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【超越时空——通过平行宇宙、时间卷曲和第十维度的科学之旅】

(2014-05-02 15:25:42)
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文化

【超越时空——通过平行宇宙、时间卷曲和第十维度的科学之旅】

宇宙自身必将灭亡,19世纪的科学家就已知道。当达尔文意识
到这个深奥而又令人沮丧的事实时,他在《自传》中极度痛苦地写
道:“假如像我认为的那样,人在遥远的未来将会成为比现在更加完
美得多的生物,那么人和其他所有有知觉能力的生命在经历了这样持
久、缓慢的进步后注定彻底灭绝,是一种难以容忍的思想。” 1

数学家和哲学家罗素写道,人类最终要灭绝是“彻底绝望”的起
因。在科学家所写的最令人沮丧的篇章之一中,罗素写道:

人是各种起因的产物,这些起因对它们正在走向末曰亳无预
见性;他的出生、成长、希望和恐惧、爱以及信仰,都不过是原
子偶然聚集的结果,火、英雄主义、强烈的思想或感情都不能永
生不死;这个时代所有劳动,所有专心,所有灵感,人类智慧在
最辉煌时候的所有光芒,都注定要在太阳系的莫大死亡中灭绝;
还有,人类成就的整个殿堂必不可免埋在宇宙瓦砾的废墟之
下一所有这些虽然远没有摆脱争论,但还是如此近乎肯定,没
有反对它们的哲学能够有望成立。只有在这些事实的框架内,
只有在彻底绝望的牢固基础上,才能安全地建造灵魂的家园。2

罗素于1923年(空间旅行到来前数十年)写下这段话。太阳系的
死亡赫然耸现在他的思想,即物理学定律的一个严肃结论之中。由
于受到他那个时代的有限技术的制约,这一结论看来不可避免。自
那个时候开始,我们已经获得了许多有关恒星演化的知识,知道太阳

最终将成为一颗红巨星,且将在核火中消灭地球。但是,我们也明
白了空间旅行的基础。在罗素时代,就是那种把人送到月球或者行
星上去的巨船思想,也被普遍视为疯子的臆想。但是,随着技术指
数地发展,对太阳系死亡的展望,正如我们已经看到的那样,不再是
一件令人恐惧的事情。到我们的太阳变成红色巨物的时候,人类或
者早已化成了核尘埃,或者在恒星中找到了它的合适居所。

把罗索的“彻底绝望”从我们太阳系的死亡推广到整个宇宙的死
亡,还是件简单的事情。在那种结局中,显然没有太空方舟能把人
类运出危险的境地。结论看起来是无法拒绝的,物理学预言,所有
的智慧生命形式,不管有多么先进,在宇宙自身死亡的时候都终将
灭亡。

根据爱因斯坦广义相对论,宇宙不是在一片“宇宙呜咽声”中不
断膨胀下去,宇宙温度将接近绝对零度;就是将收缩成一个剧烈的坍
缩,即大坍聚。宇宙终将死于“冰”中或“火”中,前者对应于

宇宙,后者对应于封闭宇宙。无论哪种方式,三类文明注定因为温
度将趋于绝对零度或无穷大而灭亡。

为了弄清楚等待我们的是什么样的命运,宇宙学家用爱因斯坦方
程组计箅了宇宙中的质能总量。因为在爱因斯坦方程中质量决定了
时空弯曲程度,所以为了确定有没有足够的质能使引力将原始大爆炸
的宇宙膨胀反转过来,我们必须知道宇宙的平均质量密度。

平均质量密度的临界值,决定宇宙及其中所有生命的最终命运。
如果宇宙平均密度小于10_26千克每立方米,相当于10毫克物质分
散在地球体积中,那么宇宙将继续膨胀下去,直到变成一个一片荒
凉、没有生命的空间。但是;如果平均密度大于这个临界值,那么
就有足够的质量使宇宙的引力反转大爆炸,并且经受大坍聚的剧烈

温度。

现在,实验状况是令人困惑的。天文学家有几种测量星系质量
从而测量宇宙质量的方法。第一种方法是计箅星系中恒星的数目,
然后用每个恒星的平均质量去乘那个数目。用这种麻烦的方法完成
的计算,显示平均密度小于临界值,宇宙将继续不停地膨胀下去。
与这种计箅有关的问题,.是它忽略了不发光的物质(例如,尘埃云、
黑洞和冷矮星)。

还有第二种方法可以用来完成这种计算,那就是利用牛顿定律。
牛顿用月球绕着地球转动所花的时间,估算出了月球和地球的质量。
用相同的方法,通过计箅恒星绕星系转动所花的时间,天文学家就能
用牛顿定律估算出星系的总质量。

问题是,这两种计算方法所给出的结果不一致。实际上,科学
家知道星系中超过90%的质量以隐藏的、无法探测到的“丢失质量”
或者“暗物质”形式存在,它们虽然不发光但是有重量。即使我们
把不发光星际气体的质量的近似值包含进来,牛顿定律所预言的星系
质量还是要远远大于用统计恒星数目方法进行计算所得到的值。

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