新华社北京10月22日新媒体专电 宇宙的尽头是什么样子?西班牙《理智报》网站10月4日发文总结了最为大众所接受的五种假设。全文摘编如下:

曾几何时,物理学家认为宇宙是静止的,既不会增长,也不会衰减。正如达尔文让我们知道生物在不断进化,魏格纳让我们知道大陆在漂移,美国天文学家埃德温·哈勃使人类对宇宙的认知发生了关键转变。

哈勃1931年公布的观测结果显示,其他星系正在远离我们,且离我们越远的星系远离速度越快。事实上,哈勃观测到的是红移现象,当光源远离观测者时就会产生这种效应。这与声波的原理相同,当声源——如救护车的警报声——从面前经过时,我们听到的声音会从尖锐逐渐变得低沉。正如声波的频率会发生变化,星系发出的光的电磁波频率也会发生变化。

于是人们开始假设,原始宇宙与我们现在看到的样子并不相同。因此有必要自问,数十亿年后宇宙会变成什么样子,宇宙是否有尽头?

要了解宇宙的未来,就必须明白引力和暗能量将如何演变。有证据清楚地指出,目前我们正处于一个快速扩张的宇宙中。简单地说,哈勃之所以观测到星系红移现象,不是因为这些星系正在朝与银河系相反的方向移动,而是因为星系之间正在“形成空间”。一个经典的类比就是表面贴有不同图片的气球。当气球膨胀时,图片就会分离,因为气球在“生长”。

既然星系正在相互远离,那么从某种程度上来说,它们克服了本应将它们聚拢的引力,而助推宇宙扩张的能量就是暗能量。我们知道,当距离增大时,引力会急剧减小。在短距离内,引力足够强,以至于能克服扩张,将银河系的恒星甚至银河系与周边星系聚拢,我们称之为“本星系群”。

另一方面,我们尚无法确切地得知宇宙中有多少物质,无论是构成我们的重子物质,还是暗物质。不知道这个问题的答案,就无法得知引力对宇宙演变的影响有多大。同样,我们也不知道随着星系远离,暗能量会发生怎样的变化。因此,就算我们知道扩张会加快,也不知道这个过程会持续多长时间,是否会停止或反转,抑或是否有其他我们尚未观察到的决定性因素会对此产生影响。

考虑到物质密度和暗能量,无论在平面宇宙还是开放宇宙,扩张都可能无限期地进行下去。这意味着如果我们等待足够长的时间,恒星将熄灭,黑洞将消失,最终能量(既不会凭空产生,也不会凭空消失)将均匀分散在宇宙中。根据热力学第二定律,天文学进程将终止。我们称之为宇宙的“热寂”。尽管这个结局并不确切,但确实是最为大众所接受的假说。

假设暗能量的影响逐渐增强,那么扩张将比上述情形更快。存在着暗能量在短距离内的排斥效果大于引力的可能性,这样就会将同一个星系的恒星分开。暗能量甚至可能超过电磁力、弱相互作用和强相互作用等强得多的力。倘若如此,暗能量可能会撕裂原子,将宇宙变为“亚原子微粒汤”。这种悲惨的景象被称作“大撕裂”。我们已经有了两种可能的假设。

第三种情形或许是最激发公众想象力的一种情形。引力最终取胜,并使宇宙回归至与“大爆炸”之前类似的状态,正如一根弹簧在拉伸后会收缩一样。这个过程被称作“大挤压”。它与宇宙“原路返回”不同,换句话说,不像电影倒带那样。无论如何,时间都会继续推进。

在其他物理学家看来,故事还没有结束。他们提出第四种情形,即在“大挤压”之后,“大爆炸”反复出现。这种循环往复的情形被称作“大反弹”。

最后,还有理论学家提出了这样的可能性,即我们所认识的真空并非真的空无一物,在我们所认识的真空中存在着能量。于是有人提出,可能存在一个能量水平更低的“真真空”。如果这件事成真,那么我们的“假真空”可能会变为“真真空”,导致部分物理学常数发生变化。换句话说,就像是在一局相当复杂的游戏中途改变游戏规则,这局游戏将崩溃。