宇宙,字面上的意思,是所有的空間和所有的時間??臻g旅行已司空見慣,而時間旅行尚只存在于科幻故事中。那么真實的宇宙一一這樣一個看上去包羅萬象、亙古不變的世界,又有著怎樣的過去、現(xiàn)在和將來呢?
暴漲時代
宇宙的起源是一個永遠(yuǎn)無法解開的謎。根據(jù)現(xiàn)有研究,一般認(rèn)為宇宙是從一個點誕生的,在那之前,時間和空間都不存在,或者至少不是人們所熟知的樣子。從這里,宇宙經(jīng)歷了暴漲,也就是“宇宙大爆炸”。在遠(yuǎn)小于一秒的時間內(nèi),從一個原子大小急劇暴漲到一個網(wǎng)球大小,按比例看,這大致相當(dāng)于一個網(wǎng)球膨脹到地球大小。關(guān)于引發(fā)暴漲的具體力量,至今科學(xué)上還沒有得到公認(rèn)的解釋。
那時的宇宙是混沌的,溫度和密度極高,我們常見的物質(zhì)還沒有出現(xiàn)。
元素時代
元素是組成我們身邊萬物的最基本物質(zhì),但元素可不是隨隨便便就能產(chǎn)生的。
隨著宇宙暴漲的繼續(xù),宇宙的體積飛速增長,溫度和密度同步下降,組成原子的基本材料,如電子、質(zhì)子、中子等基本粒子相繼出現(xiàn)。單個的質(zhì)子便是氫原子核——氫也是宇宙中出現(xiàn)的第一種元素。
由于溫度依然極高,充滿基本粒子的熱湯般的宇宙開始進(jìn)行核聚變反應(yīng),四個氫原子核組成一個氦原子核,同時釋放出巨大的能量,這與當(dāng)下太陽內(nèi)部的核反應(yīng)是類似的。遍及整個宇宙的波瀾壯闊的核聚變只進(jìn)行了很短時間,據(jù)推算可能只有十分鐘左右,但全宇宙中有大約四分之一質(zhì)量的氫轉(zhuǎn)化成了氦,以及極少量的鋰。它們共同構(gòu)成了宇宙最初的元素。
群星時代
宇宙繼續(xù)膨脹,溫度已經(jīng)不足以支撐核聚變,世界安靜了下來。
這時,宇宙中的第一道光出現(xiàn)了。在此前的階段中,宇宙充滿了各種各樣的粒子,光線在其中被無數(shù)次反射、吸收,無法自由穿行。微觀層面上,溫度越低,粒子的運動速度越慢。當(dāng)溫度下降到足夠低,粒子中電子的速度慢得可以被質(zhì)子所俘獲時,原子方才出現(xiàn)。大量的電子、質(zhì)子和中子相互吸引、組合,形成原子,原子再形成分子,最終構(gòu)成物質(zhì)。當(dāng)空間中的粒子不再四散奔逃,空間瞬間澄清,宇宙也不再那么熱鬧,光線終于可以暢通無阻地穿行在宇宙空間。這時距離大爆炸開始已經(jīng)過去了大約30萬年。
星星也隨之出現(xiàn)了。宇宙中彌散的物質(zhì)在引力的作用下,逐漸凝聚成一團(tuán)團(tuán)的巨大氣體云,它們便是星星的“孵化器”。在其中密度較大的地方,氣體迅速向中心墜落,溫度升高,成為星星的“胚胎”。實際上,包括太陽在內(nèi),夜空中發(fā)光的恒星都是一個個的“大氣球”,借助內(nèi)部極大的壓力和極高的溫度,發(fā)生聚變反應(yīng),將氫轉(zhuǎn)化為從氦到鐵的一系列重元素。這些巨大的“元素熔爐”在宇宙中熠熠生輝——在大爆炸結(jié)束幾億年后,它們逐漸點亮天空,成就了璀璨的群星時代。
在人類文明存在的時候,也就是大爆炸過去130多億年后的今天,我們何其幸運,仰望星空所看到的正是宇宙一生中轉(zhuǎn)瞬即逝的最美風(fēng)景。
殘骸時代
星星也有壽命。當(dāng)恒星中的聚變反應(yīng)原料被消耗殆盡,恒星便走向了壽命的終點。
根據(jù)質(zhì)量的不同,恒星的命運是不同的。質(zhì)量較小的恒星外殼膨脹,成為紅巨星,最終外層物質(zhì)安靜消散,留下一顆體積通常只有地球般大?。苊芏葮O高的白矮星。白矮星表面溫度極高,但由于沒有熱源,會慢慢冷卻,最終變成不再發(fā)光發(fā)熱的黑矮星。質(zhì)量較大的恒星成為紅巨星后,將有一場絢爛的告別演出,以超新星爆炸結(jié)束自己的一生,產(chǎn)生比鐵更重的元素,并留下一顆快速旋轉(zhuǎn)的中子星或黑洞。中子星的密度比白矮星更勝一籌,一顆地球大小的白矮星倘若被壓縮成中子星,直徑不會超過30千米。
隨著一批批恒星的誕生\死亡,宇宙中可用作恒星原材料的氣體也越來越少,在大約數(shù)萬億年后,宇宙中最后一顆恒星也終將熄滅,只剩下殘骸飄浮在黑暗當(dāng)中。白矮星之間偶爾的相撞,可能在短時間內(nèi)重新點燃核聚變反應(yīng),為彼時寂靜黑暗的宇宙帶來一絲微光。
如果那時人類或其他智慧生命依然存在,將不得不收縮在恒星殘骸周圍,努力收集越來越少的能量。
宇宙的命運在這里可能存在岔路。目前為止,人們還不知道宇宙的總質(zhì)量是多少。如果總質(zhì)量高于某個定值,萬有引力最終將戰(zhàn)勝引發(fā)暴漲的神秘力量,物質(zhì)將重新匯聚,宇宙將重新坍縮,消亡于一點,如同大爆炸的反演。如果總質(zhì)量沒那么大——這也是現(xiàn)有研究所認(rèn)為的——引力將難以與那個神秘力量抗衡,宇宙會永遠(yuǎn)膨脹下去,進(jìn)入黑洞時代。
黑洞時代
經(jīng)過比殘骸時代還要久得多的漫長歲月,恒星的殘骸相互吸引、合并,白矮星、中子星,乃至所有可見的物質(zhì),最終都將落入黑洞,宇宙的黑洞時代到來了。
那時的宇宙略顯單調(diào),只有大大小小的黑洞悄無聲息地飄浮著。偶爾黑洞間發(fā)生合并,形成的引力波穿過幾十億光年的空間,成了宇宙中不多的漣漪。
如果那時還存在智慧生命的話,想必已經(jīng)進(jìn)化成了我們無法想象的樣子。也許他們可以利用黑洞旋轉(zhuǎn)的能量,頑強(qiáng)地延續(xù)文明,在黑洞周圍建立最后的家園。
黑喑時代
黑洞也有壽命??茖W(xué)家霍金預(yù)言:黑洞周圍存在一種輻射,能將黑洞的質(zhì)量以能量的形式,一點點釋放到宇宙空間。隨著能量的耗散,黑洞的體積漸漸變小,最終將完全蒸發(fā)殆盡。當(dāng)然,黑洞蒸發(fā)得很慢,最大的黑洞大約需要10到10年(10后面跟著100個零)才能蒸發(fā)完畢。那將是一個空曠冷寂的世界,所有的實體物質(zhì)都已不復(fù)存在,只有偶爾劃過的微光述說著宇宙曾經(jīng)的輝煌。
不過,那已經(jīng)是非常非常非常遙遠(yuǎn)的未來了!