大坍聚
由于宇宙的膨胀的速度是如此的均匀,因此,人们可以用一个数字来说明两个星系之间的距离。现在膨胀在加速,但是,人们认为,不同星系之间的引力将减缓膨胀的速率。如果宇宙的密度大于一定的临界值,那么,最终引力将使膨胀停止并使宇宙重新开始收缩。宇宙将坍缩直至大坍聚。大坍聚就是人们所说的初始奇点,这是一个无限的密度状态,在这种状态中,物理定律将失效。这就意味着,即使大坍聚后还会发生事件,但是,具体会发生什么事件就无法预测了。但是如果事件之间没有因果联系,任何人都不能令人信服地说明一个事件发生后是否会发生另一个事件。人们还不如说我们的宇宙到大坍聚时即终止,以后发生的任何事件都是另一个宇宙的事。这有点像生命轮回。生命轮回就是像人们所说的,如果一个新生婴儿与一个死去的
人一模一样,而没有继承那个人的任何特点或记忆,那么,人们就会说,这是另一个个体。如果宇宙的平均密度小于临界值,宇宙将不会再坍缩,但是将永远继续膨胀。一段时间之后,密度将变得很低,引力对于减缓膨胀将不会有重要的影响力。星系将继续以匀速分离。因此,对于宇宙未来的重要问题是:“什么是平均密度?”如果密度低于临界值,宇宙将永远膨胀。但是如果密度变大,宇宙将再坍缩,时间本身在大坍聚时将结束。但是,我却有比宇宙的末日的预测更好的预测。即使宇宙将再坍缩,我却有信心地预测, 宇宙至少在 100 亿年内不会停止膨胀。我认为我的预测不会被证明是错误的。
我们可以尝试通过观察来估计宇宙的密度。如果我们数一下我们能够看到的恒星并将它们合计为星团,我们会得出临界密度小于 1%的结论。即使我们将我们观察到的气态云也加入星团的数量中,其总量仍然只会达到临界值的 1%。
但是,我们知道宇宙必须包括被称之为黑物质的东西,这种物质我们无法直接观察到。盘旋的星系为这种黑物质的存在提供了一些证据。这些星系是巨大的形如薄煎饼的恒星和气体的集合体。我们观察到,这些星球和气体围绕着它们的中心在旋转。旋转速率非常高,如果这些集合体包含着的仅仅是我们所观察到的星球和气体,这些星球必定会分散开来。因此,必定还有我们所看不到的物质形态。这些物质的引力非常大,在它们旋转时,仍能将这些星系聚合在一起。
黑物质存在的另一个证据来自星系团。我们观察到星系并不是均匀地分布在太空中的,但是,它们却聚合在一起形成星系团,其星系由少数几个到数以百万计。我们推测这些星系团是由于这些星系相互吸引而形成团。但是我们能够计算出个体星系在星系团中运动的速度。我们发现,它们旋转的速度非常快,如果没有引力将它们紧紧地聚合在一起,这些星系团将会飞散。将星系的物质聚合在一起所必需的质量比星系物质要大得多。即使我们认为星系本身就具有这种在旋转中也能将它们本身聚合在一起的质量,这毕竟也是一种质量。因此,我们认为在星系团中必定有我们所看到的星系以外的其他黑物质。
人们可以对星系和星系团中的黑物质的量作出非常可靠的估计,因为我们有明确的证据。但是,这种估计仍然是导致宇宙再坍缩所需要的临界密度的 10%。因此,如果一个人只是根据观察的结果进行判断,那么他必定会作出宇宙将继续不断地膨胀的预测。再经过 50 亿年左右,太阳的核燃料将消耗殆尽。太阳将暴涨,变成一个通红的巨大火球,直至吞噬地球和其他临近的行星。然后,太阳将缩小为一个白色的小星球,直径只有几干英里。因此, 我预测这就是世界的末日,只不过时间不十分精确而已。我认为这个预测不会使股票下跌得太多。只有 1 到 2 个更为直接的问题冒出地平线。不管怎么说,当太阳暴涨的时候我们应该掌握星际旅行的技术,如果那时我们还没有
毁灭我们自己的话。
再过 100 亿年左右,宇宙间的大多数恒星将燃尽它们的燃料。拥有像太阳一样质量的星球将成为白色的小星球或中子星,体积更小,密度更大。质量更大的恒星会形成黑洞,它们的体积更小,具有非常强的引力场,没有任何光能够逃逸。但是,这些残存的星体将继续围绕我们星系的中心旋转,速度大约每 100 万年一圈。残存星体的相撞使其中少数星体飞出星系。剩余星体将在更接近中心的轨道上固定下来,最后聚合在一起,在星系的中心形成巨大的黑洞。无论在星系和星系团中有什么样的黑物质,都将落入这些非常巨大的黑洞之中。
因此,有人会认为,星系和星系团中大部分物质最终都将变成黑洞。然而,不久以前,我发现黑洞并不像人们所说的那样黑。量子力学的测不准原理认为,粒子既没有确定的位置也没有确定的动量。粒子的位置测定得越精确,其动量的测定就越不精确,反之亦然。如果在黑洞中有粒子,在黑洞中粒子的位置就能得到精确的测定。这就意味着其动量不能得到精确的测定。因此,粒子的速度比光速快是有可能的。这种速度使粒子能够逃逸出黑洞。这样,粒子和辐射将缓慢地泄露出黑洞。星系中心的巨大的黑洞大约有数百万英里大,因此,在黑洞中粒子的位置有很大的测不准性。而粒子速度的测不准性将很小。这就意味着粒子逃逸出黑洞的时间将会很长,但它最终会逃逸出黑洞。星系中心的巨大黑洞将使粒子用 1090 年时间才能逃逸出去并完全消失。这个时间远远超过了当代的宇宙的年龄,脱离宇宙的时间只需要1010 年。如果宇宙永远膨胀下去,还有大量的时间。