购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

除非有“永恒”,否则无论是人类还是外星人,无论其数量有多少,他们的智慧都不可能让生命无限制地延续下去。如果宇宙只能存在有限的时间,那么世界末日就不可避免了。在第6章,我解释了宇宙的最终命运如何受制于它的总质量。观察表明,宇宙的质量非常接近于永恒膨胀和最终坍缩之间的临界点。如果宇宙最终开始坍缩,任何智慧生物的未来都将与第7章描述的结局大相径庭。

宇宙坍缩的早期阶段一点儿也不可怕。就像一个被抛向天空并到达轨道顶端的小球那样,宇宙将开始缓慢地向内下落。我们假设这个时间的顶点是1 000亿年以后:那时仍将有大量恒星在燃烧,而我们的后代也能够用光学望远镜观察遥远星系的运动——星系团的退行速度逐渐变慢,然后开始回落,逐渐落向彼此,各个恒星间相隔得越来越近。我们今天能看到的星系在那个时候会处于比现在远4倍的距离外。由于宇宙的年龄越来越大,天文学家将能够看到比我们现在所能看到的远10倍的宇宙,因此他们看到的可见宇宙所包含的星系应当比我们这个时代所能看到的多得多。

在1 000亿年以后的很长一段时间内,天文学家都不会注意到宇宙在坍缩。他们首先会注意到,平均而言,相对较近的星系在不断地接近而不是后退,但来自遥远星系的光谱似乎仍然是红移的。只有经过数百亿年,系统性的涌入才会变得明显。此时更容易识别的是宇宙微波背景辐射温度的细微变化。我们应当记得,宇宙微波背景辐射是大爆炸遗留下来的,目前的温度大约比绝对零度高3开尔文。随着宇宙不断膨胀,该温度会下降。在1 000亿年以后,它将下降到1开尔文左右。温度将在膨胀的最高点降至最低,一旦坍缩开始,温度会再次回升,当宇宙坍缩到今天的密度时,温度将会回到3开尔文,这又要花1 000亿年——宇宙的兴衰在时间上大致是对称的。

宇宙不是在一夜之间坍缩的。在数百亿年的时间里,即使处于收缩阶段,我们的后代也能好好地生活。如果转折点发生在更长的时间之后,比如,一万亿亿年后,情况就没有这么乐观了。这种情况下,在膨胀到达最高点之前,所有的恒星将被烧尽,任何幸存的地球居民都将面临在永恒膨胀的宇宙中所遇到的相同问题。

无论转折何时发生,如果从现在开始以年为单位衡量,在同样的年数之后,宇宙将恢复到现在的大小。不过它的外观会非常不同。即使转折真的发生在1 000亿年之后,同现在相比,那时将有更多黑洞,更少恒星,可供居住的行星将弥足珍贵。

当宇宙坍缩到目前的大小时,它将会以更快的速度坍缩,在大约35亿年后,宇宙的尺度将减半,并且加速偏小。在此100亿年后,宇宙微波背景辐射温度的上升将成为一个严重的威胁,真正紧张的时刻才会真正到来。当温度上升到约300开尔文时,像地球这样的行星会很难将热量释放出去。它会变得越来越热,而且无可挽回。任何冰冠或冰川都会融化,海洋开始蒸发。

4 000万年后,宇宙微波背景辐射的温度将达到今天地球的平均温度。那时像地球一样的行星是完全不适合居住的。当太阳膨胀成一个红巨星时,地球也会面临这样的命运。我们的后代将没有别的地方可去。宇宙微波背景辐射充满了整个宇宙,整个空间的温度都在300开尔文,并且还将不断上升。无论是那些已经适应了这种炎热环境的科学家,还是创造了一种制冷生态系统来拖延被“煮熟”的威胁的科学家,都会注意到,宇宙正在极速坍缩,每几百万年就会缩小一半。任何仍然存在的星系都将无法被识别,因为它们合而为一了。然而,宇宙空间还是很大的,个别恒星之间发生碰撞的可能性仍然很小。

当宇宙接近最后阶段时,所处的状态将越来越类似于大爆炸后不久就出现的情况。天文学家马丁·里斯(Martin Rees) 对坍缩的宇宙进行了研究。通过应用一般的物理原理,他建立了宇宙最终坍缩阶段的图像。最终,宇宙微波背景辐射会变得非常强烈,以至于夜空会出现暗红色的辉光。宇宙将会慢慢地变成一个无所不包的宇宙熔炉,炙烤着所有脆弱的生命形式,无论它们藏身何处,都难逃此命运,而此时行星的大气层早已被剥离得干干净净。渐渐地,红光会变成黄色,然后变成白色,直到充满宇宙的强烈热辐射威胁到恒星本身的存在。由于无法辐射出能量,恒星会在内部聚集热量并发生爆炸。此时的宇宙空间充满了炽热的气体等离子体,它们一直在猛烈地燃烧,变得越来越热。

随着变化的步伐加快,情况变得更加极端。宇宙开始发生明显变化的时间只需要10万年,然后是1 000年,再然后是100年,朝着灾难加速前进,温度随之上升到数百万开尔文,数十亿开尔文,而占据宇宙广袤空间的物质将被无限压缩,一个星系的质量所占据的空间直径只有几个光年——宇宙的最后三分钟来临了。

宇宙的温度最终变得极其高,原子核也解体了,物质被剥离成了一锅均匀的基本粒子汤。宇宙大爆炸和摧毁一代又一代恒星所创造的重元素的时间,比你我阅读这一页书所花费的时间都要短。持续了数万亿年的稳定的原子核结构,此时会被彻底摧毁。除了黑洞之外,其他所有的结构早已不复存在。宇宙此时显现出一种优雅但险恶的相似性,但时间非常短暂,只有几秒钟而已。

随着坍缩的速度越来越快,温度也随之上升,而且上升的速度越来越快。物质被强烈地压缩,以至于单个质子和中子不复存在,只剩夸克汤。

坍缩会继续加速,此时将是宇宙终极灾难来临前的几微秒。黑洞开始相互融合,其内部情况与宇宙本身的总体坍缩状态几乎没有区别。它们现在只是提前到达末日的一些时空区域,并且正在与宇宙的其他部分连接在一起。

在最后的时刻,引力变成了主导力量,无情地粉碎了物质和空间。时空曲率不断增大。越来越大的空间区域被压缩到越来越小的体积之内。根据传统理论,内爆将在奇点处变得异常强大,将粉碎一切物质,包括空间和时间本身。

这就是世界末日。

据我们了解,这种“大危机”不仅意味着一切物质的结束,更是代表着所有事物的结束。大危机来临时,时间本身就会停止,所以问“接下来会发生什么”将毫无意义,就像问“大爆炸之前发生了什么”一样。任何事情都不存在“下一步”会发生什么,因为没有不流动的时间,也没有虚无的空间。大爆炸时从虚无中诞生的宇宙将会在大危机中化为虚无。曾经辉煌了数亿年的宇宙,此时什么都不会留下。

我们应该为这样的前景感到沮丧吗?哪一种情况更糟糕呢?是宇宙缓慢地退化和膨胀,直至走向黑暗的虚无状态,还是炙热到内爆,以致被遗忘?在一个注定要走向时间尽头的宇宙中,不朽的希望又在哪里呢?

比起遥远未来不断膨胀的宇宙,面对不断趋近灭亡的生活才更加无望。此时的问题不是缺乏能量,而是能量过剩。然而,可能要在数十亿年甚至数万亿年后,我们的后代才需要准备应对最后的大灭绝。在此期间,生命仍然可以在宇宙中扩展。在最简单的坍缩模型中,空间的总体积实际上是有限的。这是因为空间是弯曲的,并且可以在与球体表面等效的三维空间中相互连接。由此可以想见,聪明的人类可以在整个宇宙中扩散并获得对空间的控制权,从而利用所有可能的资源来应对这场大危机。

我们可能很难理解后代为什么要如此费心。既然无法从大危机中幸存下来,把痛苦延长一点点又有什么意义呢?在宇宙的万亿年中,毁灭发生在末日来临之前的1 000万年还是100万年,这对年龄为几万亿年的宇宙来说是完全不一样的。但我们不能忘记时间是相对的,人类后代的主观时间将取决于他们的新陈代谢率和信息处理速度。假设他们有足够的时间来改造身体形态,那么就有能力在冥王 逼近的过程中获取永生。

温度升高意味着粒子运动得更快,物理过程也将发生得更快。一个有思想的人必须具备处理信息的能力。在一个温度不断升高的宇宙中,信息处理速度必然也要加快。对于可以在10亿年的时间尺度上利用热力学过程的超人类来说,宇宙的毁灭似乎还需要几年的时间才会到来。只要剩余的时间能在头脑中被无限延长,就不必担心时间的终结。从原则上来说,随着坍缩增速至最后的大危机,未来人类的主观经验可以更快地膨胀,这样就能够以不断加快的思考速度去应对加速到来的世界末日。只要有足够的资源,人类就可以赢得时间。

有人可能想知道,在最后时刻,居住在坍缩宇宙的超人类在有限可用的时间内是否拥有无限的独特思想和经验呢?约翰·巴罗和弗兰克·蒂普勒对此展开了研究。答案取决于最后阶段的物理细节。比如,在接近最终奇点的过程中,如果宇宙的速度保持一致,就会出现一个关键的问题。无论思考的速度如何,光速都保持不变,并且光每秒最多可以传播一光秒的距离。由于光速决定了任何物理效应传播的极限速度,因此,在最后一秒内,在间隔大于一秒的宇宙空间之间不会发生通信(这是事件视界的另一个例子,类似于防止信息从黑洞中逃脱)。随着末日的来临,可通信区域的大小和它们所包含的粒子数量会缩小到零。为了使系统能够处理信息,系统的所有部分都需要通信。很明显,随着末日的来临,有限的光速会限制任何可能存在的“大脑”的大小,这反过来又会限制这种大脑可能拥有的不同独特状态的数量,也就是大脑拥有的想法的数量。

为了逃避这种限制,宇宙坍缩的最后阶段必须偏离均匀性。事实上,这种限制发生的可能性非常大。对引力坍缩的大量数学研究表明,随着宇宙的内爆,坍缩的速度将在不同的方向上发生变化。奇怪的是,这不仅仅是宇宙物质在一个方向上比另一个方向收缩得更快的问题,而是会发生振荡,所以坍缩最快的方向会不断变化。事实上,宇宙会在不断增加的暴力和复杂性的周期摆动中走向灭绝。

巴罗和蒂普勒推测,这些复杂的振荡会导致事件视界首先在一个方向上消失,然后又在另一个方向上消失,这样变来变去的形式使空间的所有区域都能保持联系。任何超级大脑都需要快速思考,并将通信从一个方向切换到另一个方向,因为振荡会使一个又一个方向的坍缩加速。如果超人类能跟得上这个速度,振荡本身就可以提供必要的能量来驱动思维过程。此外,在简单的数学模型中,终止于大危机的振荡在大危机到来前的有限时间中,似乎是无穷无尽的,这就提供了无限量的信息处理能力。根据这个假设可以得出,超人类的主观时间是无限的。因此,即使物质世界在大危机中突然终结,精神世界也可能永远不会结束。

一个拥有无限能力的大脑能做什么呢?按照蒂普勒的说法,它不仅能够研究自身存在的各个方面和宇宙的各个方面,凭借其无限的信息处理能力,它还能继续在虚拟现实的狂欢中模拟虚拟世界。以这种方式内化的可能宇宙的数量将是无限的。这样一来,宇宙的最后三分钟不仅会延续到永恒,而且还能模拟各种各样的宇宙。

不过,这些推测取决于非常特殊的物理模型,可能完全不现实。这些推测还忽略了量子效应,而量子效应可能会主导引力坍缩的最后阶段,而且可能会对信息处理速度设置终极限制。如果是这样的话,我们希望,宇宙超人类或超级计算机至少能在可用的时间内对自身的存在产生足够的了解,并接受自己必然走向灭亡的命运。 v4LDaSSuaCLUraXmx7SGlR9rCs82R1l2FymiYhAafHy5z6Q6osQBD2TlnmRpvOtG

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×