2 一些有趣而深刻的亙古難題

2.1 宇宙誕生

關(guān)于宇宙到底是怎么來的切省，我想幾乎所有人都聽說過大爆炸理論最岗。但是為什么我們的宇宙會是四維的？“十維宇宙”的說法又是怎么回事朝捆，大爆炸理論是否和弦理論有什么關(guān)系般渡？讓我們從大爆炸理論的證據(jù)開始談起，了解宇宙命運的過去和未來芙盘。

首先我們得知道驯用，宇宙的的確確是在膨脹，得出這一結(jié)論的一個證據(jù)是紅移現(xiàn)象何陆。紅移現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)就是多普勒效應晨汹，在此我還是給出一個解釋豹储。遙遠的星體發(fā)出紅光贷盲，假如星體正在以一定的速度遠離我們，那么它發(fā)出的紅光的波將會變長剥扣。換種角度看巩剖，假如從星體到我們觀測者之間的空間在膨脹，那么經(jīng)由這段空間傳播的紅光（是一種電磁波）也會膨脹钠怯，表現(xiàn)為波長增加〖涯В現(xiàn)實中我們觀測到來自遙遠星體的紅光波長的確更長，所以這證明宇宙正在膨脹晦炊。

那么宇宙到底從何時開始膨脹鞠鲜？很容易理所當然地認為宇宙從誕生到現(xiàn)在一直在膨脹，這種膨脹為大爆炸理論提供了證據(jù)（注：實際上是先有的大爆炸理論断国，后觀測到的紅移贤姆，兩者間隔了兩年）。大爆炸理論認為宇宙創(chuàng)生于一個密度無限大的點稳衬，在大爆炸之后這個點形成了不斷膨脹的時空霞捡，其中的各種物質(zhì)（從最初的基本粒子到現(xiàn)在的各種星體）隨著溫度的降低逐漸形成，直至137億年后我們今天看到的樣子薄疚。

從大爆炸創(chuàng)立以來碧信，最強有力的證據(jù)就是一個叫作“微波背景輻射”的東西。沒錯街夭，它在《三體》第一冊中所出現(xiàn)砰碴。這個東西實際上是宇宙大爆炸的“回響”：如果大爆炸理論是正確的，那么我們應當能探測到這樣一種巨大的爆炸所產(chǎn)生的“回響”“謇觯現(xiàn)實中呈枉，這種“回響”于1992年被COBE衛(wèi)星精確地探測，它與大爆炸理論預言的“微波區(qū)域應類似于黑體輻射”完全吻合，因此成為了大爆炸理論最有力的證據(jù)碴卧。

大爆炸理論為宇宙的演化提供了很好的解釋弱卡，接下來自然而然浮現(xiàn)出的問題就是，在爆炸后極短的一段時間內(nèi)到底發(fā)生了什么住册？人們猜想婶博，在那一段時間內(nèi)，廣義相對論將會失效荧飞，起主導作用的將會是量子理論或者弦理論凡人。此外還有一些看上去毫無意義的問題，例如“大爆炸之前有什么”叹阔、“為什么會發(fā)生大爆炸”挠轴。接下來我將通過這些問題為大家介紹一套合理的說法。

關(guān)于大爆炸之前的問題耳幢，《三體》給了我們一個很好的說法岸晦。在大爆炸之前，世界是完美的十維睛藻，光速無限启上，時間永恒，對稱性極強店印；然而這種十維是不穩(wěn)定的冈在，因而發(fā)生了“對稱性破缺”（相當于大爆炸），十維宇宙分裂成了我們的四維宇宙和一個六維宇宙按摘，前者不斷膨脹包券，后者則收縮起來。

為了理解這重要的“對稱性破缺”（也是大爆炸發(fā)生的原因）炫贤，設想有四根立柱擺在正方形的四角溅固，而我們試圖借助四根皮筋將一塊不是很大的布的四角綁在這四根立柱的頂端。當我們成功后照激，這塊布的狀態(tài)是十分對稱的发魄，但布崩的很緊，所以也是不穩(wěn)定的俩垃；不久励幼，這塊緊繃的布的一角脫離了皮筋的束縛、滑下了立柱口柳，破壞了對稱性苹粟，卻使整塊布解除了緊繃的狀態(tài)，最終達到了穩(wěn)定≡灸郑現(xiàn)在我們將十維宇宙看作是緊繃的布嵌削，它是高度對稱的毛好，卻因攜帶著很高的能量而不穩(wěn)定，所以它將注定發(fā)生這種“對稱性破缺”苛秕，通過破壞對稱性來達到一種能量更低的穩(wěn)定形式肌访，即分裂為一個四維宇宙和一個六維宇宙。然而這還沒有結(jié)束艇劫，讓我們考慮一件更好玩的事情：毫無疑問那塊布從緊繃的狀態(tài)到最終一角耷拉下來的低能狀態(tài)是一個極其復雜的物理過程（讓我們假設這塊布就是日常生活中一塊完全非理想的布吼驶，自然放置時會形成復雜的褶皺。這樣的設定完全不能阻止這個過程的發(fā)生店煞，卻讓精確的物理分析變得完全不可能）蟹演，但同樣毫無疑問的是這個過程完美遵循著物理定律，布最終會達到怎樣的穩(wěn)定狀態(tài)完全是上天決定的顷蟀。同樣的酒请，十維宇宙的分裂也是一個極其復雜的過程，盡管它完美遵循著弦理論或者某種終極理論鸣个，但我們幾乎無從預料分裂的結(jié)果羞反，也極難解釋為何我們的四維宇宙作為分裂的結(jié)果會是這個樣子。這就回到了第一部分1.9節(jié)最后提出的弦理論的基本難題毛萌，是不是很奇妙苟弛？

理解了這些后喝滞，我們可以試著看一看從大爆炸開始的瞬間到10的-7次方秒內(nèi)都發(fā)生了些什么阁将。考慮這樣一系列問題：將冰加熱會得到水右遭，將水加熱會得到水蒸氣做盅。如果我們將水蒸氣加熱到3000K以上呢？水蒸氣獲得十分巨大的能量后窘哈，電子離開原子核吹榴，氣體將被電離，我們將得到等離子體滚婉。如果加熱到10的9次方K呢（當然現(xiàn)實中根本做不到）图筹？加熱到10的15次方K呢？到10的32次方呢让腹？暴增的高溫給予的能量將巨大到使原子核分解远剩、使亞原子粒子分解為夸克和輕子，甚至使時空扭曲骇窍、維度發(fā)生變化瓜晤，同時使電磁力和弱力開始統(tǒng)一進而與強力統(tǒng)一又與引力統(tǒng)一（第一部分中我們看到維度升高可以使四種力統(tǒng)一）……如果將這個過程倒過來，那么我們將看到大爆炸后最先發(fā)生的事情： 隨著時空的暴脹腹纳，溫度的急劇下降（從10的32次方K降到10的15次方K）痢掠，高維空間的對稱性逐漸喪失驱犹，四種基本力依次從十維空間中的“大統(tǒng)一力”分離出來。這就是宇宙誕生的場景足画。

2.2 人存原理

為什么我們活在這個世界上雄驹？地球處于妙不可言的位置，這個地方不冷不熱淹辞，恰好使生命可以形成荠医。之所以我們會在這里提出這個問題完全是因為一種巧合：溫度完美，組成我們軀體的化學物質(zhì)穩(wěn)定桑涎，物質(zhì)完美遵循著精確合理的物理定律……

人存原理認為彬向，各種物理常數(shù)或者各種環(huán)境參數(shù)（例如溫度）如此精確的原因完全是因為它們必須得是現(xiàn)在的值。假設g值變成10倍大攻冷，那么我們自身的體重將壓死自己娃胆；假設溫度僅僅高個100度（這溫度在宇宙中簡直不值一提），那么液態(tài)水就不可能存在等曼。同樣的里烦，宇宙中存在四種基本力是因為它不可能缺少一種，宇宙就是這個樣子是因為它不可能是別的樣子……這些像廢話一樣的論述似乎不無道理禁谦。然而胁黑，科學家們對這樣的解釋很難滿意。他們認為這是最差的解釋州泊，是“沒有辦法時的辦法”丧蘸。他們更希望的是從一種本源出發(fā)，推導出我們眼前的宇宙的模樣才是最合理的遥皂。這種推導顯然是極其困難的力喷。在了解科學家們試圖使用的招數(shù)之前，我們需要先回顧一下1.4中所講到的量子理論演训。

眾所周知弟孟，量子理論是相當詭異的。將能量離散化是前所未有的做法样悟，但更加奇異的是著名的海森伯不確定性原理拂募。我們記得，量子理論的出發(fā)點是波函數(shù)窟她，它描述了粒子所有可能的狀態(tài)陈症；在做出測量前，你不能夠知曉粒子的狀態(tài)礁苗，只能給出它處于各種狀態(tài)的概率分布爬凑。這聽上去有些詭異，愛因斯坦也曾用這樣一句話來攻擊這種“邪說”：“月亮只是因為老鼠盯著它看才存在嗎试伙？”嘁信，意思是說于样，當我們不進行測量時理應能推算出粒子的狀態(tài)。甚至還產(chǎn)生了著名薛定諤貓佯謬：一個封閉空間內(nèi)潘靖，經(jīng)由某些裝置穿剖，不穩(wěn)定的鈾原子衰變可以殺死一只貓。然而在我們打開這個空間前貓到底是死是活卦溢？薛定諤認為這個問題極其荒謬糊余，但是量子理論依然給出了一種解釋：生死乃概率，貓的狀態(tài)需要用一個描述活和死兩種狀態(tài)總和的波函數(shù)來描述单寂。

更有趣的是贬芥，這種波函數(shù)除了描述微觀粒子，也可以被遷移到宏觀物體上宣决。書架上的書為什么不會突然出現(xiàn)在桌子上蘸劈？這樣的問題看起來簡直呆傻到無法回答，但波函數(shù)卻可以給出一個有啟發(fā)性的解釋尊沸。它告訴我們：書有可能突然出現(xiàn)在桌子上威沫，甚至有可能突然出現(xiàn)在火星，只不過這種概率極小洼专，極其接近于0棒掠。盡管概率幾乎為0，但量子理論允許構(gòu)成書的一個粒子從書架跑到至桌上屁商，那么構(gòu)成書的所有粒子同時隧穿到桌子上的概率一定不為0而極其接近于0烟很。事實上，宏觀物體的波函數(shù)彌漫在整個空間棒假，然而除了該物體位于本來所在的位置的概率極其接近100%溯职，它位于其它任何位置的概率都極其接近于0。這就是為何物體會待在它原來的位置帽哑。

現(xiàn)在再回過來看“宇宙為什么是這個樣子”的問題，這和“物體為什么待在原來的位置”十分相似叹俏∑拚恚霍金給出了一種十分具有革命性的想法：在大爆炸開始的10的-43次方秒內(nèi)，主導宇宙生成的是量子效應粘驰，如果在這時構(gòu)建出整個宇宙的波函數(shù)屡谐，那么或許我們可以從概率上證明宇宙最可能是我們現(xiàn)在看到的樣子。

在介紹霍金給出的異想天開的復雜模型前蝌数，我得提一提一個叫做“多個世界”的理論愕掏。這個理論認為我們的世界隨著時間的前進，它不斷地再無窮小的時間間隔內(nèi)分裂為無窮多個新的世界顶伞《牛或許你曾經(jīng)有過“當初要是選擇……那么現(xiàn)在就會如何如何”的想法剑梳，實際上在另一個世界你可能就是那樣去做了』耍可能在一個世界薛定諤的貓死了垢乙，在另外一個世界薛定諤的貓活著。起初人們認為這個理論沒有什么價值所以它遭到了拋棄语卤，但現(xiàn)在宇宙波函數(shù)的想法又讓該理論成為了潮流追逮。

宇宙波函數(shù)描述的就是無窮多個宇宙疊加在一起的狀態(tài)。在一些宇宙中基本粒子不能形成粹舵，在一些宇宙中沒有引力钮孵，在一些宇宙中的物理常數(shù)略微與我們宇宙的物理常數(shù)有所差別并直接導致生命無法存在……在霍金的模型中，有一個“母宇宙”創(chuàng)造了無窮多個宇宙眼滤，它們都存在著油猫，并以蟲洞相連接。這些蟲洞的開閉情況改變著各個宇宙中不同場方程中出現(xiàn)的常數(shù)值柠偶，直到這些常數(shù)被調(diào)配到與我們宇宙中的常數(shù)相吻合時情妖，宇宙波函數(shù)表明這樣的宇宙能產(chǎn)生智慧生命的概率最大。于是才有了我們這些對宇宙發(fā)問的生物诱担。（注：真實情況是毡证，我們尚未能通過這樣一個波函數(shù)得出上述結(jié)論……它只是一個美好的愿景，而且理應如此蔫仙。）

2.3 時間旅行

時間旅行是許多人的夢想料睛，但這種事情在地球上從未發(fā)生過∫“睿可能許多人都在小時候思考過這件事：假若某人通過時間旅行回到了過去恤煞，他在“自己”尚未出生時殺死了自己的父親或母親會發(fā)生什么？這樣一來他自己似乎根本就不會出生施籍，自然也就不可能在長大后通過時間旅行回到過去居扒，于是這就構(gòu)成了矛盾，甚至某種意義上證明的時間旅行是不可能的丑慎。此外喜喂，稍微了解狹義相對論的人都知道物體在接近光速時質(zhì)量將變得無窮大，所以光速不能被突破竿裂，時間也不能倒流玉吁。既然時間旅行被禁止幾乎已成定論，那么還有討論這個問題的意義嗎腻异？事實上进副，它的誘惑力是如此之大，以至于人們絕不肯放棄探索悔常。

首先我們來仔細地討論一下有關(guān)佯謬的問題影斑。實際上给赞，有關(guān)時間旅行的佯謬可以被分為兩類：一類就是上一段所講的“殺死自己”的佯謬，另一類看上去不那么匪夷所思鸥昏，叫做“沒有過去”塞俱。后一類大概講述了這樣的事情，請想象這樣的場面：有一天吏垮，小時候的你獨自在家障涯，突然屋里出現(xiàn)了一個看上去很像你自己的陌生人。這個神秘的陌生人留下了一些資料并匆匆離去并再無音信膳汪，那些資料講述的是如何制作并使用時間機器唯蝶。長大后你造出了時間機器，突然想起了兒時的這些事情遗嗽，并認為如果自己不返回過去告訴小時候的自己如何制造時間機器粘我，那么現(xiàn)在的自己理論上不應當能造出時間機器。為了填補因果律痹换，你飛回過去成為了告訴自己如何制造并使用時間機器的陌生人征字。于是這些事情不斷地循環(huán)，永遠沒有盡頭：當有人問起“最先是誰發(fā)明了時間機器”時娇豫，就已經(jīng)產(chǎn)生了佯謬匙姜，因為這件事情“沒有過去”。

如果我們想說服自己時間旅行是可能的冯痢，就得先解決這兩種佯謬氮昧。它們的關(guān)鍵問題在于無形中假設了時間旅行后的人將會保持原來的樣子且回到自己原來所在或?qū)錾氖澜纾欢@實際上并非板上釘釘浦楣，因為沒人做過時間旅行袖肥，也就沒有證據(jù)說明這些假設是對的，因此從邏輯上講完全可以給出一些解決方案振劳。例如讓我們假設2.2中所提及的“多個世界”理論是正確的椎组，那么時間旅行不過是相當于在不同的世界中穿梭，唯獨不能回到自己以前所在的世界澎迎。如果你在另一個世界“殺死自己”庐杨，這個事件完全可以解釋為“在那個世界中的你本就不會出生”，但這并不會影響“在你原來所在的那個世界中夹供，你會出生”，因為根據(jù)這個理論仁堪，一定在一個世界中你將乘坐時間機器“殺死自己”哮洽，也一定在一個世界中你在出生前就已被“殺死”。你不過是借助時間機器跳入了那個自己在出生前被“殺死”的世界弦聂。同樣的鸟辅，讀者可自行嘗試用該理論解釋第二種佯謬氛什，甚至可以自己構(gòu)造可能的理論去解釋這兩種佯謬》肆梗總結(jié)一下枪眉，之所以它們不能從根本上證明時間旅行不可行，是因為做出的這些看上去有道理實際不一定正確的假設再层。例如上述“多個世界”理論的成功贸铜，其實是基于對于“回到自己原來所在或?qū)錾氖澜纭钡姆裾J。

其次要面對的是狹義相對論的問題聂受，它表明我們無法超光速運動蒿秦。幸運的是，它被叫做“狹義”相對論正是因為它的適用范圍并不夠廣蛋济；即使是應用范圍更廣的“廣義”相對論棍鳖，在面對黑洞這種極大引力的奇特天體時也會失效。其實碗旅，恰恰相反的是渡处，理論計算的結(jié)果并沒有完全扼殺時間旅行的可能，這正是我接下來要介紹的祟辟。

相信大部分人都聽說過黑洞医瘫，并且對它有一定的認識。它最恐怖的地方在于質(zhì)量極大川尖，密度極大拍嵌，周圍的引力也極大，大到被吸進去的光都無法逃逸晒哄，因此人們完全無法直接觀測這種天體巨柒。人們對于黑洞的了解來源于兩方面：一方面是觀測其他的天體行為來推斷黑洞的存在，另一方面是通過理論來推導黑洞的性質(zhì)（事實上在宇宙中發(fā)現(xiàn)黑洞晚于它被理論推導出來）馍悟。顯然對于時間旅行這種問題畔濒，后者是更加重要的。

首先出現(xiàn)的一個東西是史瓦西解锣咒。這是一個愛因斯坦方程的解侵状，他描述的是大質(zhì)量的靜態(tài)恒星的引力場。這個解有一些有意思的特點毅整，當然包括了描述黑洞性質(zhì)的那些趣兄。此外它還表明，進入黑洞內(nèi)部的人將看到時空的“另外一邊”出現(xiàn)的一個“鏡像宇宙”悼嫉。從數(shù)學上可以推測出艇潭，聯(lián)結(jié)這兩個宇宙的是一種細管道一樣的結(jié)構(gòu)，它被命名為“愛因斯坦-羅森橋”，即人們常說的“蟲洞”蹋凝。這簡直是到達另外一個宇宙的通道鲁纠！如果能從這根管道中通過，不就相當于穿越時空了嗎鳍寂？于是人們展開了大量的相關(guān)研究改含，希望黑洞可以被當做時間機器使用。

最初迄汛，愛因斯坦并不擔心這個詭異的解會搞出什么時間旅行的亂子捍壤。黑洞的性質(zhì)告訴我們，一切物體在真正被吸進去之前就已經(jīng)被其巨大的引力扯碎隔心，想穿過這個通道更需要超過光速白群。后來，數(shù)學家克爾給出了另一個愛因斯坦方程的精確解硬霍。他假設黑洞和眾多的星體一樣是不停旋轉(zhuǎn)的帜慢，得到的結(jié)論十分驚人：黑洞在旋轉(zhuǎn)的過程中將變成一個扁平的環(huán)形，如果從側(cè)面靠近則會被吸到這個環(huán)上并被無窮大的引力損毀唯卖；然而如果正對著這個環(huán)中心的管道靠近粱玲，那么上述情況將不會發(fā)生，雖然仍會收到巨大引力的影響拜轨，但是這種引力并不是無窮大抽减，所以或許能建造出能扛住這種大小引力的探測器甚至是飛船。隨后哥德爾和另外三位科學家分別找到了愛因斯坦方程中同樣的奇特的兩個解——哥德爾解在假設宇宙中氣體在旋轉(zhuǎn)的情況下表明時空可以扭曲成環(huán)形橄碾，而NUT解（即那三位科學找到的解）描述的東西更像是黑洞卵沉，它表明繞著黑洞走一圈就可以穿越時空，就像是繞著旋轉(zhuǎn)樓梯走一圈法牲，你將不會回到原來的起點史汗。這些解表明時間旅行完全是可能的！但迄今為止我們依然只能停留在理論層面拒垃。

那么如果非要做一臺時間機器停撞，它會是什么樣子呢？如果想穿越“愛因斯坦-羅森橋”悼瓮，遇到的難以逾越的困難是顯而易見的：這架“橋”被證明是極不穩(wěn)定的戈毒；必須超越光速；時間在其中變得極慢横堡，即使可以穿越可能也要花費上數(shù)十億年（還記得《三體》中進入黑洞的高way嗎埋市！在人們眼中他的身影永遠凝固在那里）；黑洞入口有極強的輻射命贴，會殺死任何試圖進入的生物……但是恐疲，三位物理學家從“構(gòu)造可以使用的時間機器”的角度出發(fā)腊满，反向計算建造這臺機器所需要的套么。他們設定這個蟲洞是穩(wěn)定無害的培己，不具有很大的引力且希望人們能在不太長的時間內(nèi)可以穿過它，然后開始尋找一個符合條件的愛因斯坦方程的解胚泌，并計算構(gòu)建它所需要的能量省咨。

令人驚訝的是，這個解很快就被找到了玷室。但為什么我們還不能按照我們的意愿去建造時間機器呢零蓉？第一個原因是，他們推導出這種蟲洞中心一定存在一種奇異的物質(zhì)穷缤，它雖然理論上完全可以存在敌蜂，但現(xiàn)實中尚未發(fā)現(xiàn)；第二個原因是津肛，目前地球上不能產(chǎn)生足夠的能量章喉，這畢竟是要撕裂時空啊。當然身坐，也只是一種粗糙的估算秸脱，是否真正能夠憑借這個解去建造時間機器還很難說。人們認識到部蛇，想要更精確地繪制時間機器的設計藍圖摊唇，必須要一套完全量子化的引力理論來徹底解決諸如“自行制造這種奇異物質(zhì)（它應當帶有比真空還低的能量，且被證明的是可能）”的一系列問題涯鲁。（注：有趣的是巷查，弦理論正是這種所需的理論，所以人們?nèi)绱丝释@套理論的完善：它背后藏著時間機器澳ㄍ取５呵搿）

總之，有關(guān)時間旅行是否可行的問題尚存爭議幢踏；但至少在理論上髓需，人們大可期待它的實現(xiàn)。

2.4 人類未來

宇宙如此浩瀚房蝉，為什么我們從未發(fā)現(xiàn)地外生命僚匆？在2.2中，地球與太陽之間這樣妙不可言的位置對于生命來講是很重要的搭幻，但盡管這樣的巧合十分難得咧擂，整個銀河系的恒星體系數(shù)量巨大（2000億），完全足以產(chǎn)生很多這樣的巧合（據(jù)估計大約有20萬個）檀蹋。這樣的現(xiàn)實實在引人深思松申。

對此，一種比較合理的解釋是，我們?nèi)孕杩紤]時間的跨度贸桶。人類的歷史只有三百萬年舅逸，這在宇宙的時間尺度上只是一瞬間』噬福或許在過去的幾十億年之間其他被認為可以有生命產(chǎn)生的星球上都曾產(chǎn)生過許多代文明琉历，但那些文明的存在也都相當于是一瞬。我們沒有理由相信我們的一瞬一定會恰好與另外的某一瞬重合水醋，而且距離上近到我們可以探測到旗笔。但是為何沒有一種文明可以存活上千萬年甚至上億年呢？6500萬年前恐龍滅絕于小行星撞擊拄踪，這是因為它們遠不夠聰明蝇恶；假若人類能存活到一萬年以后，這時又有一顆小行星要來撞擊地球（假設人們還想拯救地球）惶桐，那時人類的科技水平想必可以改變這顆小行星的軌跡使地球免于災禍撮弧，人類不必滅絕于此。然而幾乎可以斷定的是耀盗，并沒有一個智慧文明存活了上億年想虎；宇宙是寂靜的，這種處境就像是闖入了一個之前沒人能活著出去的迷宮叛拷，讓地球文明不寒而栗舌厨。地球文明得以延續(xù)面臨的主要問題是什么？什么可能會摧毀地球文明忿薇？我們不得不開始思考這些問題裙椭。

第一重障礙是鈾障。當人類發(fā)現(xiàn)鈾原子的衰變后署浩，地球上越來越多的國家正在制造原子彈和氫彈揉燃。雖然許多國家簽訂了廢除核武器的條約，但是我們?nèi)圆豢杀ＷC未來不會發(fā)生任何核戰(zhàn)爭筋栋。倘若地球迎來第三次世界大戰(zhàn)炊汤，結(jié)果將是災難性的：它將注定是一場大規(guī)模核戰(zhàn)爭，即使是大當量核彈爆炸引起的火災就能讓煙霧長期籠罩全球弊攘，這使得農(nóng)作物歉收抢腐，讓世界陷入饑荒，而這只會加劇戰(zhàn)爭襟交。屆時迈倍，世界將遍布尸骸，場面慘不忍睹捣域，文明之火將在核煙塵制造的冬天中熄滅……

第二重障礙是生態(tài)崩潰啼染。隨著全球人口的增長宴合，地球的環(huán)境將注定越來越糟糕，現(xiàn)在我們只能期待技術(shù)發(fā)展能改變這一切迹鹅。地球上的資源總有枯竭的一天卦洽，我們自身產(chǎn)生的廢物卻越來越多……到頭來似乎唯一的一條出路就是移居其他星球，但尋找宜居地是極為困難的徒欣，建立生態(tài)圈則更加困難逐样，而大規(guī)模移民還要更加困難。倘若人類的技術(shù)發(fā)展不足夠迅速打肝，等待我們的或許只能是幾次大幅度的人口銳減，而后命運難料……

第三重障礙大致可以概括為天災挪捕。天災的形式可以非常多粗梭，而且我指的是宇宙尺度的、足以摧毀人類文明的災難级零。之所以大地震會奪去那么多人的生命的断医，不僅僅是因為其威力巨大，更是因為它的難以預測奏纪。當今我們的計算機尚不足以精確預測天氣鉴嗤，更不可能預測下一個冰川時代將會在什么時候到來，在預測天體的軌跡上也是失敗的序调。近幾十年我們曾多次預言某些天體將撞擊地球醉锅，實際上這種事情從未發(fā)生，幾乎次次都是擦肩而過发绢。除了冰川時代來臨和小行星撞擊硬耍，同樣可怕的還有超新星爆發(fā)帶來的伽馬射線暴，它就像是一把能量極高的激光槍边酒，一旦不幸被擊中地球上所有的生命將被瞬間奪去经柴。

除了上述難以預測的災難，還有一些注定要發(fā)生的災難墩朦，它們逼迫人們離開地球坯认。很多人都知道太陽有壽命，而不是將永恒燃燒：50億年后太陽內(nèi)部的所有氫都被燃燒完氓涣，它將膨脹為紅巨星牛哺，其半徑將超過地球半徑的軌道，所以地球?qū)⒆⒍ū煌淌纱荷凇５沁@其實對人類的存亡構(gòu)不成任何威脅：50億年是一段太長的時間荆隘，在被太陽吞沒前地球應該早就被外來行星撞擊所摧毀或者被什么更大引力的恒星吸離軌道了。那么最近的天災是什么呢赴背？有些人或許了解到過去5億年中一共發(fā)生了五次生物大滅絕椰拒，其中盡人皆知的是白堊紀的恐龍滅絕晶渠。實際上生物大滅絕發(fā)生的次數(shù)遠多于5次，科學家發(fā)現(xiàn)每過2600萬年物種數(shù)量就會有一次大幅削減燃观。天文學家馬勒認為褒脯，之所以呈現(xiàn)2600萬年的周期是因為太陽實際上在雙星系統(tǒng)內(nèi)，它還有一顆伴星（被稱為“復仇女神”）缆毁。當這位“女神”到達奧爾特星云時番川，它會帶來一些彗星崩落物，其中一些將會擊中地球脊框，帶來生物大滅絕颁督。值得慶幸的是，距離下一次這種事情發(fā)生還有1000萬年浇雹，這幾乎是人類可預測的最近的大災難沉御。

如果人類能挺過鈾障和生態(tài)崩潰的考驗，那么四處避難將成為所有人共同的未來昭灵》婉桑科學家為人類文明未來的進化程度分為了三個階段，有趣的是烂完，它們的劃分依據(jù)主要是在宇宙中的行動能力以及對能量的需求量：一類文明將能掌握整個行星的能量试疙，我們可以在地殼中采礦，在深海中收獲抠蚣，甚至可以阻止海嘯祝旷、地震的發(fā)生；二類文明將控制整個恒星系統(tǒng)的能量柱徙，我們直接消耗太陽或其他行星的能量來使我們的機器運轉(zhuǎn)缓屠，人類也將在整個恒星系統(tǒng)中殖民；三類文明則掌握了整個星系的能量护侮，能量的需求是如此巨大以至于銀河系中心百萬個巨大的黑洞可能被用作能量來源敌完，人類可能已經(jīng)掌握了蟲洞的使用，可以自由地在星系中穿梭羊初”醺龋看上去達到一類文明就要花上成千上萬年，但技術(shù)水平在指數(shù)增長长赞，所以我們完全可以期待它在幾百年之內(nèi)達成晦攒。三十年前笨重的大哥大一臺能換一套房，三十年后的今天很多人手上不止一部超薄大屏手機得哆，這看上去豈不更難以置信脯颜？比起人類文明被下一場生物大滅絕摧毀，更有可能發(fā)生的是人類早已跑出了太陽系贩据。

總之栋操，只要地球人不毀掉自己闸餐，宇宙想抹除人類文明是并沒有那么容易的。人類有沒有未來的光明還是要看自己矾芙。

2.5 宇宙結(jié)局

宇宙從大爆炸中誕生舍沙，那么它會有怎樣的結(jié)局呢？它將永遠膨脹剔宪，還是從某一刻開始收縮拂铡？這個問題似乎本不該由螻蟻般的人類考慮，但讓我們大膽地假設人類文明可以達到宇宙的壽命葱绒，這個問題的答案或許可以幫助人類突破宇宙的壽命感帅。目前對于宇宙的結(jié)局有三種成型的假想。

第一種假想叫作“熱寂”哈街，是學術(shù)界的主流觀點留瞳，它很遺憾地表明宇宙的壽命是無限的。宇宙將會一直膨脹下去骚秦，這將導致宇宙的平均密度越來越小，天體與天體之間的間隔越來越大璧微。如今于黑夜中望向天空作箍，你或許可以看到滿天的繁星；而數(shù)億年后再度抬頭仰望前硫，夜空或許會十分暗淡胞得，這是因為各種發(fā)光的天體都在遠離我們，數(shù)億年的時間足以使它們退到我們看不到的距離屹电。最后的場景將會十分凄涼：天體與天體之間相隔甚遠阶剑，整個宇宙黯淡無光。任何棲居于某個星球上的文明將只會看到無邊的黑夜危号，攫取這個星球最后的能量只為照明取暖牧愁。在一個星球的能源耗盡后，他們當然可以前往下一顆星球以延續(xù)文明的火種外莲，就像游牧民族一樣猪半。然而，一方面偷线，過大的星球間隔意味著星際旅行越來越困難磨确，而且一顆適宜居住的星球并不會總是那樣好找，于是許多文明可能會在移居的過程中毀滅声邦。另一方面乏奥，星球能源是不可再生的，智慧生命產(chǎn)生的廢熱再多也不可能合成一個星球亥曹，這就意味著能源總有用盡的一天邓了『抻眨可以預見的場景，大抵是最后的智慧文明聚集在黑洞附近吸收它的能量驶悟，往日猖狂可怖的黑洞也只能嗚咽著蒸發(fā)胡野，難逃一劫。文明之火終將熄滅痕鳍；冰冷的宇宙雖得永生硫豆，卻再不可能迎來生靈的氣息。

第二種假想叫作“大撕裂”笼呆。宇宙不僅是在膨脹熊响，而且是在加速膨脹！但是為什么會加速呢诗赌？根據(jù)常規(guī)的想法汗茄，宇宙在大爆炸之后的一段時間內(nèi)應當是膨脹最為迅猛的，而后受到引力作用膨脹應當逐漸減緩铭若，而后或者膨脹速度趨近于0洪碳，或者反過來開始收縮，整個過程中絕不應該出現(xiàn)加速膨脹的情況叼屠。1998年的觀測結(jié)果（加速膨脹）令人感到不安瞳腌，實際上根據(jù)推測早在60億年前宇宙的膨脹速度就已經(jīng)達到了底谷，而后一直在加速镜雨∩┦蹋或許唯一能解釋這種反常的膨脹的就是我們?nèi)圆缓芰私獾陌滴镔|(zhì)。暗物質(zhì)驅(qū)動著宇宙的膨脹荚坞，現(xiàn)在它們正催促著宇宙擴張挑宠。如果這種加速不停止，那么帶來的后果將是宇宙真正的死亡颓影。這個過程就像是向一個會緩慢漏氣的氣球吹氣的過程：如果緩慢的吹起各淀，氣球?qū)⒕S持原狀；但如果吹氣急促且越來越猛烈瞭空，氣球?qū)艟景ⅰＮ覀兊挠钪婢褪沁@個氣球，在它爆掉的一瞬咆畏，宇宙中的一切物質(zhì)南捂，大到星系，小到夸克旧找，將全部被撕裂開來溺健，轉(zhuǎn)化為電磁輻射。這是一種神奇而悲壯的結(jié)局假想，起源于加速膨脹這個觀測結(jié)果鞭缭。

第三種假想被稱為“大坍縮”剖膳。在這種假想之下，宇宙的的確確是會有一天開始收縮的岭辣，而且這種收縮將會是不可逆的——人們預測宇宙將重返最初的狀態(tài)吱晒。或許在未來的某一天沦童，宇宙突然停止了膨脹仑濒，并且開始收縮。所有的天體在不斷靠攏偷遗，人們將觀測到藍移現(xiàn)象（和紅移相反的現(xiàn)象）墩瞳。這種收縮的直接后果就是天體間災難性的碰撞：當臨近的星系相互靠攏，較大的星系會將較小的星系“吞噬”氏豌，場面將一度十分“血腥”喉酌。然而這混亂的場面只是前奏。隨著宇宙的不斷收縮泵喘，它的溫度也將不斷增加泪电，智慧文明即使沒有湮滅于天體碰撞也會葬身火海。宇宙將再現(xiàn)大爆炸初期的場面：隨著溫度從3K升高只10的32次方K纪铺，冰融化成水歪架，水蒸發(fā)成水蒸氣，水蒸氣變成等離子氣體霹陡，而后電磁力和弱力合并，進而與強力合并止状，最后與引力合并（這時等離子氣體已經(jīng)變?yōu)榱恕俺覛怏w”）烹棉，時空開始扭曲，維度發(fā)生變化……宇宙將最終坍縮為一個奇點怯疤，也將恢復十維浆洗。比起“熱寂”的無期徒刑和“大撕裂”的槍刑（瞬間死亡），“大坍縮”更像是火刑集峦，這聽起來十分痛苦（實際上也的確如此）伏社，但恰恰因為在這種結(jié)局中有機會接觸到宇宙的邊界，我們或許會擁有逃跑的機會塔淤。

還記得宇宙創(chuàng)生時分裂出的那個六維宇宙嗎摘昌？那可能是智慧文明最后的避難所。在大坍縮最后的時刻高蜂，一直蜷縮起來的六維宇宙或許會向我們開放聪黎，屆時維際旅行或許會變得可能。事實上备恤，《三體》中描繪的場景正是如此稿饰！那些所謂的“小宇宙”锦秒，實際上是六維空間。根據(jù)《三體》中的描述喉镰，當人走入小宇宙的一邊旅择，會從另一邊出來，這到底是怎樣的一種結(jié)構(gòu)呢侣姆？假想我們手中有一張方形的紙生真，首先將左右兩條邊對折起來形成一個圓柱，這樣我們走入左邊界時會達到右邊界铺敌；接著講這個圓柱的頂面和底面收尾相接（會形成一個甜甜圈形狀的圓環(huán)）汇歹，這樣我們走入上邊界時會達到下邊界。這實際上是拓撲學中一種叫“軌形”的拓撲結(jié)構(gòu)偿凭，六維宇宙應當符合這樣的描述产弹。如果我們躲進“小宇宙”（實際上指的應當是六維宇宙），那么“宇宙重啟”（實際上指的就是宇宙發(fā)生“大坍縮”恢復十維）時就可以避免那場可怕的災難弯囊。但是《三體》中“歸還質(zhì)量”又是什么意思呢痰哨？為什么“大宇宙”缺少那些“小宇宙”的質(zhì)量就有可能無法“重啟”呢？

兩種死法（先讓我們不考慮“大撕裂”這種由現(xiàn)實觀測結(jié)果誕生的神奇死法）匾嘱，宇宙將選擇哪種斤斧？關(guān)鍵在于宇宙的膨脹是否被反轉(zhuǎn)。為了確定是否有足夠的質(zhì)能使引力完成這種反轉(zhuǎn)霎烙，我們必須知道宇宙的平均質(zhì)量密度撬讽。如果宇宙平均密度小于10的-26次方千克每立方厘米，那么宇宙將永遠膨脹悬垃；反之游昼，宇宙將完成“大坍縮”。那么結(jié)果如何呢尝蠕？實際上目前并沒有定論烘豌。這主要是因為宇宙中存在我們很多尚未了解的暗物質(zhì)，而且還有很多不發(fā)光的天體使精確計算變得十分困難看彼±扰澹看上去《三體》中設定了宇宙的平均質(zhì)量密度恰好夠“大坍縮”的啟動，因而任何被偷走去建“小宇宙”的質(zhì)量都有可能使“重啟”失敗靖榕。

至此标锄，關(guān)于宇宙結(jié)局的討論就差不多是這樣了，第二部分以及整篇文章也即將結(jié)束序矩。在整個撰寫文章的過程中鸯绿，我查閱了大量資料，看到了對各種問題的各種不一樣的說法，著實大開眼界瓶蝴。如果你真的從頭至尾讀到了這里毒返，相信你對這些問題已經(jīng)有了相當深入的了解！它們或許比你想象的還有意思舷手，至少對我來講是這樣拧簸。最后再次感謝各位讀者肯花費時間于我的拙作！