的,它也没有在很边缘的地方,边缘的地方太冷了,大概不适合人类生存。

太阳在银河系的位置在哪呢?太阳也没有在银河系的中心待着,它也在比较边缘的地方待着,银河系中心的位置是密度非常非常高的,看到现在我们大概有一个感觉,我们没有在宇宙的中心待着,把整个银河系这样的星系,放在宇宙中去看你会知道,你消失在茫茫宇宙中,你只是其中一个小点。我们只是感到在宇宙中非常非常普通,人类在宇宙中,我们离开了地球,可以进入太阳系,太阳系又可以进入银河系,银河系又可以进入几十个成员组成的星系群,这些星系群消失在茫茫宇宙中,你不过是其中一个小点。

所以人类在宇宙中没有任何特殊的位置。从这一点讲比较悲哀,从尺度上看,人类这么小小的体积,这样一个小小的地球,又生活在太阳系里,我们消失在茫茫宇宙中,从尺度上讲我们无足轻重,有没有地球,有没有太阳系,甚至有没有银河系,并不影响整个宇宙的发展。但是从另一个方面讲我们又很伟大,伟大之处在于我们人长这么小的小脑袋,从认识宇宙,认识宇宙的规律,从宇宙爆炸的那一点一直看到今天,知道宇宙怎么演化,能够预测出未来发展的规律,这一点人类又是非常非常伟大的。

讲了这么多宇宙的特点,像同学们,老师们有爱好一样,宇宙也有一个爱好,和人类一样,它喜欢运动。所有的宇宙天体是没有静止的,它都喜欢动。我们大家最能直接感受到的是地球的自转,地球24小时转一圈,在上海这个地方地球每小时会转1400公里,这是地球的自转在上海地区的速度,所以听报告一小时你走了1400公里,地球带着你自转走的;我们知道地球围绕太阳公转,转一圈365天,换算成速度它是每小时10万公里,在这听一小时报告你其实走了10万公里;在太阳系里走,太阳系本身不是静止的,它在银河系里也在转,它是每过2亿2500万年转一圈,如果换成速度的话是每小时87万公里,所以听一小时报告的时间,你在银河系里旅行了87万公里。

所以你觉得很自豪的,我们走得很快,我们总希望能够转一圈再回同一个地方来,但是在座每一位没有这样的机会,因为转一圈需要2亿2500万年,除非活到2亿多年,你才能转一圈回来,否则你永远转不了一圈回来。有趣的问题是,当太阳在银河系的这个位置呆的上一个时刻呢,是2亿2500万年前,那个时候地球没有人类的,是恐龙统治着地球,我跟大家开玩笑说,人类是不是还能转了一圈回来,我们是不知道的。再经过2亿2500万年以后,当太阳处在同一个位置的时候我们地球是不是还有人,这个答案其实不知道。

银河系本身它也不是静止的,它也在动,它和周围几十个成员里面组成一个新的家庭,更大的家庭在动,它的运动速度是每小时40万公里。整个这样一个大的家庭,在整个宇宙中也在动,相对于大爆炸的火球在动,它的速度是每小时226万公里,所以我们任何人在宇宙当中无时无刻不在动,只不过感觉不到它在动,任何一个人感觉到动那是很痛苦的事情,因为你的速度非常快,你已经不在地球上呆了。所以我们看看这个运动,地球会自转,地球围绕太阳公转,太阳在银河系公转,银河系也会运动,整个银河系处在宇宙中,整个宇宙都在膨胀,所以我们处在完全动态的图像中,整个宇宙在动,我们要想研究宇宙,我们不能跟着它动,我们要静下心来,才能认识我们的宇宙。

宇宙学是很大一门科学,大家一想到宇宙就很大,但是宇宙学同时是一门非常精密的科学。特别经过过去20年的努力,宇宙学现在已经发展成了非常精密的科学,后面毛淑德教授、何子山教授、戴子高教授,会分享宇宙当中丰富多彩的知识。我们会看到我们能非常精确的测量宇宙,现代宇宙学开始于89年前,哈勃发现了宇宙膨胀,它通过测量24个非常少量的围绕银河系的星系,发现宇宙是在膨胀的,就是所有的星系都离开我们远去。

1929年,哈勃发现宇宙膨胀

根据这样一个膨胀的现象,谁提出了大爆炸的概念呢?是一位叫伽莫夫的前苏联物理学家,他的推论非常简单,既然通过哈勃望远镜看所有星系都在往外面跑,只要时间每倒推往前面走一步,空间尺度就会缩短一步,尺度就会小一步,再往前走一步,大家更靠近一步,直到有一天大家会全部靠在一点去,这是非常自然的推论。如果今天东西都在膨胀的话,如果大家在有限的时间都会汇聚在一点,这个时候按照时间发展的方向看过去这就是一个爆炸,所以他提出了大爆炸的概念。而且他做了重要的预言:既然有大爆炸,就应该留下一个火球,这个火球随着宇宙的膨胀会冷却,但不管多冷,这个东西应该存在,你应该看见它。

大爆炸火球既然在138亿年前爆炸了,今天随着宇宙的膨胀,它慢慢变得很冷,那么它的温度多高,在哪可以看到它呢?伽莫夫在1956年预测到,大爆炸火球冷却到今天,它的温度非常非常低,我们在座的小朋友,大概不熟悉绝对温度,但熟悉摄氏温度,这是我们正常熟悉的温度,伽莫夫在1956年预测到大爆炸火球今天应该零下267度,非常非常冷,因为宇宙变得很大,这个火球温度变得非常非常低,在哪能看见呢?

眼睛是看不见的,眼睛只能看见可见光,你在哪能看见它呢?在你家电视机里可以看见它,怎么看呢?就是过去的老式电视机呀,不是用光纤也不是电缆插进去,而是拉杆天线拉出来,会收到电视台的信号,年龄稍微大一点的老师知道,当你家电视机没收到信号时就会有雪花噪音,这个雪花噪音1%的成分是大爆炸火球引起的,如果要想看大爆炸的火球只能通过你家电视机里看,不过大部分都不是,只有1%是。

Robert Wilson & Arno Penzias

真正的发现是在1956年,很多小学的小朋友都知道这个故事,两位工程师造了一个天线,他的目的是做一个非常好的接收机,接收机温度非常低,可以探非常灵敏的信号,结果一年观测下来发现这个天线总有一个噪音是消不掉的,各个方向探下来是都一样的,于是就写了一篇论文发表在《美国的天体物理学报》上,这个论文长度只有一页半纸,这个论文第一次让我们看到一个东西,那就是各个方向都有一个辐射。这个温度有多高呢?这个温度是摄氏零下270度,和伽莫夫的预言只差了3度,这是一个非常重要的发现,人们第一次看到大爆炸的火球,这个结果获得诺贝尔物理学奖。

目前这个温度是摄氏零下270度,各个方向都有,这个波段在眼睛是看不见的,它的峰值也就是最亮的地方在哪里呢?是1.8毫米,是一个非常非常短的波长,不是眼睛可以看见的,大爆炸的火球发现以后人们非常兴奋。宇宙在膨胀的证据哈勃给我们了,大爆炸火球我们也看见了,但是有一个东西不满意。

我们看看今天的宇宙,在天上看所有的东西,有星系大家喜欢群居抱成团,有的地方很空什么都没有,今天宇宙的物质不均匀,可大爆炸火球是均匀的,那两位工程师看到大爆炸的火球,是不论把天线指向任何一个天空,看到的是完全一样的辐射。大家有一个困惑,如果今天的宇宙有结构的,有星系的,是组成集团的,结果大爆炸火球是均匀的,均匀的东西经过138亿年的发展是永远均匀的,不能发展成不均匀,所以说大家想大爆炸火球应该有不均匀的东西,就是有种子,我们有种子才能产生出今天看到的宇宙中的结构,如果没有种子是不可能产生这样的东西。人们在大爆炸火球发现以后,试图找一个东西,在大爆炸火球上有没有银河系或者银河系组成的大结构的种子,找不到,这个故事就是错的。

于是人们开始寻找,经过27年的寻找,人们终于发现在大爆炸火球上,竟然真的还有一点温度的变化,在零下270度的上面,有十万分之一的温度变化,就是显示在那张图上,不过这个图的中间是银河系,把银河系去掉,你会发现有这样一个斑驳,不同颜色表示不同的温度,你会发现有十万分之一的温度的变化,当年这个图被叫做上帝之脸。

这是人类第一次看到的,虽然斑块很大,这毕竟是138亿年前,大爆炸火球上变化的东西,人们希望找到的东西,尽管每个斑块对应的根本不是一个银河系,它比银河系大了几千倍几万倍,但是人们毕竟看到了变化,于是这张图,获得了诺贝尔物理学奖,是我们第一次终于看到了变化的东西。当然人们不会满意一个分辨率这么差的东西,人们开始提高望远镜的分辨率,当然这是卫星观测,于是美国、欧洲都有卫星上天、做同样的观测,但灵敏度高了,分辨率也高了,现在人们可以给出一张非常完美的,大爆炸火球上的斑斑点点的温度的变化,温度的变化反应物质的变化,那里面有密度的变化,这就是我们的种子。

我们看到宇宙大爆炸,那些火球上的种子留下的痕迹,现在的卫星还有很多的南极的实验一直在做,还在做更清晰的观测,我们有了一个非常初始的,我们叫宇宙的初始条件,我们有了这个东西以后,是138亿年前的,我们可以把它当作种子,放到计算机里去,经过138亿年的发展,这些种子长成什么了?

我们都想看见,好吧,我们就来看一下,我们把它放到计算机里去,物质多的地方让万有引力将它吸引起来,物质稀的地方宇宙的膨胀将它拉开,经过138亿年以后我们来看看它发展成什么样了?在很早的时候,物质密度非常低,起伏非常小,随着宇宙的发展你会发现当物质多的地方,吸引力比较大,它吸引更多的物质,物质稀的地方,随着宇宙的膨胀会拉开,你发现时间在走,经过138亿年的演化,(有的地方)物质汇集起来了,有的地方空空的什么也没了,造就了这样一个宇宙,这个宇宙物理规律如此之简单,只有万有引力,再加上宇宙膨胀,但是这个尺度非常大,每一个小点都不对应一个银河系,对应的是几百甚至几千个银河系。

想看更仔细一点怎么办呢?把其中的一小块拿出来去看,就能看到一个银河系了,每个小点都是一个银河系,银河系有更多的恒星组成,几十几百个银河系汇聚起来组成更亮的斑块,我们叫星系的集团,就可以造出这些东西出来,这些结构就出来了,我们理解了宇宙从大爆炸的初始条件开始,经过非常简单的物理规律,就是万有引力,能形成我们今天看到的所有的东西。我们知道了宇宙的所有结构怎么来,物理规律我们也知道了,只有引力在起作用,这是非常了不起的事情。

今天宇宙在膨胀,现在是40(多个数量级),大家都很关心一个问题,宇宙将来怎么发展?宇宙138亿年开始膨胀,今天还在膨胀,那里面有物质,物质会产生引力,宇宙膨胀未来会怎么样呢?其实很容易想象,如果里面物质比较多,物质会产生万有引力,这个引力很强,将来宇宙会停止膨胀。相反,如果宇宙中物质没有那么多,就无法阻止宇宙膨胀,那宇宙就要永远膨胀下去,宇宙未来怎么膨胀?仅仅取决于一件事情,那就是宇宙中有多少物质。可以通过非常简便的计算,通过牛顿万有引力定律加运动学第二定律,就可以导出一个值出来,就可以知道宇宙的膨胀速度。

如果要问今天宇宙中需要多少物质,可以让宇宙将来停止膨胀,这是非常好算的,这个值是10的负29次方克每立方米,如果宇宙中的平均密度达到了这个值,宇宙就会停止膨胀。相反,如果宇宙物质没有达到这个值,宇宙就永远膨胀下去,这个值小到什么地步呢?下面黄框里写的是电子的质量,电子的质量10的负27次方克,而我们要求的这个值比电子的质量小了100倍,所以宇宙中只要每立方米有1%的电子,宇宙将来就要停止膨胀,这个值要求的非常不苛刻,我们容易达到。所以在很多年前,当我们做研究生的时候,我们相信宇宙将来是要停止膨胀是要收缩回来的。

可是今天结果相反,宇宙命运是什么样呢?其实有两种结局,物质多宇宙就要停止膨胀收缩回来,有人说宇宙是烧死的,虽然现在温度降温,但宇宙将来再汇聚起来的时候,温度仍然会升高,我们会被烧死的。如果宇宙中没有那么多物质,宇宙就要永远膨胀下去,我们就会被冻死。真正的结果怎么样,我们需要天文学家给出观测上的回答,我们可以数星星,我们问全宇宙中的所有星星加起来贡献的质量,能够让宇宙停止膨胀吗?

这个问题非常好回答,天文学家做了很多,我们在宇宙中画一块方形的体积,圆的体积,然后问密度是多少?等于10的负29次方每立方米每克吗?比它大吗?比它小吗?给出结论出来,天文学家做了这件事情,把全宇宙所有星星全部加起来,所贡献的密度仅仅达到了让宇宙停止膨胀值的千分之五,宇宙所有星星加起来远远不能阻止宇宙的膨胀,宇宙是要永远膨胀下去的,所以我们的星星的确太少了,如果宇宙中仅仅只有星星,那宇宙就要永远膨胀下去,因为它的质量占的比例实在太少。

那我们问的问题是,我们看到的物质就能代表真实的宇宙吗?你眼睛看到的星星,这些东西能代表宇宙真实物质吗?我经常给大家举一个例子是左边的图,我们看夜晚地球上的灯光,我们看到欧洲一片灯火辉煌,我们看到非洲几乎没有光,我们问灯光能代表人口的分布吗?你发现结论是不对的,你会发现欧洲只有7.4亿人,非洲有10亿人,非洲的夜晚几乎是黑的,但是欧洲的夜晚一片灯火辉煌,所以光是不能代表人的分布的。同样靠光是不能代表宇宙中物质分布的。

我们通过哈勃望远镜看到的是右边这张图,是最遥远的宇宙,我们常常问的是那些空的地方,没有发光的地方有物质吗?答案是有的,只是你看不见,不同的波段,我们的确看到不同的宇宙,我们从射电波段、红外波段、可见光、紫外光,看同一个目标的时候,我们看到不同的东西,我们就问哪种电磁波给你真实的物质?

而我们肉眼仅仅可以看到中间这张图,毛淑德教授会讲引力透镜怎么会得出暗物质分布的。

我们有很多动力学的、引力透镜的、热气体的观测证据证明,宇宙中大部分物质是不发光的,宇宙中发光的物质占16%,不发光的物质占到84%,一会儿听三位天文学家给我们分享下面的关于暗物质的故事。

我们知道发光占的比例只有很少比例,不发光的占了很大的比例,把两部分全部加起来,仅仅达到了能让宇宙停止膨胀值的27%,所以这就是我们所有的宇宙的物质密度,对整个和相对让宇宙膨胀的那个值比的话,占到的值,这个值很小。我们现在天文学家结论是,所有宇宙物质加起来不能阻止宇宙膨胀,所以宇宙会永远膨胀下去,所以结论就是我们会被冻死。这个结论大家会不太喜欢,越来越冷,不太喜欢,但是没有办法,这是事实,我们想永远地膨胀下去,我们还会被冻死。但是有一个问题,这个膨胀下去是匀速、加速的还是减速的?既然宇宙永远膨胀,我们没有办法阻止它,但是膨胀的速度要算出来,一个速度膨胀下去?膨胀的越来越快?还是膨胀的越来越慢?

在1988年的时候,有三位天文学家,带领三个研究小组,通过观测超新星的亮度,放在不同的宇宙距离上得到了重要的结论,得到结论是宇宙其实是加速膨胀的,膨胀的速度是越来越快的,我们结论是什么呢?宇宙是在膨胀的,永远停不下来,而且膨胀会越来越快,我们冻死的速度超乎你的想象,将来我们膨胀速度按指数膨胀的,这是灾难性的事情,这是宇宙的命运。听起来故事非常凄惨,但是我们人类命运恰恰不是冻死得反而是烧死的,因为我们是受局部环境控制。我们看看整个宇宙的命运啊,其实是闪亮登场一个爆炸出来一片光明,低调退出,慢慢的消退,就是通过膨胀温度慢慢的降下去,所以宇宙的命运就是这样的。开始是非常闪亮的出场人物,最后低调的退出,但事实上我们人类命运恰好相反,我们不是被冻死的,我们反而是被烧死的。

我们常常问,在这样一个宇宙大环境里面,地球或者地球和人类会受到什么样的影响?在座小朋友不知道,在座年龄大一点朋友会知道,2012年的时候有人说12月21日世界末日要来了,这就是和宇宙大环境有关系的,当然那个事情并没有发生。一会戴教授会跟大家分享伽玛射线暴,其实对宇宙影响最大的事情,第一个可能是伽玛射线暴。戴教授会讲得很详细,伽玛射线暴是一种能量,它在一秒钟内释放的能量,等于把太阳在一百亿年的能量,在一秒钟释放出来,如果银河系发生一次,这些能量照到地球上,所有生物都会被杀死,所以一会儿戴教授多讲讲,把故事讲的更玄一点。如果银河系没有发生伽玛射线暴,50亿年以后,太阳会把核能用尽的,太阳进行核反应烧着氢,氢烧完烧的氦,最后会死掉,50亿年太阳就会把核能烧完了。事实上等到28亿年的时候,烧氢的时候,太阳会膨胀,所以我们地球到28亿年的时候,现在有个数字模拟可以模拟出来到了它会烧起来。28亿年的时候,我们地球已经是火球了,已经不适合人类居住了,大概等不到50亿年我们就要离开地球了。

事实上还有一个重要的事情,我们知道生命是需要水的。地球上正好有水,如果把地球上所有水组合起来变成球,直径只有1384公里,如果水是守恒的,我们是非常幸运的,我们先不管污染不污染,这个水球守恒,我们有充足的水源,但是事实上水不是守恒的。不守恒的来源在于太阳,万物生长靠太阳,但最后也会死在太阳上,太阳每一亿年增加1%的亮度,它在烧氢在膨胀,1亿年增加1%的亮度,你可以做一个非常简单的计算,15亿年以后地球上一滴水也没有了。我们的地球就是右边这张图,我们海洋里水全部蒸发完了,所以要在15亿年内想一个办法,移民到外太空去,否则你在地球上没有办法生存。

好处是现在科技已经考虑这一步了,宇宙还有一个生态问题,我们知道我们地球上需要水,也需要生态,我们看到火星给我们的启示,我们知道火星和地球长得很像,我们常常叫姐妹星球,火星上曾经是有河流的,可以看到留下的痕迹,前一段刚好报道,这些河流也许沉积到下面变成了冰块,这是一个最新的故事,但是不论怎么样,火星上的河流为什么消失了,它发生了什么事,让这个生态不适合人类生存了,不可以有生命了,这对地球人类是非常好的启示,我们要研究这个东西。当然我们最熟悉的是小行星会撞地球,有人说6500万年前,一个小行星撞了地球导致恐龙灭绝了,这种事情在未来是可能会发生的,对地球构成威胁的小行星大概有1400个,而这些轨道跟地球有交集,我们对这些要有预警,地球在整个宇宙环境中大概会有灾难性的事件发生。从天文学家角度可以观测,也许可以去预防的。

我们当然不能活到15亿年以后,我们也不能活到100年以后,在座的任何一位很难活到100年以后,人类消失以后的地球诸位都看不见,你我都看不见,但画家画出来大概是这样子,谁能看到最后一刻,微笑到最后看到地球的命运呢?是这样一位居民,地球上最后一位居民不是我们,是它。

它能泡在100度的开水里洗澡,能在150度的高压锅里畅游也没事,在零下272度环境下能谈笑风生,在真空的环境下可以度假,在宇宙的辐射中可以游弋,这就是我们的水熊虫。这是去年的一篇科学论文,发表在很高端的杂志上,终于发现一个生物,这个生物可以存活很久很久,即使没有人也能存活,我给大家分享了关于宇宙的故事,这个故事是开场白,精彩都在后面,所以你们要在这儿待着,继续听下面精彩的故事。

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