正文 第五章 探討宇宙的未來,想象未來的生活(2 / 3)

然後是最終的演出:質子衰變。人們認為質子是由稱為“誇克”的粒子組成的,但是它可能最終會分解成為更輕的粒子和輻射。它可能先是衰變成為正電子(電子的反粒子)和介子,介子極不穩定,幾乎是馬上就衰變成為光子。質子的平均壽命據估計為至少是1031年的量級,因此不必奇怪我們至今還沒有發現質子衰變的實例--宇宙的年齡才隻有1010年。但如果這種理論圖景是對的,那麼在1033年後,宇宙中除了一片光子和基本粒子充斥的“汪洋”外,就一無所有了。

空間的膨脹將導致令人難以置信的稀疏。據估計,在1066年裏,普通電子之間的平均距離將超過我們現在所能看到的宇宙半徑的幾十萬倍。10100年後,或許經曆10116年,殘餘的粒子將衰變成輻射。宇宙會逐漸變得更黑、更冷,看來再也不會有什麼特別的事件會發生了。

請記住,我們所描述的現象都基於一個假設:斥力在強度上始終不變。如果不是這樣,又會如何?如果它變弱(甚至完全停止起作用)的話,等待我們的仍將是之前我們已經描述過的陰暗、淒涼的未來,盡管過程更慢但是卻不可避免。但如果宇宙常數變得更大,我們將遭遇更加戲劇性的未來。

5.大撕裂

剛開始時,情況並沒有什麼明顯不同。事情或許進展得更快,我們很快就會被遺棄在一個孤獨的星係團中,那時星係團仍然在引力束縛下聚在一起。在小尺度上,當物體靠近到一起的時候引力最大,相反,斥力則隨著距離增加而增加。即便如此,最終宇宙常數產生的斥力也將在越來越小的尺度上起支配作用。一開始是星係團四分五裂,在可觀測宇宙的中心隻留下一個形單影隻的星係。這一階段,宇宙中的結構的彌留期隻有不到10億年了。在它們走向終結之前6000萬年,單個的星係也將潰散,恒星(或者隻是殘存的殘跡)向四麵八方逸散。宇宙現在更加空曠了,物質更加分散,完全超乎我們的想象,但這時還有更加慘烈的一幕等待上演,那就是所謂的“大撕裂”。

宇宙膨脹持續不斷而且越來越快,最終在萬物完結之前30分鍾,組成恒星的物質本身也將被扯成碎末--任何現在還幸存著的行星都將被摧毀。這時留給宇宙的是一片原子的海洋。甚至連這也還不是終結。仍在膨脹的宇宙繼續將原子加速,直到它們也被撕裂開去,發出輻射,此時連原子中的強大核力也不是斥力的對手,宇宙變成了一個由輻射和基本粒子組成的汪洋,和大爆炸之初頗為相像,但是相比之下密度就低得微不足道了。

這是嚴肅的科學,盡管可能會令人有一個直覺,相當荒誕地覺得是哪兒出了問題。一個會以上述任何一種方式死亡的宇宙都總讓人覺得莫名其妙,很可能我們遺漏了一個關鍵參數。但如果最終沒有更多的事情發生,那麼我們就沒什麼參數可以測量,這時實際上我們認為時間已經終結了。如果時間終結了,我們就不能推測在那之後將發生什麼,因為已經沒有“之後”了。很難令人相信這個無所不包的複雜而又有序的宇宙將會在毫無意義的混亂中結束。科學並不能把我們帶往未來,除非我們充分提升自身的理解力,並帶來一個嶄新的視野,我們隻能如此。

6.平行的宇宙

至少,我們知道我們的地球--生命賴以生息的家園,有一個有限的結局。宇宙的未來則寬泛得多,但如果現代理論是正確的,這個未來也不是無限的。因此,這是否意味著將會有某個時刻所有的智慧都將戛然而止?我們對自己的宇宙所知頗多,但也還有所謂“平行宇宙”的概念,和我們的宇宙共同存在,但是處於不同的維度,不可能和我們發生聯係。這樣的一個宇宙也許在所有方麵都和我們不同,不同的組成部分,不同的起源,不同的時間尺度。如果平行宇宙確實存在,它們也會走向滅亡嗎?

假設它們存在,當然在這一點上我們還沒有一絲一毫的證據,平行宇宙可能在我們的宇宙消亡之後還會持續很久,並且,如果它們也有智慧生命的話,那麼最終的情景(一片死寂的天地)可能就不再正確。現在的問題在於,目前似乎還沒有辦法查個究竟。如果我們真的將歸於一個毫無生氣的結局,那麼可以說整個“關於(各種)宇宙的所有經驗”大概都毫無用處,這對很多人而言將會是難以接受的。

7.地球的未來

追溯過去時,我們有確切的證據可以遵循:從地球的化石記錄中我們可以一覽這顆行星極早期的曆史;從月球環形山我們發現了遠古時期小行星激烈撞擊的證據;從蟹狀星雲我們看到了將近1000年前的那次猛烈的超新星爆發;而當我們凝視遙遠星係的暗弱星光時,我們看到的是它們在數百萬年前的樣子。如果我們測量出它們遠離我們而去的速率,就能建立一幅關於數十億年前時的宇宙的可靠圖像,而且通過仔細研究微波背景輻射,我們可以勾勒出大爆炸後僅僅30萬年時的宇宙圖景。

但未來則撲朔迷離得多:我們不可能看到恒星或星係在未來的樣子,因此我們隻能依靠演繹法,並且引入相當多的科學假設。盡管宇宙曆史的許多頁麵已經被破譯了出來,但我們對大約60億歲之前的宇宙比從60億歲到現今的宇宙了解得多得多。

地球在宇宙中或許是無足輕重的,但對我們而言,它顯然有著無可比擬的重要性,因此讓我們首先來看看在這顆行星的未來麵臨著哪些威脅。平均而言,每過幾十萬年,地球就要被一顆大到足以引發巨大災難的隕石撞擊一次。事實上,最近我們已經跟蹤到了幾個小行星,它們在令人警惕的、離地球很近的地方飛過。有幾顆在僅有幾萬英裏的距離處與地球擦肩而過,比地月間的距離還小得多。它們被稱為“潛在威脅小行星”(PHAs),如果直接撞上地球的話,其中任何一顆都可以引發又一次“物種大滅絕”。如果一顆潛在威脅小行星在它撞擊地球之前就被仔細觀測過了,我們可以對它做一點事情--或許可以在它附近引爆一顆核彈,改變它與地球相撞的命運。

但是我們不得不承認,一個大小僅有幾英裏的小天體的碰撞就會給人類帶來災難,而我們能做的事情或許並不比恐龍高明。令人擔憂的是,盡管我們正努力消除這種類型的威脅,但最近發現的例子中,有幾個是在它們已經路過地球之後才被探測到的。

還有一些具有相當可能性的自然災難,會使得地球生命提前終結。近來,地質學家對超級火山的爆發潛力開始有了些了解,這種爆發可能由在極端壓力下的巨大岩漿池引發,其中一個已經在懷俄明州黃石國家公園發現了。這些火山中的任何一個爆發都會導致在大氣中產生全球範圍內的塵埃殘粒,它們相當密集而且持續時間很長,使得大多數動植物因缺少陽光而死亡。現在有人認為過去發生的一些大滅絕可能就是源於超級火山的爆發。

而人為的災難也是可能發生的。我們現在已經擁有了毀滅自身的能力,而且我們似乎還沒有文明到不去這麼做的程度。不管人類會做什麼傻事,地球的最終命運是和太陽聯係在一起的。我們的存在歸功於太陽,而最終毀滅這顆行星的,也是太陽。

8.地球生命的結局

太陽正在逐漸消耗它的核能,但令人吃驚的是,它正變得越來越亮。這個過程發生得非常緩慢,對我們而言,根本察覺不出來。隨著太陽核心氫元素的慢慢消耗,它會略微收縮,導致核心壓力增加並且溫度升高。核反應的效率顯著依賴於核心的溫度,因此燃料也將加速消耗。10億年後,太陽更加熾熱,足以讓地球上的氣候變得酷熱難耐,地球上的可居住區域將不得不遠離赤道區域,向兩極收縮。

但這將僅僅提供一次短暫的避難。隨著低緯度地區變得不再適宜居住,沙漠將開始擴張,而且適合農作物耕作的陸地麵積將嚴重不足。大陸板塊的漂移也早已破壞了現在我們所熟悉的大陸的形狀。任何現存的冰蓋都將融化,導致海平麵劇烈上升,陸地的絕大部分都將被洪水淹沒。

溫度還在無情地攀升,到至今30億年的未來,將達到一個關鍵點。太陽將比現在亮40%,因此地球表麵上的所有水分都被蒸發掉了,海洋消失了,我們的世界將變成炎陽炙烤下的煉獄。

如果在地球環境如此劇變的時候,人類仍然存在,這些我們的遙遠後裔將如何應對呢?這些變化初露端倪就會被探測到,警鈴就會拉響,但即便是高度發達的文明也不太可能控製太陽。毫無疑問環境變化應對委員會將召開會議,但是議程表上該怎麼寫?把地球移動到一個更安全的位置或許是可行的,但正如我們後文將要講到的,這也不是永久的解決之道。或許可以把地球整個從太陽係中移出,並且盡量讓它能自給自足,這樣生命就能在沒有太陽的環境中存活。如果這實施起來困難太大,人類可能會考慮大規模地移民到別的地方去--到另一個太陽係或者建造一個巨大的、自給自足的空間站來收留幸存者。

如果人類隻能束手無策,隨著時間的推移,整個地球很可能變成一片熔融而滾燙的岩漿世界。一切都不能幸免,最終所有的生物都將被一筆勾銷。火星將變得比現在熱得多,它那巨大的極冠(由二氧化碳和水組成)也將開始融化。大氣也開始形成,短期內--大約幾千萬年的時間裏,火星會暫時成為一處宜居的處所。但是這種環境不會保持很長時間。火星太小了,引力太弱而不能長期保持住在它表麵剛形成的大氣。

有人提出人類可以找到一個避難所--土衛六,土星最大的衛星,它有著富含氮的稠密大氣。可惜,事實絕非如此。土衛六的表麵大氣逃逸速度很低,之所以能保有大氣是因為它非常寒冷,因為在低溫下,氣體分子的運動速度也很低。如果溫度上升,哪怕僅僅隻有幾度,土衛六的整個大氣就將消散無蹤。

在接下來的5億年裏,太陽將膨脹到現在的兩倍大,盡管表麵溫度會降低,但它的光度將增加一倍。地球的軌道也會受到影響。太陽發出的恒星風將大大增強,質量不斷損失,進入了紅巨星階段。質量變小意味著太陽的引力將減弱,相應地,行星軌道會向外擴展。地球將移動到距離太陽2億千米處--當然,離它逃離熾熱太陽的炙烤還遠得很。