小编荐书|宇宙的探索

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一些天文爱好者有时候问笔者，我们的宇宙未来命运如何?

据科学家推测，在暗能量作用下，宇宙未来也许有三种命运走向，即宇宙的密度随着时间推移可能会降低，或维持不变，或者增加;即宇宙未来命运取决于暗能量的密度和性质，其最终的命运可能朝着大约三个方向演化。

(1)我们的宇宙继续无限期膨胀，膨胀的恰好比较合适，趋于稳定，科学家叫做临界的膨胀。当然，也有可能我们的宇宙继续加速膨胀，空间扩张的越来越快，星系和星系之间的分离速度越来越快，以至于最后人们看不到宇宙中别的星系。

(2)我们的宇宙将来的膨胀会停止，结果宇宙会塌缩，会重新回到一个起点;这与“宇宙大爆炸”相反，即宇宙“大坍缩、大挤压”。

(3)可能膨胀总是不断地加速，结果是“大撕裂”(Big Rip)，即宇宙尺度在有限的时间内膨胀至无限大，物质连接物、原子、分子甚至亚原子粒子都将被撕裂。有研究者认为，“大撕裂”情形可能在未来宇宙年龄220亿年内发生。大撕裂的意思是说不仅星系和星系之间的距离会变得越来越远，星系里面的每个天体之间的距离也会变得越来越远，星系会被裂掉。甚至于组成我们身体的原子都会被撕裂开，当然，这是一种非常不好的结局。

三种宇宙终结理论都有自己的道理和逻辑，当前还没有一个人能够给出确切答案，事实上，由于人们目前对暗能量的性质尚缺乏深入透彻的了解，还难以对宇宙的命运做出科学的预言。随着基础物理学研究的深入，科学家将进一步了解宇宙的终极命运。

我们的宇宙最终命运目前的确还无法确定，部分原因是我们还不能判断膨胀和引力这两者谁会取得最后的胜利。大多数天文学观测的结果支持前者，但是目前仍然存在着许多不确定的因素。其中之一是令人大伤脑筋的“暗物质”问题。天文学家在宇宙中观测到了一个奇特而反常的现象——星系和星系团的运动，大大超出了它们的质量所能够承受的限度。通过对星系运动方式的研究表明，星系中蕴藏着大量的非星系内部引力。天文学家无法合理地解释这一现象，除非有一种看不见摸不着的物质存在。这些物质拥有巨大的质量，它只产生引力，和普通物质共同维持着宇宙的“反常”运行。这就是天文学家、天体物理学家所说的“暗物质”。

研究表明，我们能够看到的恒星和星云仅占宇宙物质总量的大约4%。其余的物质是不可见的，即这些物质并不发光。目前还没有人知道这些暗物质究竟是什么东西。近年来，越来越多的观测结果，都指向暗物质的存在。但人们只有它存在的间接证据，只能通过它产生的引力对宇宙结构的影响，以其对宇宙微波背景的影响，来感知它的存在。要确认暗物质的存在，仍然需要直接的证据。

虽说Ia型超新星的观测揭示了宇宙在加速膨胀，但科学家对于我们的宇宙在很大程度上依然充满未知数。实际上，人们对暗能量这种新类型物质的探索才刚刚开始。其多种研究理论仅仅是一些猜测和设想，均未形成一个基本合理的解释。

科学家们还在酝酿发射新的宇宙探测卫星，对于宇宙大尺度空间进行更多更精确更系统的观测，进一步研究宇宙加速膨胀的规律，以确定暗能量的形式和物理特征，摸索不同的暗能量形式将导致非常不同的宇宙膨胀的规律。还有解决这一问题也需要拓展新的物理学理论。总之，破解暗能量、暗物质之谜，对于整个宇宙学乃至物理学而言，无疑将是一场重大的科学革命。

笔者写到这里，暂告一段落。随着探测手段的不断创新，新的发现将层出不穷。作者似乎感觉到，当本书出版的时候，宇宙学很可能又有了新的发现。作者谨以科学大师爱因斯坦曾写给一个对世界的命运感到担忧的孩子的信来收尾吧。爱因斯坦在信中这样写道:“至于谈到世界末日的问题，我的意见是:等着瞧吧!”

本文选自《宇宙的探索》

李良

北京大学地球物理系空间物理专业毕业。北京天文馆《天文爱好者》杂志社副编审。中国科普作家协会会员。曾任中国空间科学学会科普与教育委员。在报刊杂志发表科普文章200多篇，已创作出版科普书籍16种。曾与欧阳自远院士合著科普书《恐龙绝灭之谜》（1996年出版）。已出版的著作有《太阳与地球》、《宇宙的追问》、《探索宇宙奥秘》、《星座趣谈》、《太空奇观》、《星空探索》等。曾多次应邀在大中小学、电台、电视台等处进行科普讲座。

探索未知世界是人类的天性，自古以来，正是在强烈的好奇心驱使下，人类不断加快探索宇宙的步伐，不断地取得新的成就。科技常创新，国力大发展。当人们不再为吃饭穿衣等基本需求发愁时，科学无疑将成为日常生活的重要组成部分。深入探究宇宙的结构，研究各种天体是如何起源、如何演化的，以及我们的宇宙未来向何处演化；这些问题看似与日常生活无用，实则关系着地球人的命运。探索宇宙时常面临着各种观测技术的挑战，在攻克这些困难的过程中，必将显著地提升人类的能力，并为实现在宇宙中的可持续发展提供技术基础。“宇宙演化”这一基础科学问题，已经正式写入我国的“十三五”规划。这一方面说明国家对天文科学的高度重视，另一方面也是我国科学传播事业发展的结果。作为科普工作者，理应积极宣传天文知识和宇宙新发现，激发广大青少年以及各界公众对科学的热情、对星空和宇宙奥秘的好奇心，这将大大提升国人对科学的爱好和兴趣。当科学精神和科学方法在广泛的领域得到广大公众的真心认可和贯彻实施，必将影响人们生活的各个方面，包括发挥巨大的经济价值和社会价值，使我国的经济发展和自然环境协调统一，使社会更加理性、和谐、文明。