残酷的现实:人类将永远被禁锢在一个超级宇宙岛上,无法离开!

时间:2023-09-18 22:10:25

20世纪80年代末,随着暴胀这一概念的出现,我们关于世界末日的看法也发生了变化。在此之前,从理论上看,大挤压的可能性和无限膨胀的可能性平分秋色。但是现在,暴胀理论做出了非常明确的预测。在暴胀期间,宇宙的密度非常接近于临界密度。由于标量场不同位置的量子涨落幅度不同,某些区域的密度会高于临界值,而另外一些区域的则会低于临界值,但是平均下来几乎完全等于临界密度。因此,那些担忧宇宙会在数万亿年内坍缩并造成大挤压的人现在可以放心了,宇宙的结局会来得非常缓慢而枯燥无聊,太阳的冰冷残骸永远就这么四处游荡着,等待其中所有的核子衰变殆尽。

处于临界密度的宇宙的一个典型特征,就是内部结构形成的过程会变得极其缓慢,形成越大型的结构所需的时间越长。首先是星系形成,随后聚集成星系团,再之后星系团聚集成超星系团。如果我们可观测区域内的平均密度高于临界值,那么在大约100万亿年间,整个区域都将变为一个巨大的超级星系团。到那时,所有的恒星都已经死去,所有的观测者可能也已经灭绝了,但是结构形成的过程仍在继续,并扩展到越来越大的尺度上。只有当宇宙结构因核子衰变和黑洞蒸发而解体时,这一过程才会停止。暴胀理论带来的另一个转折是,整个宇宙将永远不会终结,因为暴胀是永恒的。无数个与我们相似的区域将会在暴胀时空的其他部分形成,其中的居民也将和我们一样,努力去理解这一切是如何开始的,又会如何结束。

弗里德曼提出了宇宙密度和其最终命运之间的关系,然而这一关系只有在真空能量密度(即宇宙学常数)等于零时才成立。在1998年之前,宇宙学常数为零是标准假设,但是当相反的证据被发现时,早期所有关于宇宙未来的预测都必须修改。其中的主要预测不会改变,即(局部的)世界将会在寒冰中终结,而不是在烈火中,但是一些相关细节需要修正。一旦物质密度降到真空能量密度以下,宇宙膨胀就开始加速,任何引力集聚都将在那时停止。已经由引力结合在一起的星系团将幸存下来,但是松散的星系群将被真空的斥引力所分散。

我们的银河系属于所谓的本星系群,其中包括巨型漩涡星系仙女星系和大约20个矮星系。仙女座正在与银河系相向运动,二者将在大约1000亿年后合并。本星系团之外的星系都会飞快地离开,速度越来越快,它们将一个接一个地穿过我们的视野,消失在远方,这一过程将在几千亿年后完成。在那个遥远的年代,天文学将成为一门非常枯燥的学科。除了由银河系、仙女星系以及矮星系联合形成的巨大星系外,天空中将空无一物。所以,现在的我们应该尽情欣赏天空中的天文现象,趁它们还在的时候!

关于宇宙到底是有限的还是无限的,是静止的还是发展的,是永恒的还是短暂的,哲学家和神学家已经争论了几个世纪。最新的宇宙学进展得出了新的世界观,结果出乎所有人的意料,这个全新的世界观的核心,是一幅永恒暴胀宇宙的图画,它由许多相互隔绝的“宇宙岛”组成,但是每个宇宙岛内的暴胀都已经结束。这些处于后暴胀时期的宇宙岛的边界正在急剧扩张,但是它们之间的空间扩张得更快,因此每个宇宙岛都是一个自成一体的无限宇宙。我们居住在其中一个宇宙岛里,而我们的可观测区域只是它所包含的无数个区域中的一个。几十亿年后,我们的后代或许可以远航前往其他的区域,但是永远不可能到达其他的宇宙岛,即使在理论上也毫无可能。不管我们走多久、走多远,我们都将永远被限制在自己的宇宙岛中。

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