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宇宙的最后三分钟




文/YE


2012年距离现在已经过去了9年,不过对于70后80后甚至是90后的人们来说依旧记忆犹新。因为这一年,身边时不时都会有人在讨论2012年12月21日是否将会发生重大灾难,成为世界末日。尽管最终玛雅预言没有变成现实,人类仍旧相安无事地生活在地球上,但相信在无数人的心目中,多少会有些许对世界末日的好奇与敬畏。

你想过世界末日的场景吗?宇宙将会在怎样的场景下走向末日?是遭遇小行星的撞击,还是遭遇彗星的撞击,亦或是银河系遭遇另一个星系的撞击?在《宇宙的最后三分钟》中,著名物理学家保罗·戴维斯将为你介绍关于宇宙未来的最新理论,带你破解宇宙终结之谜。

作者: [澳大利亚] 保罗·戴维斯
出版社: 湛庐文化/天津科学技术出版社
译者: 高晓鹰
出版时间: 2020-7

保罗·戴维斯带我们把目光聚焦到了三个方面:第一,为什么科学家们相信,宇宙一定会走向灭亡?第二,科学家们对于宇宙的灭亡,都有哪些猜想?第三,科学家们要怎么确定,宇宙最终会走向哪种灭亡?

不过在这之前,我们先来聊一聊本书的作者——保罗·戴维斯,澳大利亚阿德莱德大学物理学教授,世界著名物理学家,同时也是一位能用简洁生动的语言解释深奥科学概念的大师。他的研究内容包括黑洞、量子场论、宇宙的起源、意识的本质和生命的起源等。曾入选澳大利亚“十位最有创造性的人物”,并被《华盛顿邮报》誉为“大西洋两岸最好的科学家”。他曾尝试制造时间机器,哪怕只是“理论上的制造”,在他看来,在时间中到未来旅行是很容易的,将飞向未来的旅程又称之为“有限时间旅行”。也正是因为有这样一份对宇宙的狂热,才得以写出今天我们要讲述的这本宇宙学科普著作《宇宙的最后三分钟》。

全书共分为三个部分为我们打开了一幅神秘的宇宙画卷。

第一部分,
为什么科学家们相信,宇宙一定会走向灭亡?

宇宙的灭亡,听起来像是科幻小说才会谈到的场景。在我们以往的概念里,宇宙是亘古不灭的。可是,科学家们对于宇宙的研究越深入,就越发现,宇宙自身作为一个整体,必然会受到物理规律的制约,物理规律使得宇宙有自己的生命周期:会诞生、会演化,那么必然也会有灭亡。作者通过「奥尔伯斯悖论」和「冯·亥姆霍兹」这两个精彩的思想实验推断出,宇宙一定有终点。

第二部分,
科学家们对于宇宙的灭亡,都有哪些猜想?

【1】「热寂说」:今天的宇宙,它的诞生源自一场大爆,宇宙间运行的种种规律,也几乎都源自大爆炸时产生的影响。其中一个影响,就是宇宙还在不停地扩张,这不仅会使未来的宇宙会处处温度相同,还会导致最终温度就会越低,甚至会无限接近「绝对零度」。越接近这个温度,粒子的动能就越小,物质就会变得越不活跃。所以宇宙的扩张,会让宇宙更快地归于沉寂。

【2】「收缩说」:科学家们观察那些生命即将走到终点的恒星,发现这些星星会出现一个很神奇的现象,叫做「引力弹弓效应」。什么意思呢?例如当三颗恒星相吸引聚集的巨大能量时,其中两颗会将该能量输送到第三颗恒星上,而这个恒星会被完全踢出去,就像是弹弓上被射出的弹丸一样。这股能量极其巨大,这个恒星甚至有可能会被抛出星系,最终很有可能会被某个黑洞捕获。而那些没被抛出星系的恒星,会继续向着星系中心滑落,最终合并成巨大的黑洞。所以,在「引力弹弓效应」的影响下,恒星最后的终点,大概率会是成为某个黑洞的一部分如果宇宙中的黑洞越来越多、越来越大,那么「引力弹弓效应」又会进一步加强,又会有更多的恒星,向着这些黑洞滑落,这就会引发雪崩一般的连锁反应,最后的结果,就是宇宙从膨胀转向收缩,就像是把大爆炸倒着进行一遍,宇宙回归到那个密度无限大的点。

【3】「宇宙循环模型」:个别科学家认为我们这个宇宙,会陷入到这种先膨胀后收缩,再膨胀再收缩的无限循环中。我们这个宇宙的起点,也就是大爆炸开始时的那个点,也许就是从上一个宇宙收缩而来。我们的宇宙就像有几生几世的轮回一样,每一个新的循环,就像是从死亡中重生。新宇宙从上一个宇宙的死亡中诞生,演变出新的系统和结构,探索新的丰富多彩的世界,然后再一次收缩,直到走向毁灭。


第三部分:
科学家们要怎么确定,宇宙最终会走向哪种灭亡?

【1】在密度均匀的情况下,根据密度等于质量除以体积定律,就已经可以推测出宇宙到底有多大,进而估算宇宙的体积。那么决定宇宙命运的关键,就是宇宙的质量,科学家们利用引力理论推导计算出质量下限值,然而科学家们经过计算发现,这个密度并不高,如果宇宙只有这么多质量的话,那么我们身处的宇宙会一直膨胀下去,最终走向热寂。

【2】在密度不均匀的情况下,俄罗斯物理学家安德烈·林德提出了「宇宙气泡模型」。他认为在密度不均匀时我们的宇宙,是能被分成一个个小块的。每一块因为密度不同,所以其变化也不一样。就像是一个个气泡一样,有的气泡疯狂地膨胀,有的气泡不变大也不变小,有的气泡已经开始收缩了。

总的来说我认为这本书具有高度的推测性,虽然大多数观点都是基于目前最新的科学进展,但未来学不能跟其他科学研究相提并论。推测宇宙最终命运的诱惑是令人不可抗拒的,我想作者也正是本着这种开放的调查精神才书写下了这本书。我们之所以对宇宙的命运如此着迷,是因为它对人类命运及其后代的生存息息相关。不过我们也应该始终记住,科学家远未了解人类意识的本质,也不了解允许意识活动在宇宙遥远的未来继续存在下去所必需的物质条件,所以始终抱以敬畏之心静待宇宙神秘面纱的揭开吧。


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