人教版新课标高中语文必修5课本《宇宙的未来》课文解读(3)

　　(14)因为宇宙的膨胀是如此之均匀，所以人们可按照一个单独的数，即两个星系间的距离来描述它。[宇宙以多大的速度均匀地膨胀呢?作者说，按照“两个星系间的距离”可以求出宇宙的膨胀率。]现在这个距离在增大，但是人们预料不同星系之间的引力吸引正在降低这个膨胀率。如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。宇宙就会坍缩到一个大挤压，这和启始宇宙的大爆炸相当相似。[这是作者预言宇宙的第一种前途：“坍缩到一个大挤压”，回复到“启始宇宙的大爆炸”时的状态。宇宙正在膨胀，为什么会坍缩呢?作者说，如果宇宙的密度大于某个临界值，引力就会等于以至大于膨胀的张力，宇宙于是停止膨胀以至收缩。]大挤压是被称作奇性①的一个东西，是具有无限密度的状态，物理定律在这种状态下失效。(①奇性：也称“奇点”，指空间—时间曲率变得无穷大而形成的点。大爆炸宇宙学认为，宇宙起源于大爆炸，在大爆炸之前，宇宙是一个没有体积的“奇点”，时间和空间都不存在。奇，jī。)这就表明即便在大挤压之后存在事件，它们要发生什么也是不能预言的。但是若在事件之间不存在因果的连接，就没有合理的方法说一个事件发生于另一个事件之后。[作者说明什么是大挤压，指出大挤压之后会发生什么是不能预言的。为什么不能预言?因为宇宙与大挤压之后的事件没有任何因果联系。]也许人们可以说，我们的宇宙在大挤压处终结，而任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。[但是有人从因果联系的角度对大挤压之后进行预言，认为我们的宇宙在大挤压处终结后会成为另一个新的宇宙的一部分。]这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢?人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。[作者认为，宇宙在大挤压处终结，终结就是死亡，再讨论“之后”怎么样，已毫无意义，因此，用所谓再投胎的说法作比喻，对其进行批驳。]

　　(15)如果宇宙的密度小于该临界值。它将不会坍缩，而会继续永远膨胀下去。其密度在一段时间后会变得如此之低，引力吸引对于减缓膨胀没有任何显著的效应。星系们会继续以恒常速度相互离开。[这是作者预言宇宙的第二种前途：不会坍缩，永远膨胀。前提是宇宙的密度小于某临界值，引力小于张力。]

　　(16)这样，对于宇宙的未来其关键问题在于：平均密度是多少?如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间本身就会在大挤压处终结。[在上述分析的基础上，作者得出预言宇宙未来的方法。宇宙的未来取决于平均密度，取决于某临界值。平均密度小于某临界值，宇宙就膨胀;平均密度大于某临界值，宇宙就会坍缩。因此，只要求出宇宙现在的平均密度和那个临界值，就可以知道宇宙未来的命运。]然而，我比其他的末日预言者更占便宜。即便宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。[作者在这里强调科学预言和世界末日预言的本质区别。科学预言家和世界末日预言家都认定世界将有一个末日，但是世界末日预言家认定世界末日即将降临，人类面临灭顶之灾，科学预言家则认定宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”，人类不必惊慌。在这段文字里，作者说明了预言宇宙未来的科学方法，并且根据这个方法断言，宇宙至少在一百亿年之内不会停止膨胀。读到这里，我们自然会向作者询问：宇宙现在的平均密度是多少?有没有达到这个临界值?又有什么根据说宇宙至少在一百亿年之内不会停止膨胀?让我们研读下文，看看作者对这些问题是如何回答的。]

　　(17)我们可以从观测来估计宇宙的平均密度。如果我们计算能看得见的恒星并把它们的质量相加，我们得到的，不到临界值的百分之一左右。即使我们加上在宇宙中观测到的气体云的质量，它仍然只把总数加到临界值的百分之一。[说明宇宙中恒星和气体云，也就是所谓的明物质在宇宙中所占的密度，这个密度最多也只有临界值的百分之一。]然而，我们知道，宇宙还应该包含所谓的暗物质，即是我们不能直接观测到的东西。暗物质的一个证据来自于螺旋星系。存在恒星和气体的巨大的饼状聚合体。我们观测到它们围绕着自己的中心旋转。但是如果它们只包含我们观测到的恒星和气体，则旋转速率就高到足以把它们甩开。必须存在某种看不见的物质形式，其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住。

　　(18)暗物质的另一个证据来自于星系团。我们观测到星系在整个空间中分布得不均匀，它们成团地集中在一起，其范围从几个星系直至几百个星系。假定这些星系互相吸引成一组从而形成这些星系团。然而，我们可以测量这些星系团中的个别星系的运动速度。我们发现其速度是如此之高，要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去。所需要的质量比所有星系总质量都要大得多。这是在这种情形下估算的，即我们认为星系已具有在它们旋转时把自己抓在一起的所需的质量。所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质。[以上列举两个事例,一个来自螺旋星系，一个来自星系团，作者根据星系动力学的原理，间接证明宇宙中确有暗物质的存在，而且推算出暗物质的质量远远超出明物质。因此，计算宇宙的平均密度必须考虑暗物质这个最重要的因素。那么，宇宙中的暗物质又有多少呢?]

　　(19)人们可以对我们具有确定证据的那些星系和星系团中的暗物质的量作一个相当可靠的估算。但是这个估算值仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右。这样，如果我们仅仅依据观测证据，则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去。[作者在对宇宙中明物质和星系与星系团中暗物质的量进行了估算分析之后，预言宇宙将会继续无限地膨胀下去。读到这里，读者也许会问：星系与星系团在浩瀚的宇宙中只是极小的一部分，好比大海中的几个零星的岛屿，那么在茫茫的宇宙空间中这些无法证明的暗物质还有多少呢?把它们加起来宇宙的平均密度又是多少呢?我们如果无法求出宇宙的平均密度，还有其他方法证明宇宙永恒或者最终坍缩吗?于是作者生发开去，引出下面的一番议论。]再过50亿年左右，太阳将耗尽它的核燃料。它会肿胀成一颗所谓的红巨星①，直到它把地球和其他更邻近的行星都吞没。(①红巨星：光谱呈橙色、红色的巨星。它是在恒星演化过程中，由于内部核燃料的耗尽，热核反应的速率减弱，打破了引力与辐射压之间的平衡，恒星的外壳开始燃烧膨胀而形成的。)它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星①。(①白矮星：一类低光度、高温度、高密度的简并态恒性，是恒星演化的一种归宿。当恒星经过红巨星阶段损失大量质量后，剩下的质量若小于1.44个太阳质量，这颗恒星就演化成白矮星。)我正在预言世界的结局，但这还不是。这个预言还不至于使股票市场过于沮丧。前面还有一两个更紧迫的问题。无论如何，假定在太阳爆炸的时刻，我们还没有把自己毁灭的话，我们应该已经掌握了恒星际旅行的技术。[作者根据恒星演化的原理，首先预言太阳将于50亿年后毁灭，但是人类不一定毁灭，因为到了那个时候人类应该已经掌握了恒星际旅行的技术，早已搬迁到了其他的行星。]

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