宇宙最后结局简介：初学者必读的时空知识

热力学第二定律指出，自然界的一切实际过程都是不可逆的。从能量上看，一个不可逆过程虽然不能消灭能量，但总有一部分能量变成不能再有用的了，这种现象叫“能量退降”或“能量耗散”。在孤立系统中，随着时间的推移，各种自发的过程总是要使系统由有序向无序状态转化，最后达到最无序的平衡态而保持稳定，而热力学第二定律又保证了这最无序平衡态的稳定性，再也不能转变为有序的状态了。

如果把上述结论推广到宇宙，就可以得出这样的结论：因为任何一个高温物体的能量最后都要传给低温物体以达到平衡为止，宇宙发展到最终将走向一个除分子的热运动以外没有任何宏观差别和宏观运动的死寂状态。这意味着宇宙的死亡和毁灭，这时候，宇宙成了一个冰冷的、平淡的、没有任何差别的、死气沉沉的宇宙，这叫宇宙的“热寂说”，是根据热力学第二定律得出的。当然，也会有很多人反对这种观点，他们不甘心让宇宙就这样死亡下去，他们也不愿意接受这种没有进取心的悲观的论点，他们认为，这种死亡的观点只适应孤立系统，而在封闭系统和开放系统中不是还有自组织现象吗？这种现象可以让宇宙或其一部分重新再生，由无序变为有序。但现在的问题是，宇宙到底是个孤立系统还是封闭系统或开放系统，目前还无法确定。如果宇宙就是这一个而不是多重的，那么，它就应该是个孤立系。但如果按照量子力学中讲到的，宇宙在大爆炸之初是生于无，是由能量转化来的，能量在产生正粒子和反粒子时，大体上两者是差不多的，绝大多数正反物质相遇都湮灭了，由于对称性破缺（不完全对称），正物质稍为多了一点点，而这一点点没有被湮灭而被保留了下来，于是便形成了我们今天的这个宇宙，也有一些其他的物质形成了另外一些和我们这个宇宙互相平行的其他宇宙，如果还真有其他的宇宙存在，它们便可以向我们这个宇宙输送物质和能量，我们这个宇宙便可以重生了。如果是孤立系统，我们这个宇宙要重生，就会找不到外来的能量以供给，于是宇宙会冷却直到最后死亡的结论就是正确的，事实到底如何呢？目前谁都不知道。

宇宙的最后结局是什么？还有另一个推测，那就是从密度的角度来分析它的结局。目前我们知道，我们生存的这个宇宙在膨胀，而且在加速膨胀。这些星系之间存在着引力，如果引力足够大，可以使膨胀速度减少，这会造成一种结果，如果引力不能使膨胀减速，那又将是另一种结果了。所以，关键要看引力和速度之间的关系大小了。而引力又与密度有关，经科学家计算得出一个临界密度，这个临界密度是每立方米三个氢原子的质量，因为宇宙间的物质主要以氢为主，如恒星内燃烧的物质。

如果宇宙间的实际密度大于临界密度，则引力可以使膨胀速度减少，最后变为零，然后在引力作用下又开始收缩，直到最后又集于一点，又再次爆炸再膨胀，再收缩。又膨胀，又收缩，无限循环。这是一个脉动的宇宙，又是一个有生有死的宇宙，这是科学家所希望的结果。

如果星系在膨胀时受引力作用使它减速，当减速到零时，这时星系间的引力又互相抵消，结果星系间停止了运动。但星系之间的能量和质量可以互相交换，死去的恒星可以再生。这是一个静止的宇宙，又是平坦的宇宙，也是一个永生的宇宙。它的内部可以生生不息，永不停止（前文讲过超新星爆发可以产生新的恒星），这是人们希望的最好的结局。

如果实际密度少于临界密度，这种情况下引力无法让宇宙收缩。宇宙只有继续膨胀下去。继续膨胀的最后结果就会如热力学第二定律所预言的那样，宇宙将成为一个冰冷的、死气沉沉的、死寂的宇宙，并且一切都停止了，物质也不运动了，空间也停止了，时间也停止了，这是宇宙的最后结局，也是时空的最后结局。这种情况叫作“开放的宇宙”，是人们最不愿意想得到的结果。(www.xing528.com)

而目前实际观测的结果是多少呢？只有0.3个氢原子每立方米，比起规定值少了10多倍。当然，目前估测的方法也不太正确，这个是把可观察到的、可见的物质去除以它所在的周围空间，其中还有很多看不见的物质都漏掉了，如看不见的暗物质、黑洞、气体云、不发光的行星、中微子等。中微子在宇宙间大量存在，因为在宇宙大爆炸期间和在以后长时间内的热核反应中都要释放大量的中微子，而且中微子很难与别的物质发生反应而消失，它可以毫无阻挡地从地球的这一边穿到另一边而不与任何物质发生反应，所以捕捉它非常困难，目前还不知道它是否有静止质量，如果测出它哪怕有一点点静质量，那么它对引力的贡献都是巨大的。

目前，经科学家计算认为可见物质只占整个物质的5%不到，而看不见的暗物质只占23%，两项相加也只有27%，不管是暗物质还是物质，只是看不见而已，但它还是产生引力作用，把这两项加起来也还不足以把膨胀的宇宙拉回来。为什么呢？科学家设想还有一种叫“暗能量”的东西存在，暗能量是什么？目前也不清楚，肯定它是看不见的，但它不产生引力而是产生排斥力，而且总量占73%，所以斥力非常大。这就很好地解释了为什么宇宙在膨胀，而且在加速膨胀的现象了。暗能量是人为加上去的，是没有办法的办法，因为只有去假设它存在，人们才能去解释现有的现象。暗能量到底有没有、怎样才能测到它，我们目前还一无所知。

近年来，许多人都在谈论世界末日。有人曾问普京：“你相信世界有末日吗？”普京回答说：“我相信有世界末日，但在45亿年以后。”普京的回答很有道理，他是根据“地球绕着太阳转，太阳的寿命还有45亿年”这个结论得出的。我们这个太阳及太阳系从产生到现在已有45亿年，而太阳上面每时每刻都在发生核反应，由4个氢原子组成一个氦原子并释放出巨大的能量，以供整个太阳系所用（这也是氢弹反应的原理）。而目前太阳正值年轻时期，一旦太阳上的氢燃烧完了之后，太阳就变成了一个红巨星，红巨星的体积变大，先把离它最近的水星、金星吞噬掉，最后可以大到地球的轨道上，炽热的高温完全可以把地球烤焦，而后又冷却变成白矮星，直到最后死亡，太阳没有能量供给地球上的生命，地球的末日也就到了。但请不要慌，这45亿年的时间还长着呢！在这么长的时间内，人类完全有办法、有能力搬到其他宜居的星球上去。

在太阳系毁灭以后，宇宙间还在不断产生新的恒星，宇宙大爆炸以后距今已有137亿年的历史，爆炸后产生的星云经旋转、会聚形成了第一代星系，这些星系又不断变化从而产生新的星系，我们的太阳系是在宇宙诞生后的2/3时间时产生的第二代或第三代恒星，因为诞生到现在只有45亿年。所以，太阳毁灭后人类完全可以在宇宙间找到新的立足点。可是，如果到了整个宇宙都毁灭了时，那又该怎么办呢？热力学第二定律给我们展示了一幅宇宙毁灭的悲惨图景。即使如脉动宇宙那样，引力足够大，膨胀的宇宙被引力拉了回来，最后又收缩成为一点，也是温度极高、压力极大的奇点，同样意味着宇宙的再次死亡和毁灭。有人对这种结论非常恐惧，其实用不着我们担心，如果真要死亡，我们也要相信，宇宙也会和一切事物一样——有死才有生，也许宇宙死亡后，到时一个新的宇宙会重新诞生。正如保罗·戴维斯所说：“宇宙的死亡也许正是为宇宙成功所必须付出的代价。”宇宙能重生，它同样能够再次孕育出新的生命来，即使这一次的死亡毁灭包括了生命在内的所有一切。

如果真有一天宇宙会死亡，那也还会有很长很长的时间（有人估算是好几十万亿年，也有的估计宇宙诞生到消亡是1039年），到那时，人类也不知道进化到了什么程度，既然宇宙创造了生命，特别是创造了人类这样的高级生命，宇宙也就有能力、有责任保护这些生命，而这些生命也会逐步适应这个宇宙。当然，这些都是后话，无可预测。