來源:北京科技報
2007年3月6日
宇宙膨脹速度正不斷增加,我們的星系團將以超越光速的速度遠去。 我們身處的宇宙已有近140億歲了。它創造出了各種事物的原料,如 �甯P、行星、樹、城市、汽車、甚至人類。我們的世界已經完成了。 但宇宙仍在演變,它的結局到底怎樣?目前,科學家提出了很多關於 宇宙滅亡的推論。 有個說法指出,宇宙會耗盡能量並停止膨脹,�甯P、星系、行星和所 有原子都會開始塌縮,緊縮成針尖大小,這被稱為大坍縮。 要了解宇宙是否會發生崩塌,科學家就必須先弄清,宇宙是否仍在膨 脹,或膨脹的速度是否正在減慢。 透過測量1A型超新星的亮度,科學家就可以研究宇宙的死亡。 美國勞倫斯·伯克利國家實驗室教授、天體物理學家索爾·普密特透過 尋找太空中的標記,研究宇宙的死亡。這些標記就是爆炸的�甯P—— —1A型超新星。 他說:“只要找到足夠的1A型超新星,你就能測量它們的亮度。亮度 較高的超新星距離比較近,亮度越來越弱的超新星,一定是離我們越 來越遠。亮度很低的超新星,距離就很遙遠了。” 1A型超新星很像製造重元素的超新星。但1A型超新星有個重要的特點 ,它們爆炸的亮度都是相同的。 這是因為它們形成的過程都一樣。兩顆�甯P在重力的作用下互相繞行 。其中一顆是縮小的高密度�甯P,發出高熱和白光,它就是白矮星。 另一顆�甯P則膨脹成龐然大物,它就是紅巨星,它的燃料即將耗盡。 這兩顆�甯P互相繞行時,白矮星會吸取伴星的氣體,開始年復一年地 長大。白矮星的質量達到太陽的1.44倍時,就會崩潰、塌縮,接著爆 炸,釋放出耀眼的光線和能量。每個1A型超新星都是在相同質量時爆 炸。因此,宇宙各處都有相同的亮度和可見度。 天體物理學家普密特研究發現,宇宙的膨脹速度並未變慢。 普密特需要找到數百個1A型超新星,並測量它們遠離我們的速度。 透過比較不同時空的超巨星的位置和年代,普密特便能計算出宇宙的 膨脹是否在變慢。他得到了驚人的結果:宇宙的膨脹速度並未變慢。 普密特說:“我們開始這項計劃時,目的是在測量宇宙膨脹變慢的速 度,但它變慢的速度並不足以讓膨脹停止。事實上,膨脹的速度幾乎 沒有減緩。我們完成分析後發現,膨脹並沒有減緩,反而是正在加速 。” 普密特驚人的發現意味著,宇宙不會停止膨脹,並崩墜成針尖大小的 超密物質。事實正好相反,宇宙會不斷加速膨脹。宇宙正在解體。 大約在1千億年後,所有的星系都會瓦解,宇宙的結局是一切都會陷 入停頓。 美國凱斯西儲大學勞倫斯·克勞斯教授說:“宇宙的膨脹速度不斷增 加。直到一切都分崩離析,這並不只限於星系,還包括物質、地球、 �甯P、行星、人類和原子,所有的事物都會煙消雲散。” 太陽燃燒殆盡,大約在1千億年後,所有的星系都會瓦解。宇宙中將 只剩下孤立的�甯P,這些�甯P的能量也即將用盡。有些�甯P會變成白 矮星或褐矮星,有些會塌縮成中子星或黑洞。大爆炸之後數千萬億年 ,就連黑洞也會消失。所有的物質都會分解成最基本的成分。原子也 會分解。最後,連構成原子的質子也會發生衰變。 克勞斯表示,宇宙的未來很可能非常凄涼,成為寒冷、黑暗和空虛的 地方。隨著宇宙的不斷膨脹,星系也開始互相遠離。太空會變成一片 空虛、死一般寂靜。我們的星系團將以超越光速的速度遠離我們,並 消失在黑暗中。 最後,一切都會陷入停頓,這就是宇宙的結局。宇宙最後將會死亡, 剩下的,只有冰冷、黑暗、死氣沉沉的虛空。 宇宙之初 宇宙大爆炸理論如何得來? 宇宙曾經很小的概念,源自美國天文學家埃德溫·哈勃的偉大研究。 在20世紀20年代,大多數天文學家都認為,夜空中所有的可見物體都 是�甯P,都是銀河系的一部分。但哈勃卻不這么認為,他研究了旋轉 的仙女座星雲後,發現其中有很多�甯P,表明它是銀河系之外的另一 個星系。哈勃證明瞭其他星系正漸漸遠離銀河系。星系和我們的距離 越遠,遠離的速度似乎也越快。這說明宇宙正在膨脹。 如果宇宙真的在膨脹,那么,它過去一定比現在小得多,總歸要有個 開始。於是,大爆炸理論誕生了。 當然,沒有人知道大爆炸時具體發生了什么。但科學家相信,起初, 宇宙中空無一物,沒有空間和時間。接著,就有了光。有個小光點出 現了,它的溫度極高。在大爆炸最初的一刻,宇宙中的所有事物,所 有星系中的物質和能量,都被包含在這個比一個原子還小的區域�堙C 這個小火球就是全部的空間,時間就從這�媔}始。 宇宙是如何一步步長大? 小光點速度成長,時間不斷流逝,空間也不斷膨脹。 在大爆炸後的百萬分之一秒,宇宙已從比一個原子還小,膨脹到了太 陽系的8倍大。 在大爆炸後38萬年,宇宙已經膨脹到銀河系的大小,溫度從華氏數十 億度冷卻到了幾千度。 在大爆炸後的90億年,生命所需的所有元素都出現了。宇宙已經發展 成了一個浩瀚複雜的空間,擁有數十億個星系和無數�甯P。在銀河系 的一個寂靜的角落,一大團塵埃和氣體開始聚集。它是一個大質量超 新星遺留下的碎屑。達到臨界質量時,這團碎屑開始猛烈燃燒,一顆 �甯P誕生了,它就是我們的�甯P———太陽。 塵埃和氣體在新�甯P的軌道上形成漩渦狀的圓盤。在重力的牽引下, 這個環狀結構中的塵埃和氣體開始碰撞。塵埃和氣體團越來越大。行 星誕生了。地球就是這些行星中的一顆。 -供稿/美國《國家地理頻道》 |