宇宙的起源和末日

书名:给孩子讲宇宙

作者:李淼 王爽

李淼是我见过的最自恋的科学家了。他年轻时还是踏实的。他研究量子场论、超弦理论以及宇宙学。这方面研究本来就是充满了预测,比较玄妙的理论。最近这些年他致力于当公众人物,虽然备受诟病,但是谁说从事科学的人就一定要默默无闻的呢。

他写了好几本科普,虽然去拜访他的时候我表现出很了解,其实我一本也没有读过。这是看他写的第一本书。

这本书是给孩子们看的,但年龄也不能太小,毕竟基本的理论都讲了。初中生读比较合适吧,虽然语气有点哄孩子似的似乎小学生也能读,不知道能懂多少。

本书只有四章,介绍地球什么样宇宙什么样,宇宙的起源以及有没有末日。

可能有些聪明的小朋友会问:“你只是说了地球是个大圆球,但它为什么是球形的呢?”解答这个问题的关键是万有引力。

在物理学中有一个非常重要的原理:物体总想处于能量最小的状态。打个比方,有些比较懒的人,只要能坐着就绝不站着,只要能躺着就绝不坐着。为什么他们会觉得躺着最舒服?因为在躺着的状态下,他们对抗地球引力所消耗的能量最小。

地球是什么样的?它是一颗蓝白相间的球形弹珠,也是一粒悬浮在茫茫太空中的微小尘埃。

书里内容还挺丰富,讲了不少科学家的故事,相关的人物也都有涉及,有些不太流行的也有。比如勒维特,我都不知道她的事。一年后,她得到了一个在哈佛大学天文台当计算员的机会。尽管每周只能挣十美元,勒维特还是很开心地来到哈佛,加入了“皮克林的后宫”。据同事后来回忆,勒维特一直很敬业、内向、不苟言笑、与世无争。恐怕当时谁也无法想象,正是这位平凡到不能再平凡的失聪女士,第一个敲响了哥白尼日心说的丧钟。

现在我们来盘点一下整个太阳系的家当。从内往外数,太阳系包括太阳、4颗类地行星、小行星带、4颗类木行星、柯伊伯带和奥尔特星云,其半径能达到1光年之遥。

下面给大家看看银河系的全貌。银河系像一个旋转着的巨大圆盘,直径超过10万光年,厚度不到2000光年,其中至少包含1000亿颗恒星。银河系的中间鼓起了一个直径为1万光年的大圆球,被称为银核。在银核正中心还隐藏着一个危险的庞然大物,那是一个质量为400万倍太阳质量的巨大黑洞。银核外的盘状结构被称为银盘。银盘上还有几个恒星比较密集的区域,被称为旋臂。旋臂里的恒星不是固定不变的。大家可以想象城市里的交通堵塞。不断有汽车进入,也不断有汽车离开,但这个堵塞区整体上还是保持不变。这个堵塞的区域就是旋臂。我们的太阳系目前就位于其中一条旋臂——猎户座旋臂之中,离银河系中心大概有28000光年。在银盘之外还有一个更大的球状区域,叫银晕,里面稀稀落落地分布着一些年老的恒星。

最后,我们终于来到了这次旅行的终点,也就是整个宇宙的边缘。如果把银河系也缩小到只有一个篮球那么大,那么按等比例缩小的可观测宇宙有多大呢?大概也相当于一个以北京到天津的距离为直径的圆球。

宇宙是一片跨越了数百亿光年的广阔空间,没有任何中心;里面包含了至少2000亿个星系和200万亿亿颗恒星,而且这些物质还非常均匀地分布在其中。

宇宙诞生于137亿年前的一场大爆炸。我们的宇宙不是静止不变的,它的年龄也是有限的。

要是真有一个宇宙末日,世界到底会变成什么样子。假设宇宙大撕裂发生在公元167亿年12月31日的24点整。公元167亿年与现在最大的不同就是天上的星星全都消失了,而且已经消失了上千万年。在10月31日那天,我们会发现自己看不到冥王星了。随后,海王星、天王星、土星、木星和火星也像约好了似的,一个接一个地神秘失踪。到了12月26日,就连月球也离家出走了;我们亲眼看着它脱离了地球引力的束缚,然后像脱缰的野马一样消失在了太空的深处。真正恐怖的事发生在12月31日的午夜。23点32分,幻影暗能量产生的斥力超过了太阳自身的引力,从而把太阳给弄散架了。12分钟后,也就是23点44分,地球仿佛被一个巨大的炸弹从内部炸开,也土崩瓦解了;大大小小的地球碎片散落在了太空中,到处都是人们的哭喊声,不过他们的痛苦很快就要结束了。在末日到来前的十亿亿分之三秒,就连原子都会被幻影暗能量的斥力撕碎。然后就是“大撕裂”的时刻。在这一刻,幻影暗能量将君临天下,彻底摧毁宇宙中的一切。整个宇宙,甚至包括时间本身,都会在这一刻走向终结。

“宇宙大撕裂”只是两种可能的宇宙命运中的一种。另一种叫作“宇宙大冻结”。在这种情况下,宇宙将会永远膨胀下去,并在耗尽所有能量后,最终变成一个黑暗、冰冷、没有活力、空荡荡的地方。

宇宙大冻结是平时说得比较多的,教科书里宇宙大撕裂没太说。

本书有拓展阅读,都是短条目,介绍点放不进正文体系的相关内容,其中一条介绍作者自己的研究成就。

淼叔提出过一个与众不同的暗能量理论,叫全息暗能量。在这个理论中,暗能量密度是随着时间变化的。淼叔并不指望在有生之年得到实验的支持,但是能够在有生之年将自己的观点写进一部科普著作是一件荣幸的事情。

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