宇宙或将在冰冷中死去

□ 杨先碧

我们知道，万事万物都会有一个出现、发展或发育、消亡的过程。那么，我们身处的宇宙会不会遵守这样的自然规律呢？2011年3位诺贝尔物理学奖得主的获奖成果告诉我们，宇宙也处在一个“生长发育”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。3位诺贝尔物理学奖得主分别是美国研究人员索尔·珀尔马特、澳大利亚研究人员布莱恩·施密特和美国研究人员亚当·里斯。

明亮的超新星

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，宇宙就像是一个生命体一样，在不断地长大。在宇宙的“成长”过程中，不断产生了新的天体，一些老的天体也在不断死去，就像是人体的细胞一样。

那么，目前宇宙处于一个什么时期呢？3位诺贝尔奖得主告诉我们，目前宇宙正处于青少年时期，因为宇宙正在加速膨胀，就像人类在青少年时期会快速生长一样。地球相对于浩淼的宇宙来说，用大海里的一滴水来形容也不为过。在宇宙中这么“渺小”的地球上，天文学家怎样能发现宇宙在膨胀甚至加速膨胀呢？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。

超新星的亮度远远超过一般恒星

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。就像我们在十来岁的成长过程中，父母会为我们准备一条长高的标尺一样。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，那就是它们的发出的光度（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，因为超新星多种多样，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。更加令人欣喜的是，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，而光会随着传播距离变远而不断减弱，天文学家就可以用观测到的Ia型超新星的亮度，并根据一些复杂的公式来确定这些超新星离地球的远近。仅仅测定了超新星的远近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，这些蓝光在传播的过程中会因为宇宙的膨胀而被拉长，波长就会变长，所以这些原本的蓝光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”。这些光线看起来有多红就意味着告诉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。

诺贝尔物理学奖得主之一,美国科学家索尔·珀尔马特

诺贝尔物理学奖得主之一,澳大利亚科学家布莱恩·施密特

诺贝尔物理学奖得主之一,美国科学家亚当·里斯

寻找Ia型超新星

说起来似乎很容易，但是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，但是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，丹麦的一些天文学家开始试图寻找遥远的Ia型超新星。经过长达2年的搜索，他们才找到了第一颗Ia型超新星，后来他们又发现了一颗，但终因发现的过少而放弃了。由于很难发现Ia型超新星，当时许多天文学家对这类研究抱悲观态度。

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也产生了兴趣。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，但他们迎来的是接连的失败。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，里斯也发挥了关键作用，所以他也成为了3位诺贝尔奖获得者之一，与施密特分享了一半的奖金。

宇宙成长的动力

3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。科学家推测，那正是神秘的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%，而我们看不见的暗物质占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，星际旅行也随之变得更加可行。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。可以说，暗能量研究是一个可跟爱因斯坦的相对论相比拟的一个新的研究领域。如果谁能最先揭示暗能量或暗物质的本质，那么他必将能获得诺贝尔奖。

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，这个获奖成果告诉我们，包括地球在内的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，那时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拉裂而死去。那时的宇宙或许不再膨胀，只会在一片冰冷之中慢慢死去。

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”，可能不再膨胀而延年益寿。假设有一天宇宙死亡了，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情了，而如今的宇宙还不足200亿岁。况且，我们现今的宇宙还有许许多多的未解之谜，更不用说未来的宇宙了。