第92章 黑洞期:距今14-192年(1 / 1)

黑洞之所以能夠在簡並期幸免於難,完全是由於一個原因:它們不是由物質組成的。

第五章詳細介紹過黑洞,從根本上說,黑洞就是一種密度極高的物體,它的逃逸速度等於或超過光速。一旦一個黑洞形成,沒有什麼“消息”能從它那裏出來,它基本上是與宇宙隔絕的。曾經組成它的物質,或者任何落入其中的物質,都已消失,沒有什麼可衰變的。因此,它們堅持了下來。

再過14年,我們就會進入黑洞期。

在簡並期發生大範圍的衰變時,出現了一個奇特的景象。因為在衰變的過程中質量最高的物體傾向於下沉,較輕的上浮,在這個過程結束後,星係的實際構成是:(1)一個處於中心位置的,已經“吃掉”很多墜入其中的恒星級小黑洞的超高質量黑洞;(2)非常多的落向星係中心但還沒有被消耗掉的恒星級黑洞;(3)一群處在遠處的低質量的天體,它們中的很多已經與星係完成脫離了關係。

在大範圍的衰變過程中,中心位置的黑洞可能會“消耗掉”整個星係質量的1%~1%。因此,對於一個起初具有1億個恒星的星係來說,在簡並期的末尾,內核的黑洞的質量會是太陽質量的1億或者2億倍。

不過,不是所有的星係都是“獨居的”。前麵講過,宇宙的地平線會收縮,但是引力會對其有抵消作用。有些星係存在於星團之中,如室女座星團,它由一千多個星係通過萬有引力綁在一起。和單獨的星係衰變的過程相似,室女座星團在足夠長的時間範圍內也會衰變。當衰變完成,星團將由一個質量高達太陽1萬億倍的單一星係組成。最終,這個單一的室女座星係也會衰變,內核中黑洞的質量將達到太陽的一千億倍!

不過,由於視野非常有限,我們永遠也無法觀測到那個黑洞。我們被太陽係內核中的質量是太陽1億倍的黑洞吸附著,這種依附關係應該很穩定吧?

我們在第五章講過,黑洞也會衰退。這個過程叫做霍金輻射(Hawking radiation),由首先提出這一論斷的物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的名字命名。雖然這種提法還隻是理論上的——我們手頭並沒有可以用來做實驗的黑洞——但是它是建立在非常成熟的物理學基礎上的。基本的原理是:由於奇特的量子力學作用,黑洞以亞原子顆粒的形式將其質量輻射出去。這個過程是極其慢的,而且黑洞的質量越高這個過程越慢。

不過,在說到“慢”這個詞時要小心。當我們有一萬個萬億萬億萬億年可用時,“慢”將被重新定義。假定有足夠的時間,黑洞將通過霍金輻射完全衰變。

恒星級的黑洞,質量最小的是太陽的3倍。如果一個接一個地射出顆粒,要把6×127噸的黑洞消耗完畢,需要很長一段時間:大約166年。對於今天的我們來說,那仿佛代表著永遠。不過相比於驅散超高質量的黑洞所需的時間,這隻是眨眼的功夫。質量是太陽的1億倍的、曾是銀河係(還有仙女座和許多其它來自本星係群的星係)中心的黑洞衰退幹淨需要的時間是:192年!

事情就是這樣。我曾經試圖提出一些比喻,如果宇宙至今為止的生命周期是蜂鳥翅膀的一次煽動的話,那麼192年將是,嗯……我放棄。即使是拿蜂鳥翅膀的一次煽動比作宇宙當前的年齡,也完全找不到任何能作為192年的類比。反正那就是一個非常長的時間跨度,我能想到的最貼切的比喻就是拿一個質子的質量與整個宇宙來比,不過這種比喻沒有任何意義。比喻應該使得事情更容易理解,誰知道質子的質量和整個宇宙的質量?這個比率又是多少?

而且,這個比喻並不準確。192年與現在宇宙的年齡的比率大約是182,而宇宙的質量與一個質子的質量的比率是179.相差甚遠。

因此我放棄了。你現在可以自己想象一個合適的比喻。

不過不管怎樣,我們似乎已經完事了。宇宙中質量最高的物體已經通過宇宙中最慢的過程衰變了。宇宙中什麼也沒有了。能觀察到的整個宇宙將隻有一百萬或兩百萬光年寬,它由無數的電子、正電子、中微子、一小撮外來的顆粒和能量極低的光子組成。它將是一個非常稀薄的真空,比今天存在的任何東西都要稀薄。

都在這裏了。一旦黑洞走了,宇宙中的任何我們熟悉的東西都會隨它而去。

宇宙將會死去。