你们可能不信,五一假期,我花了快3天时间,埋头读完了两本书,《宇宙的最后三分钟》和《穿越平行宇宙》,作者都是世界著名的物理学家。上学时候,我就喜欢读讲宇宙的书,别人都觉得奇怪,读这个有啥用?普通人看这种书,有啥想不开的?
就因为是普通人,是一介凡夫,有太多想不开的事儿,所以才应该看这样的书。
1. 这一切是怎么来的?
关于宇宙起源,咱们最常听说的当然就是大爆炸理论。
说是138亿年前,在一个混沌的、不知道是哪里的地方,出现了一个点。(所谓“奇点”)然后呢,这个点bang————地炸开了,不断膨胀,膨胀,再膨胀,就有了宇宙。
接下来的138亿年里,宇宙里形成了各种恒星、星系、诞生了太阳、地球,有了空间、时间。再后来,地球上有了生物,从单细胞生物,一直进化到现在会玩手机聊微信的人。你肯定想问,那个点,到底是一个怎么样的点?点的外头是什么?它炸之前发生了什么?霍金在演讲里也说过,讨论”奇点外头是啥”,超出了人类认知能力。因为,时间和空间是人类一切认知的前提,而在奇点之前,时间和空间都是不存在的。我觉得啊,霍金的意思可能是,连我这种智商的人都理解不了,在坐的各位就别折腾了。这就好比说,你让黄河里的一条鲤鱼,去理解什么是大气层,它也理解不了。因为水是鱼一切认知的前提,所有脱离水存在状态,它都没有办法理解。早在200多年前,德国科学家就提出了“宇宙膨胀”的猜想。那时候还没有什么先进的仪器和技术,他就是做了个思想实验,说白了就是凭脑补,推演出了这个结论。后来,天文学家哈勃观测到,所有星系都在离我们远去,而且远去的速度和距离成功正比,也就是说,离咱们越远的星系,远离的速度越快。(哈勃定律)这就证实了德国科学家的推测:宇宙不是无限大的,它是有边儿的,是在不断膨胀中的。但是,“一个点炸开了”这事儿,谁都没亲眼见过,科学家也只能猜想,脑补,推演。直到60年代,有一个重大发现,科学家在宇宙里测到了138亿年前bang————炸开的热辐射。(宇宙微波背景辐射)虽然你炸的时候我不在场,但我都测到你炸的能量了,那么大爆炸这个事,基本上就坐实了。
2. 一个细思极恐的地方
宇宙微波背景辐射,有个让人细思极恐的地方。
按理说啊,离爆炸点越近,测到的能量应该越大,离爆炸点越远,测到的能量应该越小。这就好比一个高压锅炸了,离高压锅5米的地方的能量,肯定比离高压锅50米远的地方强。但是,科学家测到的辐射温度,四面八方测都一样,分布非常均匀,差别可以忽略不计。似乎宇宙在暗示你,我是炸过,但我不是从一个点炸开的,而是无数个点在无限个方向同时炸。
大爆炸怎么可能发生在“所有地方”?!(这个疑点被称作“视界问题”)80年代,麻省理工学院的一个科学家,给大爆炸理论打了个补丁包。按照他的理论,宇宙不是像高压锅那样炸开的,而是在宇宙炸的初期,空间会以指数倍的形式极速膨胀(他管这个过程叫“暴胀”)。暴胀之后,宇宙会进入比较缓慢的膨胀,也就是咱们现在观测到的膨胀。暴胀从宇宙大爆炸后的10的负36次方秒,持续到10的负32次方秒,在这个时间段里,宇宙膨胀了10的26次方倍。作者打了个比方说,暴胀过程就像受精卵在娘胎里的发育,一开始的发育速度是惊人的,细胞从1个分裂到2个,2个到4个,4个到8个,8个到16个,指数级增长无数个。等细胞达到一定数量后,胚胎就会进入一个比较“从容不迫的增长”阶段。你身上所有的细胞,最初都来自那个受精卵细胞,所以,你的鼻子和脚趾头虽然离很远,但是它们细胞里的DNA都是一样的。这就解释了从宇宙各个方向测辐射温度都完全相同的“视界问题”。科学家还强调,暴胀没有停下来,它永远都在进行中。(永恒暴胀理论)哎?刚才不是说暴胀只发生在一瞬间么?怎么又说没有停下来?但是,在咱们宇宙之外,暴胀一直在发生,新的空间一直在被创造出来。
3. 平行宇宙里的另一个你
平行宇宙不是科幻作家拍脑袋想出来的,而是物理学家经过“科学脑补”,推演出来的。
我读的这本《穿越平行宇宙》的作者,是平行宇宙科研界的权威,在物理学界被成为“最接近费曼的人”。因为根据暴胀理论,永恒暴胀会创造出的无限个宇宙,只要遵循物理定律的事就一定会发生。他打了个比方说,好比你掷骰子,只要掷的次数足够多,那么就连最不可能的事也一定会发生。别说连续抛10次六点,只要掷的次数是“无限多”,连续抛出100次六点也是有概率发生的。所以,在无限次暴胀创造出的无限个平行宇宙中,一定存在一个宇宙,里面有一颗和地球一模一样的星球,上面生活着一个和你一模一样的人,经历了和你一模一样的人生。咱们的有生之年,没有人可以观测到任何一个平行宇宙。如果未来有一天,科学进步到可以观测到平行宇宙,那么只需要逐个排查10的10又118次方个宇宙,就能找到那个有“另一个你”的宇宙啦。
4. 这一切将会怎么结束?
关于宇宙末日,科学家们脑补了很多种可能性。
虽然众说纷纭,推演出了宇宙各种各样的死法,但有一点是达成共识的:宇宙不会永生,宇宙一定会死。而封闭系统里的热量,一定会不停地从温度高的地方向温度低的地方流动。流动着流动着,迟早有一天,宇宙的每个角落,温度都会变得一模一样,不会再发生任何物理活动,像一潭死水一样,归于沉寂,这就是宇宙的末日。“热寂”猜想是100多年前的事了,现在科学家更对宇宙探索更多后,又有了更加生动活泼的宇宙末日推演。一种猜想是,宇宙一直膨胀,膨胀到后面,宇宙里的温度会越来越低,无限接近绝对零度(零下273.15摄氏度)。这时候,所有粒子的动能会减弱,减弱,再减弱,直到崩塌,最终归于沉寂。科学家推测,原子崩塌的时间,大概是在10的34次方年之后。你肯定很担心,原子崩塌了,宇宙末日了,咱们的地球不就芭比Q了?太阳的寿命大概有100亿年,现在已经活了46亿年,活到中年了,最多还有五六十亿年的活头。太阳死的时候会膨胀到现在的100倍,直接把地球烤成一股仙气儿。人类要么在这之前早就逃去别的星了,不然就和太阳同归于尽呗,还能咋办。当然了,那时候的“人类”,还有没有现在的肉身作载体,都是一个未知数。一些科学家相信,由于引力的存在,宇宙不会一直扩张下去。他们观察发现,那些寿命走到头的恒星,会受到引力影响,向星系中心漂移。这个好理解哈,就像于困在一个漩涡里,你不使劲往外游,肯定会被卷到漩涡中心去的。它在漂移的过程中,一定会遇到别的恒星,然后两个恒星就会相互作用,抱团儿漂移。当它们再遇上第三个星,三个天体之间就会相互作用,这个过程别问太细哈,连物理学家都算不出它们的轨道。但是,物理学家可以算出来,最终的结果一定是,巨大能量被输送到其中一颗星上,于是这个星就会被嗖——地甩出三人组合,好像被弹弓弹出去了一样。(引力弹弓效应)然后呢,它很可能的下场就是,被星系中的某个黑洞吸进去。也就是说,所有的恒星终点都是黑洞,人类就算逃出了地球,逃过了太阳的吞噬,也逃不过被黑洞吸进去。黑洞吸了越多的星,它的吸引力就越强,这又会加强引力弹弓效应,让黑洞吸进去更多星,像一个雪崩一样的连锁反应。当宇宙中的黑洞越来越多,黑洞的吸引力越来越大,宇宙就膨胀不动了,开始反向收缩,收缩,收缩。收缩到最后,就会变回宇宙爆炸之前的那个点,好像把宇宙大爆炸的倒播带一样。
5. 结尾
然后呢?
科学家猜想说,宇宙的爆炸和坍缩,可能不只有一轮,而是无限循环。也就是说,咱们所处的这个宇宙,虽然会坍缩成一个点,但这不是大结局。谁也不知道,之前的宇宙里有过什么,下一个宇宙里会有什么。你居然读完了这篇文章,现在是不是觉得,你关心的东西,我关心的东西,人们挤破头争抢的东西,穷尽一生追逐的东西,都渺小得可笑?你可能还喜欢读:
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