知道我們的宇宙未來嗎？

對於我們所處的宇宙，在未來的幾十億年時間裏，科研學家都感到前景非常地黯淡，宇宙文明和生態系統最終都將走向消亡，唯物質卻會繼續存在。宇宙受到未知的暗能量推動，一直正在不停的加速擴張，而宇宙內部的物質依然堅挺，但輻射能量卻逐漸衰落。對於宇宙生命的未來而言，存在暗能量的宇宙，是宇宙所有命運當中的一種可能情況，宇宙開始的時候輻射能量占主導地位，如今的宇宙大部分都是物質，輻射能量所遺留下來的，只是那日漸走向消失的微波背景。

在遙遠的將來，包括熱能、光能和其他所有形式的輻射能量消失的速度比物質衰變為質子、中子和光子從而對輻射能量進行補充的速度更快。問題的關鍵就在於暗能量，它目前只是人們假想的一種場域或者能量，他遍佈整個空間，而且有可能是宇宙擴張的幕後推手。這就意味著未來與過去不相類似，而且與科研的想像也截然不同。以前的理論認為輻射能量在與物質的較量中將最終占得上風，因為在幾萬億年的時間裏物質將會衰變為輻射能量，從而增加後者的比重，但由於暗能量的作用，物質有望在遙遠的未來擊敗輻射能量。但是這種暗能量行蹤詭秘，迄今為止仍然沒有被人類直接觀測到，使宇宙的未來也蒙上了黯淡孤獨的色彩。

當前關於宇宙未來的預報都認為以後宇宙將會十分寒冷，宇宙中的生命將會很難倖存下來。在接下來的1000億年的時間裏，暗能量預計將會使最遙遠的星系和恒星以超過光速的速度移動，這意味著未來的天文觀測者將不再會看到星系他們的身影。現在我們的宇宙年齡大概是137億年，某些物體的年齡是宇宙的一半，我們曾經可以看到他們，但現在即便是在最遙遠的觀測點，也找不到他們的身影了。而研究人員還認為在大約1萬億年之後，我們也只能看到包括銀河系在內的局部星系罷了。

宇宙能量的走勢始終是在混亂度增加的方向流動著，所有恒星的能量必將最終平均分配到宇宙中，而宇宙是這樣的巨大，所以能增加的平均溫度幾乎微乎其微，最後宇宙將以極低的溫度存在很長一段時間，而再也沒有恒星的存在。然後宇宙將進入塌縮期，也就是宇宙大爆炸的相反，回歸到宇宙大爆炸的初期。在這個塌縮的過程中，能量重新積聚，宇宙溫度迅速提高到極大，所有物質融化，甚至連質子和中子也不復存在，據說將會融化到誇克級別。

僅僅就在1000億年之後，未來的天文學家將不再能夠觀測到：宇宙的擴張、永恆的微波背景、星系的紅向移動以及其他重要的宇宙現象了。而這些現象正是我們藉以瞭解宇宙的基礎，因為未來的人們將沒有能力瞭解宇宙的工作狀態，揭示宇宙的未來和歸宿，宇宙死亡和重生的迴圈是很有可能的。當現在的人類文明消失，我們所處的星系死亡，甚至宇宙毀滅的時候，下一個宇宙的誕生和發展也許會重現我們的過去、現在和未來的一切。或者說當宇宙的真空突然變成某種完全不同的物質時，宇宙可能會有一個非常奇特的結局。

大約在150億年前，除了一個微小的點，其他的一切都不存在。而這個將所有物質都高度密集的點，有著難以想像的高溫。某一時刻，這個點突然發生了巨大的爆炸，在此過程中產生了時間、空間、物質和能量‧‧宇宙就這樣形成了！這就是根據天文觀測和愛因斯坦的相對論，現代天文學界和物理學界普通認同的宇宙誕生的觀點，也就是我們經常聽到的大爆炸理論。緊隨著大爆炸的產生，宇宙不斷的膨脹，而宇宙膨脹的過程中產生了宇宙中的各種物質，包括我們的地球和隨之出現的人類以及人類文明。

但宇宙並不是永遠的膨脹下去，科學家認為，宇宙最後將停止膨脹，並由於星系重心吸引力作用向內部塌縮，使所有星系越聚越緊，最後形成一個緊密的物質團，從而摧毀宇宙中所有的生命，最終變回一個高度密集的點。美國科學家對宇宙未來的景象進行了預測，他們同樣提出這樣一個疑問：如果人類和人類所掌握的知識最終消失，那麼未來能夠代替人類出現的有智力的生物將如何研究空間？他們能否想得出“宇宙大爆炸”這種理論，或者能否重新發現相對論這一學說呢？或許將來的某一天歷史將會重演，甚至我們每一個人都將再次生活在這個宇宙當中。

如果不瞭解宇宙的過去，很難預測宇宙的未來，關於宇宙的起源和未來，科學家至今也沒有完全搞清楚，仍然還是一個謎。由於大爆炸理論無法對宇宙的最終結局下定論，因此宇宙將永遠不會結束，而是處於從生長到消亡的不斷迴圈過程中。而大爆炸既不是宇宙的起點也非終點，只是宇宙的兩個不同階段中間的“過渡”，也就是說如今的宇宙就是在上個宇宙的塵埃中所誕生的，其實從嚴格意義上來說，目前我們還無法預測宇宙的未來。

作為一般人很可能最關心宇宙的未來會是什麼樣子，而作為宇宙學家關心的問題恰恰相反，他們最關心宇宙的過去是什麼樣子。宇宙學作為一種實證科學，必須靠研究宇宙史留下的化石，結合我們的物理知識來“推測”過去。如果過去不能研究清楚，一些關鍵的細節不能確定，將來就很難預測。何況宇宙的將來實在是太遙遠的將來，與我們的目前沒有太大的關係。針對美國科學家提出的最新理論，進行了一次關於宇宙誕生以及宇宙輪回等問題的深入探討：

問：宇宙的“外面”是什麼？

宇宙學家：事實上，關於宇宙到底是有限還是無限，從觀測的角度來講，目前還沒有一個肯定的答復。但有一點可以肯定的是，宇宙是無邊的，既然沒有邊，也就無所謂宇宙之外一說了。

問：宇宙到底有多“大”？

宇宙學家：起碼需要光走一百億年，能夠知道這一點，已經是天文學上了不起的成就了。如果將宇宙想像成一個三維球面，目前我們所能看到的宇宙只是這個球面極小的一部分，絕大部分的球面我們還未能看到。不過，隨著科學技術的發展，我們的宇宙視野也許還將不斷擴大。

問：大爆炸之前發生了什麼？到底是什麼引起了大爆炸？

宇宙學家：解釋這個問題，首先必須解釋一下時間這個概念。在物理學上，我們用運動這個概念來定義時間。換句話來說，沒有運動，也就沒有了時間，假定一切是靜止的，就無從談時間。宇宙學的研究表明，時間也許在將來是無限的，在過去卻不是，有一個起點，也就是大爆炸的那一點。在大爆炸之前，沒有時間。因此“大爆炸之前”這個概念是錯誤的。這就好比去尋找比南極更南的一點沒有意義一樣。宇宙大爆炸僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究後得到的一種設想。

問：宇宙還有沒有可能重生？我們的歷史是否會重演？

宇宙學家：嚴格意義上來說，無法預測宇宙的未來。這主要是因為我們對暗能量的觀測還沒有那麼精准。如果暗能量是宇宙學常數，那麼宇宙就會一直膨脹下去，如果不是一個常數的話，那宇宙的結局就很難講了。如果宇宙塌縮成一個點時，有的理論認為它有可能再次發生爆炸，恒星、行星、甚至具有生命的天體將再次出現，歷史將重演。這也就意味著不僅過去有個時間起點，在未來，同樣也有一個時間起點，如果是這樣的話，很多物理定理就失效了，而用什麼理論取代我們現在還不瞭解。而有的理論認為宇宙會加速膨脹，支援這個理論的人甚至認為宇宙有可能不只是一個，而是有無數種可能的宇宙，各自有著出於偶然原因形成的不同物理規律。

宇宙的未來關鍵在於暗物質！1998年對許多遙遠超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹，而非人們通常認為的減速膨脹它顯示宇宙有一個相當於宇宙學常數的暗能量成分存在。而宇宙能量密度由4.4%的強子物質（發光物質）、22.6%的暗物質(不發光物質)和73%的暗能量組成。愛因斯坦為了構造靜態宇宙學解,在其引力場方程中加入了一個常數項，這一常數就是著名的愛因斯坦宇宙學常數。最近的天文觀測證實，宇宙正在加速膨脹，這表明，宇宙能量密度中包含有相當於宇宙學常數的一個成分。

試想把一顆球拋向天空，由於重力對球的影響，可以預期到球的速度會逐漸慢下來，甚至靜止，接著落回地面。但是如果球不但沒有慢下來，反而加速向遠方飛去，那會是什麼光景？不過這樣的情況在我們所處的這個宇宙卻是再基本不過的事：所有東西都在加速遠離彼此！此一加速遠離彼此的現象，在1998年首度被發現，科學家們相信此現象的成因來自「暗能量(dark energy，一種交互作用型式為互斥的重力)」，「暗能量」在整個宇宙的組成高達72%，可說是主要的成分。過去我們對「暗能量」並不甚瞭解，但是現在天文學家首度清楚地看到「暗能量」造成的效應。

透過「錢卓X光太空天文臺(Chandra X-ray Observatory )」，天文學家觀測到「暗能量」是如何來抑制星系團的成長。此外，將此一研究獲得的新數據和過去的研究做整合，科學家確認了「暗能量」的存在，並在探索「暗能量」的本質上取得了目前最佳的線索。此外，該研究還帶來令人高興的好消息：我們所在的這個宇宙，並不會因為擴張而導致解體！過去研究「暗能量」的種種方法，都是去測量Ia型的超新星。然而這次運用X-光的研究則不同，該方法不受限過去研究的條件，唯一影響條件是在宇宙結構成長的過程中，向內吸引的重力和向外擴張的排斥力之間對抗的情形。這可說是科學家長久以來所尋覓的，一個富決定性且獨立的「暗能量」測試法。

「這個成果可以稱為『揠苗助長的宇宙('arrested development of the universe)』」該研究的主導者，來自美國麻薩諸塞州劍橋市．史密松天文物理天文臺(the Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge)的Alexey Vikhlinin做了上述的說明，他接著又補充:「使宇宙擴張加速的力量，同時也反過來使宇宙擴張緩和下來」。Vikhlinin及其同事透過「錢卓X光太空天文臺」，觀測了數十個星系團中的高溫氣體。其中部份星系團距離我們相對較近，剩下的則遠在半個宇宙大小之遙。研究結果顯示，星系團質量隨時間而增加的情形是由「暗能量」所主導的。肇因於「暗能量」的空間延展程度越大，星系團的成長會變得越困難。這些結果與距離測量有明顯的一致性，顯示廣義相對論一如預期，在大尺度範圍上是適用的。

暗能量是一個強度不隨時空變化的常數？亦或是空間本身的函數，會隨著空間的擴張會變得越來越強？這在問題在過去是不明嘹的。換個說法，這個問題就成為：愛因斯坦的「廣義相對論」和「宇宙常數(the cosmological constant)」是正確的呢？或者在大尺度的情況下必須做修正？但是此一透過「錢卓X光太空天文臺」做出的研究，提出的證據強化了「暗能量」是宇宙常數的觀點：「暗能量」的強度不隨時間而增長，如果暗能量其強度會隨時間增長，將導致宇宙最終會把自己撕碎而解體。

「我們把所有的資料擺在一起，然後得到有力的證據，顯示「暗能量」就是「宇宙常數」，或者換句話說，那是『微小卻重要的東西(nothing weighs something)』」Vikhlinin做了上述的說明，他接著又補充:「雖然還需要更多的測試來驗証，但是截至目前為止，愛因斯坦的理論仍和以前一樣好用」。從這些研究成果，可以向外推理來預測宇宙的終極命運：如果「暗能量」可用「宇宙常數」來解釋的話，那麼宇宙的擴張會持續加速，那除了我們所在的本銀河系和被重力綁在一起的鄰居仙女座星系外，其他的星系最後都會從我們眼前消失。

雖然這個情形不會很快就發生，但是Vikhlinin說：從現在算起，到宇宙現有年齡的兩倍時，你就會看到很強的效應。那會是個天文學家在宇宙學研究上容易有發現的好時機，因為：在越遠的地方，看得到的東西越少！

未來的世界會是什麼？面對未來我們更需要一種全新的視野！抽絲剝繭，預見未來，清晰地去思維探研，宇宙世界看似是清晰、透明的，還不如說人類還處於混沌、雜亂的所知之中。我們需要更科研地去辨清這個繁雜的變化，不僅需要看透，還需要掌握看透的方法。在人類的起起落落生存之中，文明就像是一條築有河岸的河流，河流中流淌的是無數先人的奮鬥鮮血，對於大宇宙我們能掌握到是科研們流淌的心血，而對於自心的小宇宙，你是否曾羅列過已經發生的變化？甚至對於未來的變化也興起了透視呢？