為什麼外星生命如此罕見？

據英國《獨立報》2018年4月10日報導，長期以來，科學家一直在殫精竭慮地尋找外星生命，但迄今為止，結果並不令人滿意。為什麼外星生命如此罕見？一項新研究或許給出了答案：宇宙中磷的數量遠低於我們的想像。

很多重要的生命活動都離不開磷，它幫助我們存儲能量並讓能量在全身流動，形成DNA的基礎。但新研究表明，只有地球得到了足夠的磷，因為地球與一顆超新星的距離足夠近。

研究人員解釋說，當恒星走向生命的終點時，會發生爆炸（超新星爆發），此時磷得以形成，但普通超新星可能沒有合適的環境來製造磷。地球可能撞了大運，因為它碰巧距離“合適”的超新星足夠近。

最新研究負責人、英國卡迪夫大學天文學家珍·格裏維斯稱，來到地球（或許藏於隕石中）的含磷礦物質中，只有很少的一部分足夠活躍，參與了主要生物分子的製造。如果磷源於超新星，且接著在隕石中遨遊太空，那麼，一顆年輕的行星是否會因為“出生地”的緣故，而缺乏活性磷？如果真是如此，那麼，在另一個與地球類似的天體內，生命或許很難從磷不足的化學過程開始。

研究團隊對兩顆超新星殘餘物——銀河系內已知最年輕的超新星遺跡仙后座A（Cassiopeia A）和位於金牛座的蟹狀星雲（Crab Nebula，距地球約6500光年）進行觀察，得出了上述結論。他們使用位於拉帕爾馬的英國威廉·赫歇耳望遠鏡，從蟹狀星雲尋找磷和鐵的蹤跡。之前，已有研究從1.1萬光年外的仙后座A尋找磷的“蛛絲馬跡”。研究人員將這兩項觀測結果進行比較後發現，蟹狀星雲的磷比仙后座A少很多，這讓科學家們驚訝不已。

團隊成員解釋說：“這兩個爆炸似乎不同，或許因為仙后座A源於一顆罕見超大品質恒星的爆炸。”

研究人員計畫持續進行研究，以厘清是否其他超新星殘餘物也缺乏磷。

發現72個神秘的宇宙閃光

觀測的一個瞬態宇宙事件，該事件達到最大亮度的時間是8-18天，之後在距離地球40億光年處爆發。

據2018年4月8日國外媒體報導，目前，科學家對超新星進行了一項勘測活動，超新星是大品質恒星終結生命時出現的猛烈爆炸，勘測結果發現72個神秘的宇宙閃光。這些閃光非常類似於超新星光線，但是超新星演變速度非常快，因此天文學家很難勘測超新星的自然屬性。

72個神秘閃光是由“暗能量勘測超新星計畫（DES-SN）”發現的，據悉，DES-SN勘測計畫是通過位於智利安第斯山脈托洛洛山美洲際天文臺望遠鏡對宇宙天體進行勘測，DES-SN勘測計畫通過測量宇宙膨脹，將有助於探測暗能量屬性。研究人員在勘測宇宙空間時，拍攝到天體變化，以及短暫的超新星事件，並對這些事件進行了跟蹤分析。

研究報告首席作者英國南安普敦大學米卡?普爾西恩（Miika Pursiainen）稱，DES-SN勘測計畫有助於我們更好地理解暗能量，迄今科學家仍無法完全解釋暗能量。同時，這項勘測計畫比之前揭曉了更多難以解釋的神秘短暫天體事件。

普爾西恩發現了72個非常明亮、且變化很快的宇宙閃光，目前他和研究同事仍在試著理解這些不同尋常的宇宙事件。

大品質恒星生命末期，當核聚變活動停止之後，重元素都將聚集在恒星內核。最終，恒星內核將變得很重，以至於恒星內部爆炸，以及II型超新星爆炸中外殼脫落。除II型超新星之外還有另一種著名的超新星，叫做Ia型超新星，它涉及一種被稱為白矮星的“恒星屍體”從一顆伴星中虹吸物質，直至伴星縮小達到品質閾值，引發失控的核反應。

這個最新探測的宇宙閃光亮度類似於不同類型超新星的最大亮度，但是可觀測時間較短，大約一個星期至一個月時間。相比之下，真實超新星可存在數月時間，最新觀測72個宇宙閃光區域非常熾熱，溫度範圍在1萬-3萬攝氏度之間，它們的寬度可達150億公里。

目前，天文學家仍不確定這些不尋常宇宙事件是如何發生的，一些恒星在它們以超新星形式爆炸之前就開始剝離物質，在最極端的情況下，脫落物質會完全包裹爆炸恒星。超新星釋放的能量之後加熱周圍物質，達到非常高的溫度，之後天文學家可能僅觀測到被照明的包裹層，而不是爆炸恒星。研究小組指出，這種情況可能有助於解釋最新觀測到的72個宇宙光線，但證實仍需要進一步研究。

研究小組表示，他們計畫繼續搜索短暫的宇宙現象，之後與最普通的超新星進行對比，評估這些宇宙現象的發生頻率。

普爾西恩說：“如果沒有其他更好的解釋，我們不得不承認天體物理學和宇宙學仍存在著大量科學未解之謎。”

“上帝粒子”創造的“負能量泡沫”或將導致宇宙毀滅？

2018年4月8日物理學家發現，一種賦予宇宙中所有物質品質的基本粒子有朝一日也可能導致宇宙的毀滅。這種粒子就是希格斯玻色子，即所謂的“上帝粒子”。該粒子所創造的“負能量泡沫”一旦與宇宙相撞，宇宙便會在瞬間灰飛煙滅，就像最初的大爆炸一樣突然。

科學家用於解釋物質基本組成的粒子物理標準模型預言，宇宙的毀滅將是一個緩慢的過程。但一項新研究指出，宇宙不會如此緩慢地走向消亡，而是會在約10139年後，在一場大爆炸中徹底湮滅。

專家提出，希格斯玻色子的品質也許日後會發生變化。由於宇宙中所有物質的品質均由希格斯玻色子賦予，這也許會使生命賴以存在的一切宇宙活動都土崩瓦解。這一變化可能會產生“負能量泡沫”，我們瞭解的一切宇宙法則都將被其徹底破壞。

更糟糕的是，這一戲劇性收場也許已經啟動了。專家稱微型黑洞周圍的時空扭曲足以啟動希格斯玻色子的坍縮過程。

據國外媒體報導，物理學家發現，一種賦予宇宙中所有物質品質的基本粒子有朝一日也可能導致宇宙的毀滅，這種粒子就是希格斯玻色子，即所謂的“上帝粒子”。該粒子所創造的“負能量泡沫”一旦與宇宙相撞，宇宙便會在瞬間灰飛煙滅，就像最初的大爆炸一樣突然。

科學家用於解釋物質基本組成的粒子物理標準模型預言，宇宙的毀滅將是一個緩慢的過程。按照這一模型，一種名叫暗能量的力正在加速宇宙膨脹，直到最終一切都退化成冰冷、死寂的狀態。但一項新研究指出，宇宙不會如此緩慢地走向消亡，而是會在約10139年後，在一場大爆炸中徹底湮滅。更糟糕的是，這一戲劇性收場也許已經啟動了。哈佛大學的研究人員在研究粒子品質和粒子之間的相互作用時，發現了這一驚人結果。

希格斯玻色子的理論於上世紀70年代創立，並於2012年通過大型強子對撞機宣告發現。科學家認為該粒子的品質為125G電子伏。但希格斯玻色子的品質也許並非恒定不變。專家提出，希格斯玻色子的品質也許日後會發生變化。由於宇宙中所有物質的品質均由希格斯玻色子賦予，這也許會使生命賴以存在的一切宇宙活動都土崩瓦解。這一變化可能會產生“負能量泡沫”，我們瞭解的一切宇宙法則都將被其徹底破壞。而該泡沫還會不斷擴張，直到吞噬掉整個宇宙。

哈佛大學研究人員安德斯·安德里亞森（Anders Andreassen）表示：“我們想修正之前的估算結果，盡可能確定宇宙末日降臨的時間。想像一下這個負能量泡沫正以光速向我們猛衝而來。我們將根本來不及反應。”

雖然這聽上去似乎遙不可及，但標準模型存在的缺口意味著這種設想的確有可能發生，至少在數學層面上是這樣。我們目前對物理學的理解無法解釋暗物質或暗能量的運作機制。人們提出了一些理論來填補這些空缺，而這些理論認為宇宙會無限擴張下去，看不到盡頭。

但一名專家認為，也許一個黑洞便足以啟動宇宙的毀滅過程。

黑洞密度極大、引力極強，任何形式的輻射都無法從中逃脫，就連光也不例外。它們就像強力吸塵器一樣，將附近的塵埃和氣體統統吸入其中。科學家認為，超大品質黑洞的極強引力正是星系中恒星的旋轉中心。

英國杜倫大學的露絲·葛列格里（Ruth Gregory，並未參與此次研究）已經證實，微型黑洞周圍的時空扭曲足以啟動希格斯玻色子的坍縮過程。假如宇宙中真發生了這樣的事情，等我們發現時，一切都為時已晚。

我們可從地球上觀測到的宇宙僅僅是太陽系和銀河系的一小部分，可觀測的最遠處距我們約為138億光年。但一項以宇宙大爆炸以來宇宙膨脹情況為基礎的計算指出，我們的可觀測宇宙應該是一個範圍920億光年的球體。而2011年，牛津大學對目前掌握的所有關於宇宙規模的資料進行統計分析後提出，可觀測宇宙的直徑應至少為7萬光年。甚至還有人認為，可觀測宇宙的範圍應為無窮大。

這些都意味著，希格斯玻色子很可能已經在宇宙中的某處發生了坍縮，只是離我們過於遙遠，光線難以企及。而等到它的影響波及地球，一切都已為時過晚。

早在三百多年前，德國數學家戈特弗裏德·萊布尼茨（Gottfried Leibniz）就曾向浩瀚的宇宙發問：“Why is there something rather than nothing?”這個令科學家和哲學家困擾不已的問題在1973年終於有了一個答案：是真空（nothing）的量子漲落催生了今天的宇宙（something）！換句話說，“無中生有”可能是宇宙的真正起源，是宇宙大爆炸理論和暴脹理論的原始種子。

1973年12月，大名鼎鼎的英國《自然》（Nature）雜誌發表了一篇兩頁紙的學術論文，題目是“宇宙是真空漲落的產物嗎？”（Is the Universe a vacuum fluctuation?），作者是名不見經傳的美國紐約市立大學亨特學院的年輕教師愛德華·特萊恩（Edward Tryon）。據說特萊恩在寫出這篇立意大膽的理論文章之後，先將它投給了美國物理學會主辦的《物理評論快報》（Physical Review Letters），但卻很快就遭到了拒稿。時年33歲的特萊恩並沒有氣餒，轉而改投名氣更大的《自然》期刊，希望自己的論文能以“讀者來信”（a letter to the editor）的形式發表。結果出乎他本人的預料：《自然》編輯部不僅很快接受了這篇論文，而且還以“專題文章”（feature article）的形式正式刊出。

特萊恩在論文中指出，我們的浩瀚宇宙起源於看似一無所有的真空的量子漲落。熱力學第一定律告訴我們，能量是守恆的，既不能被創造也不能被消滅。因此“無中生有”意味著宇宙來自“零”能量的虛空，這樣才不會破壞能量守恆定律。特萊恩從德裔美國物理學家彼得·伯格曼（Peter Bergmann）那裏得知，假如物質的品質所對應的正能量與引力勢所對應的負能量恰好彼此相消，那麼宇宙就會處在淨能量等於零的真空狀態。其實這一觀點早在1934年就被美國物理學家理查·托爾曼（Richard Tolman）在他的《相對論、熱力學與宇宙學》（Relativity, Thermodynamics and Cosmology）一書中提出來了。量子力學的奠基人之一帕斯誇爾·約丹（Pascual Jordan）當年為了解釋恒星可能起源於“一無所有”這一物理圖像，也假設了恒星的品質所對應的正能量恰好與它的引力勢所對應的負能量大小相等、相消為零。

假定宇宙的起點是真空之後，特萊恩下一步要做的事情就是描述真空的量子漲落何以生成今天的宇宙。他借助的工具無外乎量子力學和量子場論，因為後者告訴我們：真空並不空，而是一個熱鬧非凡的地方----粒子與反粒子對在一定時間段內通過從真空借取能量而不斷地無中生有，表面上破壞能量守恆定律但其實遵循海森堡的測不准原理。這些從真空產生出來的“虛”粒子帶有與普通粒子相同的量子數，但是它們的能量與動量關係卻不同尋常。特萊恩設想，個別或少量“虛”粒子有可能“實在”化，並最終演變成廣袤無垠的宇宙。

但特萊恩無法說清楚真空漲落所產生的微觀“虛”粒子世界具體是以何種方式從極小尺度演變成了今天極大尺度的宏觀宇宙的。他的理論缺乏數學支撐，主要靠猜想和思辨，因此無法令人信服，至少在當時的科學界幾乎沒有受到任何關注。

而他關於宇宙中應該含有等量的物質和反物質的預言，今天看來也是錯誤的，因為我們在可觀測宇宙中並沒有發現原初反物質存在的跡象。據說特萊恩在1970年前後，即在他發表自己的那篇經典論文之前，曾經在哥倫比亞大學舉行的一場學術報告會上突然向演講者發問：“或許宇宙就是一種真空漲落？”（Maybe the Universe is a vacuum fluctuation?），在場的人都笑了，都以為他在開玩笑。處於窘迫之中的特萊恩並沒有當場解釋自己的想法，而是幾年後通過論文表達了他對宇宙起源的新見解。也許可以說，當時他的思想太超前了。

1981年1月，美國物理學會主辦的《物理評論D》（Physical Review D）期刊發表了一篇題為“暴脹的宇宙：關於視界和平坦性問題的一個可能的解決方案”（Inflationary Universe: A possible solution to the horizon and flatness problems）的論文，作者是年輕的理論物理學家阿蘭·古斯（Alan Guth）。這篇迄今為止已被引用6700余次的文章成為大爆炸宇宙學發展史上的里程碑，因為它比較令人信服地回答了特萊恩的論文當年無法回答的問題：也許是某種形式的暗能量，比如真空能（vacuum energy），以迅雷不及掩耳之勢驅動了宇宙的瞬間暴脹，從而使得通過真空漲落而生成的微觀“虛”粒子世界得以瞬間膨脹到宏觀宇宙的規模。1997年，已經成為宇宙學大師級人物的古斯在自己的新書《暴脹的宇宙：探索宇宙起源的新理論》（The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origin）中對特萊恩的原創性思想給予了認可：“據我所知，第一個以科學的語言描述宇宙產生於一無所有的嚴肅建議是愛德華·特萊恩在1973年的論文中提出來的。”（To my knowledge, the first serious suggestion that the creation of the Universe from nothing could be described in scientific terms was the 1973 paper by Edward Tryon）。

正如1988年度的諾貝爾物理學獎得主利昂·萊德曼（Leon Lederman）在1993年追問的那樣：如果宇宙是答案，那麼什麼是問題？（If the Universe is the answer, what is the question?）毫無疑問，宇宙的起源就是問題。而宇宙可能起源於真空的量子漲落，則可能是這一基本問題的正確答案。