幽靈暗能量將撕裂并毀滅宇宙中的一切

首先，幽靈暗能量將開始撕裂星系

隨后，恒星和行星將會被撕碎

“大轉變”與“終極生態(tài)災難”

然而這一切都在20世紀末的一天被徹底改變了。在1998年，兩個相互競爭的獨立研究小組先后宣布了一項驚人結果：宇宙的膨脹正在加速。

這種現(xiàn)象是難以解釋的。正常的物質和能量不可能造成這種情況的出現(xiàn)。這是人類首次接觸到一類全新的能量形式——被稱為“暗能量”(dark energy)存在的線索，其行為特征與宇宙中任何其他東西都完全不同。

暗能量正在撕裂整個宇宙?？茖W家們到目前為止仍然未能理解暗能量究竟是什么東西，但他們已經(jīng)可以判定，整個宇宙中大約70%的能量屬于暗能量，并且這一數(shù)字每天都在增加。

暗能量的存在意味著宇宙的終極命運并非由其內部所含的“充填物”來決定。相反，暗能量控制了宇宙的前途，它讓宇宙不斷加速膨脹。面對這樣的情況，“大塌縮” 的前景已經(jīng)變得非常不可能。但這也并不意味著“大凍結”是無法避免的。這其中還存在著其他的可能性。其中的一項理論并非源自宇宙學研究領域，而是來自亞原 子粒子研究領域。

美國作家?guī)鞝柼亍ゑT內古特(Kurt Vonnegut)在其經(jīng)典科幻小說《貓的搖籃》(Cat's Cradle)一書中設想了一種新的水冰形式，叫做“冰-9”(ice-nine)，它的凝結溫度不是0攝氏度，而是46攝氏度。當一顆“冰-9”晶體被丟進一杯水里，這顆晶體周圍的水分子便立即開始轉變?yōu)榕c“冰-9”相同的結構，因為前者的結構擁有更低的能級。

隨后這些新形成的“冰-9”分子又開始對其周圍的其他水分子產(chǎn)生同樣的作用——在一瞬間，失控的鏈式反應已經(jīng)將整杯水全部變?yōu)椤氨?9”成分——它也可以瞬間將整個地球上所有海洋中的水體全部變成“冰-9”。

同樣的情況在現(xiàn)實中使用正常的冰和正常的水也會發(fā)生。如果你使用非常純凈的水，將其倒入一只非常干凈的玻璃杯中，然后將其降溫到剛好低于零度的水平。此時杯 中的水體將處于過冷卻狀態(tài)：盡管水溫已經(jīng)跌破凝結溫度，但水體依舊保持液態(tài)。這是由于水體非常純凈，杯子內壁也非常光滑，完全沒有瑕疵，冰無法找到開始凝 結的地點。但如果此時你將一顆小冰粒扔進杯子里，這杯水就將迅速凝固——就像“冰-9”產(chǎn)生的效應那樣。

這里討論的“冰-9”和過冷卻水當然不會對宇宙的命運產(chǎn)生什么影響。但空間之中可能會上演相似的情形。

量子物理學原理指出，即便在完全的真空之中實際上也存在非常少量的能量。但可能還存在另外一種類型的真空，其所包含的能量更低。如果這一想法正確，那么我們的整個宇宙就像是那一杯處于過冷卻狀態(tài)的水。它一直存在著，直到有一顆能級更低的“小冰晶”出現(xiàn)。

幸運的是，我們目前還尚未觀測到這類“小冰晶”存在的跡象。但同時不幸的是，量子物理學同時也指出，如果一種更低能級的真空狀態(tài)是可能的，那么這種真空將無法避免的在某個時刻，于宇宙的某處出現(xiàn)。

如果發(fā)生了這種情況，就像一顆“冰-9” 被丟進了宇宙這杯水里——新的，能級更低的真空將會把其周圍“舊的真空”轉變?yōu)榕c它一樣的“新的真空”。這顆“小冰晶”造成的影響將以接近光速的速度擴散 開來，因此我們將永遠無法預見到它的到來(有沒有讓你想到大劉《三體》里的二維化？)。一旦轉變完成，一切都將變得極為不同。

一些基本粒子，如電子與夸克的性質將變得完全不同，從而徹底改寫化學定律，甚至可能導致原子無法形成。在這一“大轉變”中，人類，行星，甚至是恒星本身都將被徹底摧毀。在一篇發(fā)表于1980年的論文中，物理學家悉尼·科爾曼(Sidney Coleman)和弗蘭克·盧西亞(Frank de Luccia)將這一前景稱為“終極生態(tài)災難”(the ultimate ecological catastrophe)。

更為雪上加霜的是，在“大轉變”之后，暗能量的表現(xiàn)形式可能將變得有所不同。與此前導致宇宙不斷加速膨脹不同，此時的暗能量可能將轉而導致宇宙不斷收縮，并最終迎來“大塌縮”。

我們能夠逃離這樣的命運嗎？

目前的理論認為，新生的宇宙曾經(jīng)經(jīng)歷過極其迅速的膨脹，即所謂的“暴漲”理論

大爆炸：宇宙的開端

  暴漲理論認為我們所處的宇宙僅僅是所謂“多重宇宙”中的一個，并且存在著一個永恒膨脹的“背景”，它在不斷制造出像我們所處的宇宙這樣的新的“宇宙氣泡”。

“大撕裂”與“幽靈暗能量”

另外還有第四可能的情形，在這種情形中暗能量仍然居于中心位置。不過這一理論給出的前景是高度揣測性的，因而可能性非常低，但即便如此仍然不能予以完全的排除。該理論的中心思想是：暗能量很有可能比我們目前所想象的更加強大，它甚至可以憑借一己之力直接造成宇宙的終結，而根本不需要經(jīng)過什么“大轉變”、“大凍結”或是“大塌縮”。

暗能量具有一種非常奇特的性質。隨著宇宙膨脹，它的密度不會發(fā)生變化。這就意味著隨著時間推移，宇宙中正在產(chǎn)生越來越多的暗能量，從而能夠跟上宇宙不斷膨脹的空間并保持其密度的不變。這種情況非常不同尋常，但并未打破任何的物理學定律。

然而情況還可以變得更加詭異——如果暗能量的密度隨著宇宙的膨脹而增加，情況將會如何？換句話說，如果宇宙中暗能量的增加速度超過了宇宙本身的膨脹速度，那將會如何？

這個問題是由美國新罕布什爾州達特茅斯學院的羅伯特·查得威爾(Robert Caldwell)提出來的。他將其稱為“幽靈暗能量”(phantom dark energy)，它將引導宇宙走向一條詭異的命運之路。

如果所謂的“幽靈暗能量”真的存在，那么“黑暗終將勝利”——正如電影《星球大戰(zhàn)》中警告我們的那樣。

目前，宇宙中暗能量的密度還非常低，遠低于地球上物質的密度水平，甚至是銀河系中物質的密度水平。但隨著時間的推移，這種“幽靈暗能量”將會持續(xù)累積并最終撕裂宇宙。

在一篇2003年發(fā)表的論文中，查得威爾和他的同事們構建出了一套他們稱之為“宇宙末日”(cosmic doomsday)的理論。其核心內容是：一旦“幽靈暗能量”的密度超過宇宙中的某一個物體，這個物體就將被撕裂。

這也就意味著，“幽靈暗能量”將首先撕裂銀河系，其中的恒星將散落各處。隨后密度更高的太陽系將會被撕裂，因為此時暗能量將物質撕裂開的力量已經(jīng)超過了太陽引力場對地球和其他公轉天體的牽引作用。

緊接著，在短短幾分鐘內，地球將會被撕裂。再然后，原子將被粉碎，最終，整個宇宙將會被撕碎。查得威爾將這種前景稱為“大撕裂”(the Big Rip)。

查爾維爾自己也承認，他的“大撕裂”理論看上去非常怪誕離奇，但這并不意味著它完全不可能發(fā)生。

有關幽靈暗能量的理論與一些基本宇宙理論之間存在存在沖突，比如一項基本的傳統(tǒng)假設，即認為物質與能量的運動速度不可超越光速。因此我們有足夠的理由拒絕相信這一理論。

基于我們對宇宙膨脹的觀測以及粒子物理學的實驗結果，宇宙的最終命運更有可能是“大凍結”，很有可能在那之后還會經(jīng)歷“大轉變”以及一次終極的“大塌縮”。

逃離厄運的希望

這樣的未來一片黑暗——亙古持久的冰冷空曠，隨后在一次真空衰變中被終結，最終迎來終極塌縮，一切全部消失。有沒有可能逃離這樣的噩夢？抑或這是我們命中注定的末日？

當然對于我們每個單獨的個體而言，根本就沒有必要去擔心這樣的事情。因為除了“大轉變”的時間可能還難以預料之外，以上所討論的這些事都是在億萬年之后才有可能發(fā)生的，因此對于我們而言，它們還“尚未成為”某種非常重要的問題。

另外，我們似乎也根本不必為人類的命運擔憂。如果沒有發(fā)生其他變故，經(jīng)歷如此久遠的時間，光是遺傳漂變效應就已經(jīng)足以讓我們的后代變得與今天的我們完全不同。那么退一萬步說，那時候的某種“智慧生物”將能夠逃離這樣的毀滅命運嗎？

美國普林斯頓高等學術研究所的物理學家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)在1979年發(fā)表的一篇經(jīng)典論文中探討過這個問題。在當時，戴森認為生命體可以通過對自身進行改造，從而在“大凍結”中幸存。戴森認為逃過“大凍結”要比經(jīng)歷可怕的“大塌縮”容易得多。

然 而時至今日，由于暗能量的發(fā)現(xiàn)，戴森對于這個問題的樂觀情緒已經(jīng)幾乎完全消散了。對此他曾經(jīng)發(fā)表過自己的觀點：“如果宇宙正在加速膨脹，那可真是一個壞消 息。”加速的膨脹意味著我們將最終失去與絕大部分星系之間的聯(lián)系，從而大大限制我們能夠獲取的能源數(shù)量。戴森表示：“從長遠來看，這是一種非常糟糕的情 況?！?/font>