智慧之窗: 地老天荒宇宙的結局

2012年12月

文／黃小石

科學家根據目前的理論和天文數據估計：我們的宇宙大約在137億年以前開始存在，在那之前，沒有時間與空間；時空在某種科學家還不能測透的情形下開始了。這是一般所謂的「大爆炸論」。

人類的生命

從個人生命的角度來看，我們自然生命的存在約一百年，但是不知道這物質的身體毀壞了之後，我們的「意識」是否還存在?
人類的文明在地球上所留下的痕跡也許有八千年。若照當今物理大師霍金博士的說法，人類文明可能在千年之內就被自己摧毀了。所以他主張人類應當設法「太空移民」，以存餘種。這是因為他看見人類的科技是以「指數型」發展，百年之內人已經可以輕而易舉地把人類完全毀滅了。

自古以來，人類好戰成性，不是因為道德水準不高，而是出於人的本性。再加上天然資源有限，人的慾望無窮，人的歷史實在是連綿不斷的戰爭史，人類文明之所以仍然存在，主要還是因為過去的武器不很高明，真正的大規模毀滅性武器還沒有被發明出來。然而，在美國用原子彈轟炸日本之後10年，羅素與愛因斯坦等11位知名學者聯名宣告，人類已面臨滅亡的危機，當日業已如此，今日豈不更甚？

天體的碰撞

人類即使不自相殘殺，仍要面臨一些嚴重的「天災」。過去每隔幾千萬年，地球總會受到自外太空而來的隕石或彗星的襲擊，尤其是從小流星帶而來數不盡的隕石，再加上以億計的彗星。只消看看月亮、水星表面佈滿的隕石坑，就知道這是尋常的事了。若地球被這些大一點的天體擊中，就會帶來地面上嚴重的災害與長期氣候的改變，甚至把地面上的生物幾乎全部消滅。

外界對地球的威脅，以未來人類的科技也許還有方法化解，但人類生存基本的危機是人內在的本性，除非人在彼此的不同中能學習互相配搭，正如一個身體中不同肢體的協調配合，而不是只顧爭競，人類的文明在地上才有長期發展的可能。

人類文明的終結不代表地球上生命的終結。生命是極堅韌的，地球也是很穩定的；維持地上生命的還是我們的太陽，像太陽這樣「主序星」的演化，科學家已經有相當認識。大體來說，我們的太陽還有50億年的時間可以保持目前的狀態。

太陽的生涯

所謂太陽目前的狀態，是指長達90億年「燃氫」的穩定發光狀態，即太陽的核心在高溫高壓下，氫核子（質子）融合成為氦，而釋放能量的狀態。50億年後在太陽核心裏的氫都轉化為氦之後，只有在這氫核外圈的氫原子繼續產生融合反應，同時在核心中，氦核的溫度壓力也逐漸高到可以融合為碳的狀態，此時太陽會開始慢慢地膨脹，而其最外層的氣體溫度降到攝氏3,500度左右時，太陽的顏色呈紅色，慢慢成了一顆「紅巨星」，到那時太陽的直徑將比當今的太陽大上一百倍，能把水星都吞進去。

當太陽核心溫度增加到一億度左右，便會開始全面的氦融合反應，同時也開始發生氧，然後不久太陽的核心爆炸，核心的密度和溫度便開始下降，轉成以碳、氧為主的新核。當太陽內部的溫度低於6億度，「碳－氧融合反應」停止，溫度開始急速下降，太陽外層氣體的原子核與電子結合為中性的原子，並放射光子，此時的太陽開始變小，漸漸形成一個與地球大小相當的「白矮星(White Dwarf) 」，這時它內部的核融合反應停止，「白矮星」繼續冷卻變暗，形成所謂的「棕矮星(Brown Dwarf)」，至終成了一個不會發光的「黑矮星」，結束太陽一百億年燦爛的生涯。

宇宙的膨脹

在太陽漸漸衰老的同時，宇宙也在膨脹。科學家一向以為宇宙萬物都在重力的吸引之下，所以膨脹的速率必然會漸漸慢下來。至於這膨脹會不會有一日終止，萬物又開始收縮，就得看宇宙中總體所有的物質質量加起來有多重了。若這總質量夠大，宇宙將來必收縮，不會無限地膨脹。這種「關閉」的宇宙，有一天會把萬物又縮成一點，稱之為「大坍塌(big crunch)」。若是宇宙的質量不大不小，那宇宙將來就既不收縮，也不無盡止地膨脹。大部分科學家相信，我們宇宙的總質量正好是「臨界質量」：不是質量太高，我們不會在「大爆炸」後不久即收縮回去；也不是質量太小、膨脹太快，連星雲都不可能形成。

然而事情卻又不是這麼簡單。當科學家研究在宇宙中極遠的天體時，發現這些很古老的星體，在過去膨脹的速率比現在慢，可見宇宙的膨脹不但沒有慢下來，反而是愈來愈快，好像有種「暗能量」在空間抵抗著「萬有引力」，把所有的物質推開，並且當空間愈大，這「暗能量」（又稱「幽靈能量」phantom energy）也愈強，所以看來不但這宇宙是「開放」的，而且這愈來愈強烈的空間張力，以後可以大到把宇宙萬物都撕裂(The Big Rip)。