宇宙或将在冰冷中死去

□杨先碧

宇宙或将在冰冷中死去

□杨先碧

科学家预计，在宇宙大约1000亿岁的时候，宇宙的大小将是现在的数亿倍，宇宙的密度将变得很小很小，物质和能量非常稀薄地扩散在宇宙之中。到那时，宇宙或许不再膨胀，只会在一片冰冷之中慢慢地死去……

万事万物都会有一个出现、发展（或发育）和消亡的过程。我们身处的宇宙会不会遵守这样的自然规律呢？2011年美国索尔·珀尔马特、澳大利亚布莱恩·施密特和美国亚当·里斯三位诺贝尔物理学奖得主的获奖成果告诉我们：宇宙正处在一个“生长发育”的过程中，其表现形式是加速膨胀，最终宇宙也将在一片冰冷之中逐渐走向死亡。

宇宙正在加速成长

在大约150亿年前，宇宙只是一个聚集了巨大能量和物质的小点。在某种未知条件的启动下，这个小点爆炸了。这就是“宇宙大爆炸理论”的主要内容，也是科学家对宇宙诞生的猜想。宇宙大爆炸之后，它就不断地膨胀，也就是说，宇宙像一个生命体一样在不断地长大。这样，宇宙中一些新的天体在不断产生，一些老的天体在不断死去……

三位诺奖得主说，目前宇宙正处于青少年时期。

地球相对于浩淼的宇宙来说，用大海里的一滴水来形容它也不为过。在这么渺小的地球上，天文学家是怎样发现宇宙在膨胀甚至加速膨胀的呢？

天文学家观测宇宙的方法常常是找一个参照物，他们观测宇宙加速膨胀的参照物是超新星。

超新星是宇宙成长的标尺

早在20世纪30年代，就有天文学家提出用超新星来测量宇宙的膨胀程度。

为什么要选用超新星作为“标尺”呢？

因为超新星是一种极为明亮的爆炸中的恒星，而且最初天文学家认为超新星有一个共同的特点，那就是它们发出的光度（即发光强度）是相同的。

然而，随着对超新星更多的研究，天文学家发现这个猜想并不成立。超新星多种多样，每个类型的超新星光度是有差异的。直到30多年前，科学家才发现超新星中只有Ia型超新星才具有相同的光度。更令人欣喜的是它们同时也是超新星中最明亮的。

由于Ia型超新星具有相同的光度，而光则会随着传播距离变远而不断减弱，这样天文学家就可以用观测到的Ia型超新星的亮度，加上一些复杂的运算来确定那些超新星与地球的距离。仅仅测定超新星的距离还不足以说明宇宙在膨胀，还得借助“红移”现象。

Ia型超新星发出的几乎所有光都集中在一个特定的蓝色波长上。但是，这些蓝色波长在传播过程中会因为宇宙的膨胀而被拉长，波长就会变长，所以这些原本的蓝色波长在到达地球的时候看起来就会呈红色。这一现象被称为“红移”。

这些光线看起来变红了多少，就意味着我们自这个超新星爆炸以来宇宙究竟膨胀了多少。观测不同距离上的超新星，就能够确定宇宙是如何随着时间而膨胀的。

寻找Ia型超新星

说起来似乎很容易，但科学家的研究过程却是难以想象的艰难。虽然超新星非常亮，放在浩瀚的宇宙之中也只是微弱的一点。

20世纪80年代中期，丹麦天文学家开始试图寻找遥远的Ia型超新星。经过长达两年的搜索，他们才找到了一颗Ia型超新星，后来又发现了一颗，但终因发现得过少且很难发现便放弃了。其中有许多天文学家对这类研究持悲观态度。

与此同时，美国劳伦斯·伯克利实验室的一组物理学家对搜寻超新星产生了兴趣。这一小组开发了一套在图像中自动搜索超新星候选者的软件，但遭遇的依然是接连的失败。

后来，38岁的珀尔马特接掌了“超新星宇宙学项目”，并对软件进行了改进。正是由于他的开创性研究，才使情况有了转机。他们开始发现大量的Ia型超新星。

以施密特为首的“高红移超新星搜寻”小组是这类研究的后起之秀，他们利用现成的软件也发现了大量的Ia型超新星。在这个研究小组里，里斯也发挥了关键的作用，所以他也成为了三位诺奖获得者之一。

宇宙成长的动力

三位诺贝尔奖获得者的成果还引发了一个新的问题：是什么力量在驱使宇宙加速膨胀呢？科学家推测，那正是我们所观测不到的暗物质和暗能量。

按照天文学家的解释，宇宙中我们所看得见的物质只占宇宙总资源的5%，而看不见的暗物质则占22%，暗能量更是多达73%。

虽然谁也没有见过暗物质和暗能量，但是不少人却对其研究前景抱着极大的热情。因为一旦人们揭示了暗物质和暗能量的本质，不仅可以解决未来人类的能源危机，而且也使星际旅行随之变得更加可行。

目前，暗能量研究是一个热门的领域，许多天文学家和物理学家都在这个领域辛勤地耕耘着。暗能量研究是一个可以跟爱因斯坦相对论相媲美的新的研究领域。可以这么说，如果谁能最先揭示暗能量或暗物质的本质，谁就必将获得诺贝尔奖的殊荣。

宇宙终将死亡

那么，宇宙加速膨胀的结果会是什么呢？

按照诺贝尔委员会的说法，这个获奖成果告诉人们：包括地球在内，整个宇宙正在逐渐变得稀薄而寒冷，宇宙最终都将会变得异常冰冷而没有生机。

科学家预计，在宇宙大约1000亿岁的时候，宇宙的大小将是现在的数亿倍，宇宙的密度将变得很小很小，物质和能量非常稀薄地扩散在宇宙之中，所有能产生光和热的天体都会被宇宙膨胀的力量撕裂而死亡。

到那时，宇宙或许不再膨胀，只会在一片冰冷之中慢慢地死去。

当然，宇宙的未来命运是个未知数。它有可能在青壮年时期改变“生活方式”——不再膨胀而延年益寿。假设有一天宇宙死了，之后会有新的宇宙产生吗？我们谁也不可能知道甚至推测，毕竟那是八九百亿年之后的事了，更何况今天的宇宙还不足200亿岁呢。