宇宙的結局:不是輕聲呻吟,而是一聲巨響

北京時間8月17日消息，在無法想像的遙遠未來，黑矮星——冷卻恆星的殘骸——將開啟一系列壯觀的超新星爆炸，上演一場宇宙終極煙花秀。這是一項最新研究的結論。該研究認為，在萬物永遠消失之前，宇宙將經歷一次最後的狂歡。

藝術家筆下的黑矮星。黑矮星是冷卻恆星的殘骸，其形成需要數萬億年時間。

天文學家長期以來一直在思索宇宙的最終結局。已知的物理學定律表明，從現在起大約10的100次方（即數字1後面掛100個零）年後，恆星誕生停止，星系變得一片漆黑，甚至連黑洞也將通過所謂的「霍金輻射」過程而蒸發，除了簡單的亞原子粒子和能量之外，幾乎不留下任何東西。空間膨脹讓該能量冷卻到零開爾文（也叫絕對零度），標誌著宇宙的熵達到最大值，進入熱寂狀態。

但是，伊利諾州立大學的理論物理學家馬特·卡普蘭在今年春季教授一門天體物理課時，靈光一閃，忽然意識到有一組最後實體的命運從未被考慮過。在耗盡了熱核燃料後，像太陽這類的低質量恆星不會爆炸成為超新星；相反它們的外層會慢慢脫落，留下一個滾燙的地球大小的核心，即白矮星。

「它們本質上好比剛從爐子上拿下來的一口鍋，」卡普蘭說，「它們會慢慢冷卻，冷卻再冷卻，永遠冷卻下去。」

白矮星通過所謂的電子簡併壓力的力量來抵消引力坍縮。量子力學定律會阻止擠壓在一起的電子佔據相同的狀態，從而使得電子互相排斥並維持殘骸的質量。

白矮星中的粒子鎖定在晶格中，該晶格可以在接下來的數萬億年內持續輻射熱量，時間遠超過當前宇宙的年齡。只不過，這些殘骸最終會冷卻，然後變成黑矮星。

黑矮星因為沒有能量進行核反應，所以它們的內部幾乎沒有什麼活動。聚變需要帶電的原子核來克服強大的靜電排斥以融合。但是，在漫長的時間裡，量子力學會允許粒子穿越勢壘，也就是說，儘管概率極低，但聚變仍可能發生。

當諸如矽和鎳之類的原子向鐵原子融合時，它們會產生正電子，即電子的反粒子。這些正電子會非常緩慢地破壞黑矮星中心的一些電子，削弱這些電子的簡併壓力。卡普蘭在本月的皇家天文學會月報上發文寫道，對於1.2倍到1.4倍太陽質量的恆星（佔到目前宇宙中所有恆星的1%）而言，這種簡併壓力的削弱最終將導致災難性的引力坍塌，從而引發類似於高質量恆星的巨大超新星爆發。

大規模的爆炸將發生於距今10的1100次方年之後。這是一個人類大腦所無法理解的一個數字。10的100次方已經讓人難以理解，人們將10的100次方稱為古戈爾。那麼，10的1100次方年就是1古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾古戈爾年。並且，爆炸會一直持續到距今10的32000次方年之後。用古戈爾表示的話，它可以寫滿整整一頁A4紙的古戈爾。

然而，希望目睹宇宙的這一幕最後華麗表演的時間旅行者可能要感到失望了。等大爆炸拉開序幕時，一種被稱為暗能量的與重力相反的神秘物質會讓宇宙中的一切無限分離，以至於每一顆黑矮星淹沒在無垠的黑暗中，超新星之間更是無法彼此觀測到。

事實上，屆時可觀測的宇宙半徑將增大e的10^1100次方倍（其中「e」大約為2.72），這是一個比之前提到的任何數字都要大很多很多的數字。「這是我職業生涯中必須嚴肅對待的最大數字，」他說。

耶魯大學的天體物理學家格雷戈裡·勞格林稱讚卡普蘭的研究是一項非常有趣的思維實驗。他說，思考這些難以想像的時間尺度的價值在於，它們可以讓科學家探索在當前時代還沒有足夠時間來發生的物理過程。

不過，勞格林認為，必須強調的是，對遙遠未來的任何研究本質上都只是嘴上說說而已。我們對遙遠未來的看法只能反映我們當下的所知，而且明年的看法也會和今年的不同，後年再往後都會不同。

例如，一些統一的物理大理論認為，質子終會衰變。如此的話，卡普蘭的黑矮星早在爆炸前就已經分解消失。還有一些宇宙學模型假設，宇宙會在一次大緊縮中坍塌，這個假設也排除了最後的煙花秀可能性。

即便如此，卡普蘭本人依舊十分喜歡凝視遙遠的未來。他說：「我覺得，我們人類對自身死亡的認知促使我們對宇宙的終點充滿好奇。當出現問題時，你總可以安慰自己，一旦熵最大，什麼都事兒都不是事兒。」（勻琳）