《星空的琴弦》第二十二节
科学家对暗能量的解释分为两派:一派认为空间固有属性或广义相对论的数学需要,无需追问原因;另一派试图用量子理论从微观解释,但模型众多、缺乏证据,且暗能量太微弱……
科学家对暗能量的解释分为两派:一派认为空间固有属性或广义相对论的数学需要,无需追问原因;另一派试图用量子理论从微观解释,但模型众多、缺乏证据,且暗能量太微弱,只能靠观测超新星从宏观研究。温伯格和李政道都指出它是物理学的重大挑战。暗能量意味着宇宙将永远加速膨胀,几千亿年后河外星系退行速度超过光速、退出我们的视界,未来的文明会以为宇宙只有银河系这一座孤岛。作者认为研究这种遥远问题源于好奇心,而好奇心是自然选择的结果;同时我们正处在能观测到数千亿星系的时代,应当珍惜。
接着讨论宇宙的形状与大小。空间曲率决定形状:正曲率如球面,三角形内角和大于180度;负曲率如马鞍面,小于180度;零曲率则完全平坦。若曲率为正,理论上能观测到同一星系绕宇宙一周形成的多重镜像,但至今没有找到。研究有两种思路:一是把曲率问题转化为宇宙平均质能密度与临界值(约每立方米6个氢原子)的比较,最初算出物质远少于临界值,但暗物质和暗能量发现后,随着测量精度提高,多数人认为曲率恰好为零;二是直接测量由三颗遥远恒星构成的巨大三角形的内角和。无论曲率为零还是负,都意味着宇宙无限大,朝一个方向前进永远回不到原点。整体无限的宇宙中,可观测部分却是有限的,半径465亿光年、直径930亿光年,即粒子视界,它随宇宙年龄增长。
最后作者谈研究宇宙终极命运的意义:意义由人赋予,引发思考、满足好奇本身就是意义,如同温饱之后艺术的意义在于带来美感。他把星空比作一首交响乐,从太阳行星的奏鸣、星系宇宙的慢板,到有机分子、类星体、暗物质暗能量登场的轻快乐章,而思考宇宙命运就是聆听终章;此外,对这个问题的研究深度也代表着人类文明在宇宙文明中的位置。