宇宙正在加速“成長”
在大約150億年前,宇宙只是一個聚集了巨大能量和物質(zhì)的小點,在某種未知條件的啟動下,這個小點爆炸了。這就是“宇宙大爆炸理論”的主要內(nèi)容,也是科學家對宇宙誕生的猜想。宇宙大爆炸之后,它就不斷地膨脹。也就是說,宇宙就像是一個生命體一樣,在不斷地長大。在宇宙的“成長”過程中,不斷產(chǎn)生新的天體,老的天體則在不斷死去,就像是人體的細胞新陳代謝一樣。
那么,目前宇宙處于一個什么時期呢?
3位諾貝爾獎得主告訴我們,目前宇宙正處于青少年時期,因為宇宙正在加速膨脹,就像人類在青少年時期會快速生長一樣。
地球相對于浩淼的宇宙來說,用大海里的一滴水來形容也不為過。在這么“渺小”的地球上,天文學家如何能發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹甚至加速膨脹呢?
天文學家觀測宇宙的方法常常是找一個參照物,他們觀測宇宙加速膨脹的參照物,就是超新星。
超新星是宇宙“成長”的標尺
早在20世紀30年代,就有天文學家提出用超新星來測量宇宙的膨脹程度。就像在我們的成長過程中,父母會為我們準備一條量身高的標尺一樣,超新星被看成是給宇宙“量身高”的標尺。
為什么要選用超新星作為“標尺”呢?
超新星是一種極為明亮的爆炸中的恒星,其中的Ia型超新星有一個特點,那就是它們發(fā)出的光度(即發(fā)光強度)是相同的。同時,它們也是超新星中最明亮的。
由于Ia型超新星具有相同的光度,而光會隨著傳播距離變遠而不斷減弱,天文學家就可以用觀測到的Ia型超新星的亮度,并根據(jù)一些復雜的公式來確定這些超新星離地球的遠近。
但是僅僅測定了超新星的遠近還不足以說明宇宙在膨脹,還得借助“紅移”現(xiàn)象。Ia型超新星發(fā)出的幾乎所有光都集中在一個特定的藍色波長上,不過,這些藍光的波長在傳播過程中,會因為宇宙的膨脹而被拉長,所以在到達地球的時候,這些原本的藍光就會看起來呈紅色,這一現(xiàn)象被稱為“紅移”。這些光線看起來有多紅,就等于告訴我們,自這個超新星爆炸以來,宇宙究竟膨脹了多少。觀測不同距離上的超新星,就能夠確定宇宙是如何隨著時間而膨脹的。
說起來似乎很容易,但是科學家的研究過程卻是難以想象的艱難。雖然超新星非常亮,但是放在浩瀚的宇宙之中也只是微弱的一點。20世紀80年代中期,丹麥的一些天文學家開始試圖尋找遙遠的Ia型超新星。經(jīng)過長達2年的搜索,他們才找到第一顆Ia型超新星,后來他們又發(fā)現(xiàn)了一顆,但終因發(fā)現(xiàn)的過少而放棄了。由于很難發(fā)現(xiàn)Ia型超新星,當時許多天文學家對這類研究抱悲觀態(tài)度。而佩爾馬特等3位研究人員,正是在尋找超新星上卓有成效,才獲得了本屆諾貝爾物理學獎,正是他們的開創(chuàng)性研究,大量的Ia型超新星才開始被發(fā)現(xiàn)。
宇宙將在冰冷中死去
那么,宇宙加速膨脹的結(jié)果會是什么呢?按照諾貝爾評獎委員會的說法,這個獲獎成果告訴我們,包括地球在內(nèi)的整個宇宙正在逐漸變得稀薄而寒冷,宇宙最終將會變得異常冰冷而沒有生機。
科學家預計,在宇宙大約1000億歲的時候,宇宙的大小將是現(xiàn)在的數(shù)億倍,那時宇宙的密度將變得很小很小,物質(zhì)和能量非常稀薄地擴散在宇宙之中,所有能產(chǎn)生光和熱的天體都會被宇宙膨脹的力量拉裂而死去。那時的宇宙或許不再膨脹,只會在一片冰冷之中慢慢死去。
當然,宇宙的未來命運是個未知數(shù),它有可能在青壯年時期改變“生活方式”,可能不再膨脹而延年益壽。假設(shè)有一天宇宙死亡了,之后會有新的宇宙產(chǎn)生嗎?我們誰也不可能知道甚至推測,畢竟那是八九百億年之后的事情了,而如今的宇宙還不足200億歲。況且,我們現(xiàn)今的宇宙還有許許多多的未解之謎,更不用說未來的宇宙