宇宙的归宿

宇宙的归宿

宇宙最终的命运有两种：一种是永远膨胀下去，最终在无边的黑暗中慢慢死去；另一种是膨胀N年后，星系间停止分离并重新聚集，而宇宙将在一场异常可怕的大坍缩中死去，一切生命被毁灭，还原到“宇宙大爆炸”前的0.00000001秒。

宇宙的归宿一直是一个困扰人类的难题。除了科学家们在进行不断的研究，哲学家们也为此争论不休外，不同的宗教派别对此有不同的说法。今天，越来越多的证据显示宇宙起源于大爆炸，并且使人们对宇宙的过去了解得更为清楚，但是对于宇宙的未来，这个大多数人更为关注的问题，科学界仍然进展缓慢。若说宇宙是在爆炸中诞生，那它又会如何结束其生命呢？

不断膨胀的宇宙

当宇宙不断膨胀时，宇宙中所有物质的引力会导致出现一种减缓膨胀的倾向，如果这种引力足够强，那么膨胀将停止并开始收缩。如果这种引力不够强，那么膨胀将一直进行下去。

宇宙的命运到底会怎样呢？

要想知道这个问题的答案，最直接的方法就是称一下宇宙的重量，即测量所有星体、所有星系的质量，计算它们所产生的引力，然后与宇宙的膨胀率做一下比较。如果宇宙正以逃逸速度膨胀，正如火箭以逃逸速度离开地球一样，那么就不会有大坍缩发生。然而，由于没有人知道宇宙中究竟有多少物质，因此无法算出宇宙的重量。星体、星系是可见的，所以比较容易计算。尽管如此，自从20世纪30年代以来人们就知道宇宙中还存在一些看不见的物质——暗物质，正是这些暗物质的存在对人们计算宇宙的重量造成了很大的障碍。

大坍缩

随着大爆炸的产生，宇宙不断膨胀，而宇宙膨胀的过程中产生了宇宙中的各种物质，包括我们的地球和随之出现的人类以及人类文明。但是，宇宙并不是永远地膨胀下去，科学家认为，宇宙最后将停止膨胀，并由于星系重心吸引力作用向内部坍缩，使所有星系越聚越紧，最后形成一个紧密的物质团，从而摧毁宇宙中所有的生命，最终变回一个高度密集的点。

预言“宇宙大坍缩”结局的剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金教授

宇宙中的暗物质

科学家们对宇宙中各种星系的运动情况进行了精确测量。测量结果显示，所有星系中星云的运动速度几乎都不随半径而改变。宇宙的加速膨胀意味着真空中包含着大量能量。就算把当前能够观测到的宇宙结构，包括星系、星系团和超星系团等全加在一起所含能量也仅相当于真空能量的1/3。根据牛顿定律可知在星系周围的空间中存在着看不见的物质，即暗物质。

劳伦斯—伯克利实验室

在那些远离星系的空间中，用这种方法就无法探测到是否也有暗物质存在了。科学家们想到了另外一个方法，即测量宇宙的膨胀速度是否减慢以及减慢了多少。1995年，澳大利亚蒙特斯特罗姆观测台的年轻天文学家布莱恩·斯米特对此着手进行了研究。为了测量出宇宙膨胀的减慢速度，即所谓的减速参数，就要先看一看附近的宇宙并测量一下它的膨胀速率。然后，再对更远的宇宙做同样的事情，最后将两者作一个比较就可以了。与此同时，美国加利福尼亚劳伦斯—伯克利实验室的索尔·玻姆特领导的研究小组也在进行类似的研究工作。他们都在寻找一种Ia类型的超新星的爆发，爆发发生于一个老年恒星结束它的生命之时。Ia类型的超新星不仅非常亮，而且很容易计算出它们与地球的距离。只要测量出这些超新星与地球的距离，并测量出它们的退行速度，就可以知道宇宙在不同时期的膨胀速度了。

船帆座超新星

1998年，这两个研究小组都发现，宇宙的膨胀速度应当减慢很多或一点，这取决于宇宙中是否含有更多或更少的物质。更远的超新星与较近的相比应当显得比所期望的更亮，但它们事实上更暗，好像宇宙正在加速膨胀。最终，两个小组得出了相同的惊人结论，并同时宣布了他们的结果：宇宙正在加速膨胀。这一结果也暗示出宇宙中确实存在某种具有反引力效应的暗能量，它们迫使星系间更快地分离。由于宇宙微波背景辐射中的不均匀性同样暗示了暗能量是真实存在的，因此斯米特和玻姆特小组的结果就更令人信服。这一发现获得了美国《科学》杂志1998年的年度科学发现奖，这一结果使人们认识到，暗能量将对宇宙的未来产生巨大的影响。

一些美国科学家对宇宙未来的景象进行了预测。他们认为宇宙死亡和重生的循环是很可能的。当现在的人类文明消失，我们所处的星系死亡，甚至宇宙毁灭的时候，下一个宇宙的诞生和发展也许会重现我们过去、现在和未来的一切。或者当宇宙中出现某种完全不同的物质时，宇宙将以另一种完全不同的方式终结。目前，我们还无法预测宇宙的未来。作为宇宙学家，他们最关心宇宙的过去是什么样子。宇宙学作为一种实证科学，必须通过研究宇宙史留下的化石，并结合我们的物理知识，来推测过去。若不研究清楚过去，一些关键的细节无法确定，将来就很难预测。