大爆炸:时间的原点。如果有大爆炸之前,那么除非我们能发现大爆炸之前的某种信息,如果我们无法发现这样的信息,那么有或没有此前,就是一个信仰问题,不再是科学问题。宇宙物理学家们倾向于认为,至少对本宇宙有意义的时间,是从大爆炸开始的。宇宙物理学家借助超级计算机已经可以模拟自百亿年前——具体而言大约137亿年左右——宇宙自大爆炸以来的宏观演变。 图示:宇宙的纤维。每条细丝上都是无尽的星河 宇宙物理学家基本同意,时间开始于大约137亿年前的大爆炸。 一个近乎无限热,无限密集的奇点,发生了一次“大爆炸”,我们目前所在的整个可观察宇宙都从该点膨胀出来,并形成了如今我们已知的各个层级的物理定律,从量子力学到广义相对论以及牛顿力学等等。 这就是宇宙的“诞生”,和我们所知的时间的起始。 再去追问此前如何,则属于形而上学的问题,不再是宇宙物理学的问题。因为,已经没有了此前。早在1977年,著名物理学家诺奖得主史蒂文·温伯格,在他1977年写的畅销科普书《宇宙最初的三分钟》中就向大众宣布,宇宙物理学已经逼近创世最初的百分之一秒。 在最初的百分之一秒发生了许多奇怪的事情,这些问题到1980年,由另一位物理学家阿兰·古斯提出非同一般的暴胀假说给以解决。这些事情决定了如今这个宏观宇宙的许多关键性质,比如各向同性——即宇宙没有中心点,身处宇宙任何地方的观察者,都可以认为自己就是中心点——宇宙微波背景辐射的超级均匀分布等等。 所有这些奇怪的性质,都是在最初的10^-36秒到10^-32秒的刹那被量子暴胀所决定的。你看,宇宙物理学都已经逼近了近乎原点的地方了。 10^-36是多么微不足道,这么说吧,当前人类已知的可观察宇宙的长度大约为930亿光年,但一张普通厚度的纸,要是能对折103次,那么连整个宇宙都装不下这张纸呢,即2^103*(纸的原始厚度)>930亿光年。 现在让我们把930亿光年的长度类比为一秒钟的时间长度,那么10^-36秒的长度,就会比一张纸还要薄得多,因为10^-36秒,相当于2^-120秒呢,即相当于要把一张纸对折120次的厚度才是这里的一秒钟的长度呢。 而著名理论物理学家斯蒂芬·霍金,在其1988年出版的《时间简史》一书中进一步指出,即便时间不是从大爆炸开始的,在大爆炸之前还有存在另一个时间框架,但如今的我们已无法找到任何大爆炸之前的信息,这就意味着大爆炸之前无论发生了什么,都对我们毫无影响,那么它是否存在,就只有哲学上的意义,没有科学上的意义。直到我们观察到大爆炸之前,否则就应该视作其并不存在。 图示:我们可以猜想一种循环式的宇宙过程。大爆炸-膨胀-收缩-大爆炸,无限循环。但如果上一宇宙的任何信息无法影响下一次大爆炸,那么上一次大爆炸是否真的存在,就毫无意义。不过,现在的观察让宇宙物理学家们倾向认为,我们的宇宙很可能会无限的膨胀下去,没有收缩的时候,我们生逢其时,还能看到其他星系,再过数十亿年,如果还有智慧生命诞生在任何一个星系中,可能他们将无法看到任何别的星系,那时候他们可能会认为,自己的星系是唯一的星系,而自己就是宇宙的中心。 大爆炸的历程宇宙正在膨胀,所有的星系都越来越远离彼此。事实上,我们现在知道这种扩张正在加速越来越快。如果我们反向播放这种扩张的电影,我们会看到随着时间的推移宇宙变得越来越小,直到最终整个宇宙的物质和能量都集中在大约137亿年前的某个点上。 我们已经可以模拟这个过程,将它倒推到纳秒甚至更短的时间内,宇宙物理学家已经能够将本宇宙演化历程的主要事件逐一例举,不妨让我们看看,宇宙物理学家们的发现。
时间终极命运:时间会结束吗?我们的太阳逐渐变得更大,更热,更亮,地球可能会在大约10亿年后变得无法居住。在大约50亿年的时间里,我们的太阳有望变成一颗红巨星,之后它将逐渐缩小并变成一颗小而密的白矮星,并最终成为一颗黑暗的死黑矮星(如今宇宙中大约有100亿颗这样的星)。然而,宇宙的其他部分将继续扩张和演化。 鉴于目前对暗能量的了解,最可能的情况是宇宙将以指数级加速的速度永久扩张,最终将空间变为几乎完美的真空,这被称为大冻结。在一百万亿年或更长时间之后,宇宙将在非常接近绝对零度的温度下达到最大熵和热平衡状态,这个模型的含义是,尽管过去时间是有限的,但未来它可能是无限的,但任何变化在实际上都是不可能的,因此时间的概念也将就此变得毫无意义。 不过,有些物理学家不这么看,他们认为未来也不会是无限的,因为无限的时间会导致许多奇怪的悖论,比如在一个无限永恒的宇宙中,即使最不可能的事件最终也会发生,并且不仅会发生,而且会发生无数次。 根据物理学家拉斐尔·布索(Raphael Bousso)的观点,他已经和他的合作者们解决了这个问题,得出的结论是,时间最终将结束。在他们的模型中,时间的结束有五种可能性。 1、两种:时间有50%的可能性在37亿年内结束 2、另两种:时间有50%的可能性在33亿年内结束 3、第五种情况:这是最不可能的情况,未来的尺度非常短,它随时会在下一秒内结束。 在这个假设的情况下,时间的结束被设想为类似于外部观察者对陷入黑洞的物质系统的描述:一切都会逐渐减慢并最终停止。 好吧,希望不是第五种情况。 但如果你有啥心愿还没有完成的,就该去做了。 图示:别等,永远不会有恰好合适的时机。 |
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