宇宙將終止於何處？從熱寂說到宇宙大收縮論

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歷史上，世界將如何終結這個問題一向是詩人和哲學家思索爭論的主題。1920年，羅伯特·弗羅斯特（RobertFrost）寫下這樣的小詩：

「有人說世界將終結於火，

有人說是冰。

從我嘗過的欲望之果，

我贊同傾向於火之說。

但若它非得兩度沉淪，

我想我對仇恨了解也更多，

可以說要去毀滅冰

也不錯，

應該也行。」

當然，由於科學的發展，我們已經知曉了答案：是火，一定是火。大約50億年之後，太陽會膨脹到紅巨星階段，吞沒水星甚至是金星的軌道，把地球變成燒焦的、沒有生命、遍地巖漿的巖石。即使是這樣貧瘠燻燒的殘骸也可能最終註定被捲入太陽的外圈層，在遍布死亡星體的渾濁大氣中消散其原子。

所以問題的答案就是火，弗羅斯特一開始就是對的。

但他想得還不夠大。作為一個宇宙學家，我從最大規模上研究宇宙這個整體。從這個角度上看，世界是廣袤多變的宇宙中迷失的塵埃上的多情的小斑點。從專業和個人的角度，對我而言重要的是一個更大的問題：宇宙會怎樣終結？

我們知道它的開端。大約138億年前，宇宙從一個極度密集的狀態變為一個包羅萬象、廣大無邊的火球，再冷卻變為充滿物質和能量，具有旺盛活力的流體，為今天我們看到的星體和星系埋下了種子。

行星形成，星系碰撞，光遍布了整個宇宙。在旋渦星系邊緣附近的一顆圍繞普通恆星軌道旋轉並遍布巖石的行星產生了生命、計算機、政治科學，以及看物理書消遣的纖弱的二足哺乳動物。

但接下來會怎樣？故事的結尾會發生什麼？一顆行星抑或是恆星的死亡在原則上也許是可倖免的。在數十億年之後，可以想像人類也許會以一種難以辨認的形式存在，去到遙遠的太空探險，尋找新的家園，建立新的文明。

宇宙的死亡是終結。如果一切終會迎來結局，這對我們、對所有事物意味著什麼呢？

人類開始沉思其必死命運後的數千年，這個問題的哲學意蘊一直沒有改變，如今我們已經具備了回答它需要的工具。今天，所有現實的未來和終級命運的問題都是科學的，人們急著想得到答案。這種情況不是一直存在的。

在羅伯特·弗羅斯特的時代，天文學中關於宇宙是否會是一個永遠保持不變的穩定狀態的爭論仍然風行。我們的宇宙家園穩定而舒適：即一個能成長到老的安全地帶，這是一個很吸引人的概念。

但宇宙大爆炸和宇宙膨脹的發現將之終結。我們的宇宙在不斷變化，我們才剛剛開始發展出理論和觀測來了解這個過程，過去幾年甚至是幾個月的發展使我們得以繪製出遙遠未來的宇宙圖景。

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最好的測量結果中只有少數與終極的世界末日場景一致，通過目前為止所做的觀測，其中的部分場景被證實或是排除。通過探索這些可能性，我們瞥見了最前沿的科學傑作，也得以在全新的大背景下看待人類。

在我看來，即便面臨徹底的毀滅，這個全新的視角也能帶來愉悅感。我們就是這樣的物種，在認知自生本質上的渺小和擁有超越世俗生活的能力間尋求平衡，觸及空白的領域，去解開宇宙中最基本的謎團。

改編託爾斯泰的一句話，每個快樂的宇宙都是相同的，每個不快樂的宇宙各有其不快樂的方式。對我們當前不完備的宇宙知識做出輕微的調整，就會形成未來截然不同的道路，從宇宙的自身坍塌，到宇宙自身撕裂，再到其逐漸擠壓形成不斷擴大、無法逃避的末日泡沫。

我們需要抓住機會精神飽滿地面對既令人恐懼又充滿希望的宇宙遠景，就像懷抱著新生的生命，感受生命的單薄和無法想像的偉大潛能間的微妙平衡。

據說從太空回來的太空人都會對世界有不同的看法，這被稱為「概覽效應」。俯視地球後，能夠深刻感知我們的這小片綠洲是多麼脆弱，我們作為宇宙中可能僅存的智慧生命體物種，是多麼統一。

對我而言，思考宇宙的終極毀滅只是一段經歷。智力的奢侈品使我們得以思考遠古時代最遙遠的邊界，並利用工具與其有條有理地對話。當發出「這一切都會永遠存在嗎」的疑問時，我們在暗自證實自身的存在，將其無期限地延伸至未來，加以評估，並且審查我們能留下什麼。

認知最終的結局賦予了我們生命的實質、含義、甚至希望，讓我們自相矛盾般地暫時放下平日裡瑣碎的憂慮，同時又更加充實地過好當下。也許這就是我們尋求的意義。

我們離答案越來越近了。

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不管世界在政治角度是否瓦解，從科學上講，我們生活在黃金時代。

在物理上，近期的發現和新的技術理論工具使我們能夠達到以前不可能做到的飛躍。幾十年來我們一直在提煉對宇宙開端的認識，但當今有關宇宙怎樣終結的科學探索正在興起。強大的望遠鏡和粒子對撞機產生的全新結果顯示了令人激動的（如果令人恐懼的話）新可能性，改變了我們關於未來宇宙可能的演變方式的觀點。

我們在這個領域已經取得了難以置信的進展，這給予了我們站在深淵最邊緣的機會，窺視終極的黑暗。你知道的，除了可量化評估以外。

作為物理方面的一個學科，宇宙學的研究不在於找到其本身的意義，但在於揭示基本的事實。通過精確地測量宇宙的形狀、其中的物質和能量分布和控制其演變的力量，我們找到了現實更深層次結構的線索。

我們往往把物理學上取得的飛躍與實驗室中的實驗關聯起來，但是許多我們了解到的主宰自然世界的基本定理並不來自實驗本身，但來源於理解這些實驗與天空觀測的關係。例如，確定原子的結構需要物理學家將放射性實驗的結果和太陽中光譜線的模式聯繫起來。

牛頓發展的萬有引力定理假定使物塊在斜面上下滑的力使月球和行星保持在它們的軌道上。這最終引出了愛因斯坦的廣義相對論，這是在重力方面的重大改進，證實其正確性不是通過對地球的測量，而是通過對水星軌道急轉和日全食期間恆星視位的觀察。

今天，我們發現在最好的地球實驗室裡通過幾十年的嚴格測試構建出的粒子物理模型是不完整的，我們正不斷地在天空中找到這些跡象。研究其它星系的移動和分布——像我們的銀河一樣包括數十億或數萬億恆星的宇宙團塊——已經指明了粒子物理學理論中的主要差距。我們尚未找到解決方法，但對宇宙的探索是一個安全帶，會幫助解決這個問題。

宇宙學和粒子物理學的合併已經使我們能夠測量時空的基本形狀，開具現實物質組成的清單，並時光倒流回星體和星系存在之前的時代來追溯我們的起源，我們不僅僅是鮮活的生命體，更是物質本身。

當然，這兩者都有作用。眾多的現代宇宙學告知我們，對極其極其微小的理論和實驗的認知都能使我們認識最宏觀的宇宙的運作。這種自上而下和自下而上結合的方法連接了物理的本質。

大量的流行文化會使你相信科學的全部是發現時刻和驚人的概念逆轉，認知的進展更多來源於利用存在的理論，把它們推向極端，並關注它們是怎樣瓦解的。

當牛頓將球滾下山坡，或是觀察行星在天空中緩慢移動，他肯定不會猜到我們會需要一個重力理論來應對太陽附近的時空扭曲，或是黑洞中不可思議的重力。他做夢都不會想到我們有一天會想要測量單個中子的引力效應。

幸運的是，宇宙實在很大，給了我們許多極端的環境去觀察。更棒的是，它給予了我們研究早期宇宙的能力，那時整個宇宙都處在一個極端的環境下。

我一直是個堅定的理論家，這意味著我不開展觀測或實驗，或是分析數據，雖然我頻繁地預測未來的觀察和實驗會如何進展。

我的工作主要在物理學家稱為現象學的領域——新理論的發展及其實際被測試部分間的空間。也就是說，我創造新的辦法來將人們假設的關於宇宙基本結構的基本理論與觀測天文學家和實驗物理學家希望在數據中看到的信息聯繫起來。這意味著我需要在所有方面學習很多，這相當有趣。

這其中的任何一個都不會只有一個公認的答案——關於一切存在的命運問題仍是開放性的，在一個開展積極調查的領域，數據解讀的輕微調整會導致結論徹底的變化。基於專業的宇宙學家經過持續討論得出的亮點，至少會有五個主導的可能性。

通過不同的物理過程控制，每個場景都展現了形式完全不同的災禍，但有一點是一致的：都會有一個結局。

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在我所有的閱讀中，還沒有在目前的宇宙學文獻中找到宇宙會持續不變的嚴謹觀點。起碼，會有過渡表明由於所有的意向和目的把一切都破壞了，致使宇宙變為不適宜一切有組織的結構居住的地方。為此，我稱之為終結（向讀到這可能出現的隨機量子漲落的臨時性情感爆發致歉）。

有幾個場景表明宇宙有通過這樣或那樣的方式自身重建甚至重複的微小可能，但是先前迭代的稀薄記憶是否會以任何形式持續是一個正在進行的相當激烈的爭論，因為無論對錯與否，原則上從宇宙災難中逃脫是可能的。最有可能的是，作為可觀測的宇宙，我們的小島存在的終結就是一切的結束。

存在這樣一種理論：宇宙大收縮論——如果當前的宇宙膨脹會調轉方向，壯觀的宇宙坍塌就會發生。緊接著暗能量驅動的大災難就會來臨，宇宙會以虛空黑暗的狀態永遠緩慢擴張下去，直到宇宙將自身撕裂。接下來是真空衰變，自發產生死亡量子泡沫來吞食宇宙。最終是推測出的循環宇宙論，包括額外空間維度理論，即我們的宇宙會在與平行宇宙的碰撞中消失……如此循環往復。

這對於人類的意義便是，在廣袤的宇宙中過著我們渺小的生活，我們不知道宇宙會以火還是冰，又或是以其他更奇怪的方式終結。我們明白宇宙是個廣大、美麗、真正令人敬畏的地方，它很值得我們花費時間去探索。

趁我們還可以，盡情探索吧。

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