量子物理学原理指出，即便是“完全的”真空中也存在着能量。 幽灵暗能量将撕裂并毁灭宇宙中的一切  首先，幽灵暗能量将开始撕裂星系  随后，恒星和行星将会被撕碎 “大转变”与“终极生态灾难” 然而这一切都在20世纪末的一天被彻底改变了。在1998年，两个相互竞争的独立研究小组先后宣布了一项惊人结果：宇宙的膨胀正在加速。 这种现象是难以解释的。正常的物质和能量不可能造成这种情况的出现。这是人类首次接触到一类全新的能量形式——被称为“暗能量”(dark energy)存在的线索，其行为特征与宇宙中任何其他东西都完全不同。 暗能量正在撕裂整个宇宙。科学家们到目前为止仍然未能理解暗能量究竟是什么东西，但他们已经可以判定，整个宇宙中大约70%的能量属于暗能量，并且这一数字每天都在增加。 暗能量的存在意味着宇宙的终极命运并非由其内部所含的“充填物”来决定。相反，暗能量控制了宇宙的前途，它让宇宙不断加速膨胀。面对这样的情况，“大塌缩” 的前景已经变得非常不可能。但这也并不意味着“大冻结”是无法避免的。这其中还存在着其他的可能性。其中的一项理论并非源自宇宙学研究领域，而是来自亚原 子粒子研究领域。 美国作家库尔特·冯内古特(Kurt Vonnegut)在其经典科幻小说《猫的摇篮》(Cat's Cradle)一书中设想了一种新的水冰形式，叫做“冰-9”(ice-nine)，它的凝结温度不是0摄氏度，而是46摄氏度。当一颗“冰-9”晶体被丢进一杯水里，这颗晶体周围的水分子便立即开始转变为与“冰-9”相同的结构，因为前者的结构拥有更低的能级。 随后这些新形成的“冰-9”分子又开始对其周围的其他水分子产生同样的作用——在一瞬间，失控的链式反应已经将整杯水全部变为“冰-9”成分——它也可以瞬间将整个地球上所有海洋中的水体全部变成“冰-9”。 同样的情况在现实中使用正常的冰和正常的水也会发生。如果你使用非常纯净的水，将其倒入一只非常干净的玻璃杯中，然后将其降温到刚好低于零度的水平。此时杯 中的水体将处于过冷却状态：尽管水温已经跌破凝结温度，但水体依旧保持液态。这是由于水体非常纯净，杯子内壁也非常光滑，完全没有瑕疵，冰无法找到开始凝 结的地点。但如果此时你将一颗小冰粒扔进杯子里，这杯水就将迅速凝固——就像“冰-9”产生的效应那样。 这里讨论的“冰-9”和过冷却水当然不会对宇宙的命运产生什么影响。但空间之中可能会上演相似的情形。 量子物理学原理指出，即便在完全的真空之中实际上也存在非常少量的能量。但可能还存在另外一种类型的真空，其所包含的能量更低。如果这一想法正确，那么我们的整个宇宙就像是那一杯处于过冷却状态的水。它一直存在着，直到有一颗能级更低的“小冰晶”出现。 幸运的是，我们目前还尚未观测到这类“小冰晶”存在的迹象。但同时不幸的是，量子物理学同时也指出，如果一种更低能级的真空状态是可能的，那么这种真空将无法避免的在某个时刻，于宇宙的某处出现。 如果发生了这种情况，就像一颗“冰-9” 被丢进了宇宙这杯水里——新的，能级更低的真空将会把其周围“旧的真空”转变为与它一样的“新的真空”。这颗“小冰晶”造成的影响将以接近光速的速度扩散 开来，因此我们将永远无法预见到它的到来(有没有让你想到大刘《三体》里的二维化？)。一旦转变完成，一切都将变得极为不同。 一些基本粒子，如电子与夸克的性质将变得完全不同，从而彻底改写化学定律，甚至可能导致原子无法形成。在这一“大转变”中，人类，行星，甚至是恒星本身都将被彻底摧毁。在一篇发表于1980年的论文中，物理学家悉尼·科尔曼(Sidney Coleman)和弗兰克·卢西亚(Frank de Luccia)将这一前景称为“终极生态灾难”(the ultimate ecological catastrophe)。 更为雪上加霜的是，在“大转变”之后，暗能量的表现形式可能将变得有所不同。与此前导致宇宙不断加速膨胀不同，此时的暗能量可能将转而导致宇宙不断收缩，并最终迎来“大塌缩”。  我们能够逃离这样的命运吗？  目前的理论认为，新生的宇宙曾经经历过极其迅速的膨胀，即所谓的“暴涨”理论  大爆炸：宇宙的开端  暴涨理论认为我们所处的宇宙仅仅是所谓“多重宇宙”中的一个，并且存在着一个永恒膨胀的“背景”，它在不断制造出像我们所处的宇宙这样的新的“宇宙气泡”。 “大撕裂”与“幽灵暗能量” 另外还有第四可能的情形，在这种情形中暗能量仍然居于中心位置。不过这一理论给出的前景是高度揣测性的，因而可能性非常低，但即便如此仍然不能予以完全的排除。该理论的中心思想是：暗能量很有可能比我们目前所想象的更加强大，它甚至可以凭借一己之力直接造成宇宙的终结，而根本不需要经过什么“大转变”、“大冻结”或是“大塌缩”。 暗能量具有一种非常奇特的性质。随着宇宙膨胀，它的密度不会发生变化。这就意味着随着时间推移，宇宙中正在产生越来越多的暗能量，从而能够跟上宇宙不断膨胀的空间并保持其密度的不变。这种情况非常不同寻常，但并未打破任何的物理学定律。 然而情况还可以变得更加诡异——如果暗能量的密度随着宇宙的膨胀而增加，情况将会如何？换句话说，如果宇宙中暗能量的增加速度超过了宇宙本身的膨胀速度，那将会如何？ 这个问题是由美国新罕布什尔州达特茅斯学院的罗伯特·查得威尔(Robert Caldwell)提出来的。他将其称为“幽灵暗能量”(phantom dark energy)，它将引导宇宙走向一条诡异的命运之路。 如果所谓的“幽灵暗能量”真的存在，那么“黑暗终将胜利”——正如电影《星球大战》中警告我们的那样。 目前，宇宙中暗能量的密度还非常低，远低于地球上物质的密度水平，甚至是银河系中物质的密度水平。但随着时间的推移，这种“幽灵暗能量”将会持续累积并最终撕裂宇宙。 在一篇2003年发表的论文中，查得威尔和他的同事们构建出了一套他们称之为“宇宙末日”(cosmic doomsday)的理论。其核心内容是：一旦“幽灵暗能量”的密度超过宇宙中的某一个物体，这个物体就将被撕裂。 这也就意味着，“幽灵暗能量”将首先撕裂银河系，其中的恒星将散落各处。随后密度更高的太阳系将会被撕裂，因为此时暗能量将物质撕裂开的力量已经超过了太阳引力场对地球和其他公转天体的牵引作用。 紧接着，在短短几分钟内，地球将会被撕裂。再然后，原子将被粉碎，最终，整个宇宙将会被撕碎。查得威尔将这种前景称为“大撕裂”(the Big Rip)。 查尔维尔自己也承认，他的“大撕裂”理论看上去非常怪诞离奇，但这并不意味着它完全不可能发生。 有关幽灵暗能量的理论与一些基本宇宙理论之间存在存在冲突，比如一项基本的传统假设，即认为物质与能量的运动速度不可超越光速。因此我们有足够的理由拒绝相信这一理论。 基于我们对宇宙膨胀的观测以及粒子物理学的实验结果，宇宙的最终命运更有可能是“大冻结”，很有可能在那之后还会经历“大转变”以及一次终极的“大塌缩”。 逃离厄运的希望 这样的未来一片黑暗——亘古持久的冰冷空旷，随后在一次真空衰变中被终结，最终迎来终极塌缩，一切全部消失。有没有可能逃离这样的噩梦？抑或这是我们命中注定的末日？ 当然对于我们每个单独的个体而言，根本就没有必要去担心这样的事情。因为除了“大转变”的时间可能还难以预料之外，以上所讨论的这些事都是在亿万年之后才有可能发生的，因此对于我们而言，它们还“尚未成为”某种非常重要的问题。 另外，我们似乎也根本不必为人类的命运担忧。如果没有发生其他变故，经历如此久远的时间，光是遗传漂变效应就已经足以让我们的后代变得与今天的我们完全不同。那么退一万步说，那时候的某种“智慧生物”将能够逃离这样的毁灭命运吗？ 美国普林斯顿高等学术研究所的物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)在1979年发表的一篇经典论文中探讨过这个问题。在当时，戴森认为生命体可以通过对自身进行改造，从而在“大冻结”中幸存。戴森认为逃过“大冻结”要比经历可怕的“大塌缩”容易得多。 然 而时至今日，由于暗能量的发现，戴森对于这个问题的乐观情绪已经几乎完全消散了。对此他曾经发表过自己的观点：“如果宇宙正在加速膨胀，那可真是一个坏消 息。”加速的膨胀意味着我们将最终失去与绝大部分星系之间的联系，从而大大限制我们能够获取的能源数量。戴森表示：“从长远来看，这是一种非常糟糕的情 况。” 然而情况仍然可能发生变化。戴森指出：“我们目前仍然无法确定这样的膨胀是否将会一直持续下去，因为我们根本还不理解宇宙为何会加速膨胀。对此较为乐观的观点是，随着宇宙变得越来越大，这样的加速终将停滞。如果是那样，那么我们的未来将会明朗得多。” 可 是如果宇宙的膨胀并没有出现减速呢？或者说，如果有朝一日事情变的明朗，那就是“大转变”即将来临，那时候将会如何？对此，一些物理学家们给出了自己的解 决方案，但听上去完全就像是一群疯子科学家的设想：要想逃离宇宙终结的命运，那就在实验室里创建我们自己的黑洞，然后跳进去。 这些物理学家中的一位是美国麻省理工学院的阿兰·古斯(Alan Guth)，他是极早期宇宙研究方面的顶尖专家。古斯教授表示：“我无法确认物理学定律是否真的允许这样做。但如果这是可能的，那么这也将需要极高的，远远超出我们目前能够预见的技术水平。我们也将需要巨大的能量来创造黑洞并对其进行操控。” 阿兰表示，作为第一步，我们需要创造出一种密度极高的物质——它的密度需要高到几乎达到只差一点就会自行塌缩为黑洞的临界点。如果能够以恰当的方式实现这一步，并迅速清空该区域周围的其他物质，那么我们就有可能迫使这一空间区域发生快速膨胀。 事实上，此时你已经开始创造了一个全新的宇宙。随着该区域空间的膨胀，宇宙的边界将会收缩，形成一个扭曲的空间“气泡”，此时的“里面”要比“外面”更大。 古斯表示，这样的情景对于《神秘博士》(Doctor Who)的粉丝们可能并不陌生，这部科幻剧里面的TARDIS可能是对于他所提到的空间扭曲模式“相当精准的描述”。 最终，外部的世界完全收缩并消失，新生的宇宙将让我们得以逃脱“旧”宇宙中我们将要面临的所有厄运。 不过基于我们当前的认识水平，我们还远远无法确定这样做是否真的可行。古斯表示：“我必须指出，对于这一点我们还不甚清楚。我们目前还无法确定这样做是否真的可行。” 不过，古斯也指出，除此之外我们在面对宇宙的终结时或许还有着另外的一丝希望——对，只有一丝而已。 古斯是最早提出早期宇宙曾经在极短的时间内经历过一次极高速膨胀的科学家之一，这就是所谓的“宇宙暴涨”(inflation)。许多宇宙学家现在都相信暴涨理论是目前解释早期宇宙中各类现象的最佳理论。而古斯所说的那“一丝希望”正是基于重现这样的暴涨。 暴涨对于宇宙的命运有着奇妙的影响。该理论认为我们所处的宇宙仅仅是所谓“多重宇宙”(multiverse)中的一个，并且存在着一个永恒膨胀的“背景”，它在不断制造出像我们所处的宇宙这样的新的“宇宙气泡”。 古 斯表示：“如果情况的确如此，那么即便我们知道每一个单独的宇宙'气泡’最终将会死亡，但多重宇宙将会永生，在每一个新的'宇宙气泡’中都有新的生命被产 生出来。在这样的图景之中，多重宇宙作为一个整体是永恒的存在，至少在未来是永恒的，尽管单个的宇宙'气泡’们不断的诞生，然后死亡。” 卡夫卡的那句话也许说的很对，他说：“有很多希望，无限多的希望——但不是我们的。” |
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