宇(yu)宙的未来(lai) 整体把握

仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想象。从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：“遂古之初，谁传道之?上下未形，何由考之?……九天之际，安放安属?隅隈多有，谁知其数?天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里?”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破（参见“有关资料”部分）。本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢?宇宙的未来 资料目录

在讲演的(de)开头(tou)，作者就指出，预言将来是非常困难的(de)，预言宇宙的(de)将来尤其困难。虽(sui)然(ran)如此(ci)(ci)，科学(xue)家对此(ci)(ci)仍然(ran)满(man)怀信(xin)心。

课文(wen)第2段，作者却(que)话(hua)题一转，考察起预(yu)(yu)言(yan)的(de)(de)历史(shi)。提及预(yu)(yu)言(yan)，人们会不(bu)由自主地想(xiang)到(dao)古(gu)代的(de)(de)巫术(shu)。女巫用“毒药或火(huo)山溢出的(de)(de)气(qi)体(ti)”把自己“弄得精神(shen)恍(huang)惚”，不(bu)过是为(wei)了增加(jia)一点儿神(shen)秘色彩，“而真正的(de)(de)技(ji)巧在于解释(shi)”。近(jin)代宗教预(yu)(yu)言(yan)也是这样(yang)(yang)，不(bu)断(duan)用新的(de)(de)解释(shi)来掩饰预(yu)(yu)言(yan)的(de)(de)失败，如(ru)“首(shou)先要(yao)数出获(huo)救者名单”等。那(nei)么，科(ke)学家(jia)(jia)的(de)(de)预(yu)(yu)言(yan)是不(bu)是也像古(gu)代的(de)(de)预(yu)(yu)言(yan)家(jia)(jia)一样(yang)(yang)是一时的(de)(de)“骗(pian)术(shu)”呢?作者指出，“科(ke)学预(yu)(yu)言(yan)也许并不(bu)比(bi)(bi)那(nei)些(xie)巫师或预(yu)(yu)言(yan)家(jia)(jia)的(de)(de)更可靠些(xie)”，比(bi)(bi)如(ru)对天气(qi)预(yu)(yu)报(bao)、对“极端(duan)条件下物(wu)体(ti)的(de)(de)精确的(de)(de)定律”，以及对大脑的(de)(de)工作机制(zhi)等，都还缺乏(fa)准确的(de)(de)判(pan)断(duan)。但(dan)是，“宇宙在非常大的(de)(de)尺度(du)下的(de)(de)未来”，还是可以预(yu)(yu)言(yan)的(de)(de)。

宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)中的(de)(de)局部运动也许会(hui)出现(xian)混沌(dun)状态(tai)，但宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)在大(da)尺(chi)度上(shang)是(shi)可以(yi)预(yu)测的(de)(de)。宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)正在高速(su)膨胀(zhang)，其他星系正在飞速(su)离我们远(yuan)去。宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)微波背景(jing)(jing)辐射证明了宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)膨胀(zhang)大(da)体上(shang)“是(shi)平(ping)滑的(de)(de)而(er)非(fei)混沌(dun)的(de)(de)”，因为如(ru)果宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)膨胀(zhang)率和平(ping)均密度不均匀，来(lai)自宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)各个方(fang)向的(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)微波背景(jing)(jing)辐射温度就(jiu)不会(hui)如(ru)此一致。“这表明，宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)行为在非(fei)常大(da)尺(chi)度下(xia)是(shi)简单的(de)(de)，而(er)不是(shi)混沌(dun)的(de)(de)。因此我们可以(yi)预(yu)言宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)遥远(yuan)的(de)(de)未来(lai)。”

从目前的(de)(de)情(qing)况看，宇宙中星系之间的(de)(de)距离在(zai)增大，但是星系之间的(de)(de)引(yin)力吸引(yin)有(you)可(ke)能降低膨胀率。“如果宇宙的(de)(de)密(mi)度(du)大于某个(ge)临界值(zhi)，引(yin)力吸引(yin)将(jiang)最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩(suo)。宇宙就会坍缩(suo)到一个(ge)大挤(ji)(ji)压。”“大挤(ji)(ji)压”和(he)“大爆炸”前的(de)(de)状(zhuang)态相似，“具有(you)无限密(mi)度(du)”，“物理定律在(zai)这(zhei)种状(zhuang)态下失效(xiao)”。

这样，预言宇(yu)宙的未来，“关键问题在于：平均密度(du)是(shi)(shi)多少(shao)?如果它比(bi)临(lin)界(jie)值小，宇(yu)宙就(jiu)将永(yong)远膨胀。但是(shi)(shi)如果它比(bi)临(lin)界(jie)值大，宇(yu)宙就(jiu)会坍缩”。

但是，计算宇宙的平均密度并不容易。把我们现在能看到的恒星质量加起来，还不到临界值的百分之一；即使加上“气体云的质量”，最多达到临界值的百分之一。但是，我们能不能据此得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢?还不能。因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉眼看不见，不能直接观测到。黑洞就是这类暗物质，它是超大恒星死亡的产物。霍金对黑洞的解释是：“空间—时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。”(见《时间简史》一书所附《小辞典》)我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在：能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。　宇宙的未来 资料目录

作者(zhe)(zhe)指(zhi)出，根据现在(zai)(zai)的(de)(de)观(guan)测研究，将这些暗物质估算在(zai)(zai)内，“仍然只达(da)到要使(shi)宇(yu)宙重新坍缩的(de)(de)临界(jie)质量(liang)的(de)(de)百分之十左右”。于是有人择原理和暴涨理论(lun)为之说，前者(zhe)(zhe)假(jia)设有多(duo)个(ge)宇(yu)宙共存，而(er)我(wo)们所(suo)能理解(jie)的(de)(de)只是身(shen)处其中的(de)(de)一(yi)个(ge)；后(hou)者(zhe)(zhe)认为宇(yu)宙可能采取一(yi)种(zhong)非(fei)常规的(de)(de)方式突变(bian)，从一(yi)个(ge)微小的(de)(de)尺度很快达(da)到临界(jie)状态(tai)。

宇(yu)宙的未来(lai)归根(gen)到底(di)，宇(yu)宙的未来(lai)只有两种(zhong)命运：继续膨胀(zhang)，或可能收缩。这取决于宇(yu)宙现有的密度，所(suo)(suo)以，科学家在没有称算出宇(yu)宙的重量之(zhi)前(qian)，不得不承认“宇(yu)宙实际上(shang)是(shi)处在刀锋上(shang)”，所(suo)(suo)以要继承巫师(shi)或预言家的传统：“两方下赌注，以保万无一失。”