随着人类对宇宙深空探测的领域和空间越来越深入,我们对宇宙的浩瀚和博大以及对自身的渺小也形成了越来越强烈的对比反差。我们人类的生存必须依赖于宇宙环境,而宇宙环境的发展演化同样影响人类的存在基础。从地球生命诞生和发展的历程、特别是人类的形成历史与整个宇宙的发展演化对比来看,只是占到了宇宙历史时间的很短一个阶段,并未完全参与到宇宙的起源和发展过程中。无论是对地球生命演化发展的研究,还是对地外生命形式的探索,其中一个主要的目的,都是为了未来人类文明的延续打下基础,那么人类能否像宇宙一样长时间并存呢?
宇宙也有“生死”
在宇宙大爆炸假说提出之前,人们普遍认为我们所处的宇宙是一个静态的空间,任何能量和物质的循环演化都处在一个绝对静止的空间内进行,那时人们也理所应当地认为宇宙的寿命是无穷无尽的。伟大的物理学家爱因斯坦,在完成广义相对论的理论之后,对于宇宙中的时间、空间和引力共同作用之下的宇宙结构进行了深入的思考,如果在广义相对论体系之下,各种宇宙物质之间的相互作用力,似乎不允许所有宇宙物质均匀地分布在整个宇宙空间之内,然后爱因斯坦基于静态宇宙的观点,在引力方程式中加入了一个修正的量,以抵消宇宙中引力收缩带来的影响,从而确保得到所谓静态宇宙中的具体解,这个修正的量被人们称为宇宙常数。
然而,在上世纪20年代,美国天文学家哈勃,通过长期利用天文望远镜进行遥远星系的观测,在研究星系外距离和径向速度关系时,依据星系距离及多普勒频移之间信息联系,得出目标星系相对于观测者来说出现红移现象,表明目标星系正在远离地球,而且距离地球越远,这种红移现象越明显,表明远离的速度越快。虽然哈勃并未对此现象进行解释,但是天文学家们根据这一结果,判断出宇宙正在向外不断地进行膨胀。2013年,欧洲航天局应用普朗克卫星测算出的哈勃常数修正值为67.8(km/s)/Mpc左右,这一数值代表着在每百万秒差距(300万光年左右),目标星系远离地球的速度约为每秒67.8公里。
科学家据此推测,如果按照膨胀的时间进行反推,那么膨胀的最初来源,就极有可能是一个共同的来源,那就是后来被称之为奇点的东西,在138亿年前,这个体积无限小、质量无穷大、温度无限高的奇点发生了大爆炸,只用了极短的时间就创造了构成现在宇宙所有物质的微观粒子,然后用了几十万年形成原子核,然后再用上亿年的时间在引力作用下逐步聚合成各种星际物质和各种星体。而且为了解释宇宙加速膨胀的现象,科学家们引用了暗能量的概念,暗能量为宇宙物质之间提供了持久而又强大的排斥力,从而克服了万有引力以及暗物质带来的吸引作用。
但是,按照能量守恒的角度来考虑,物体的质量仅是能量的一种体现方式,能量密度会随着宇宙空间的变化而发生相应的变化,无论是膨胀或者收缩,宇宙的总能量保持不变,但是以质量形式体现的星体物质则会在能量密度的带动下发生相应改变,因此从宇宙的发展演化状态来看,宇宙势必也会迎来物质的终极状态。
宇宙的最终结局
在科学界,在推测宇宙年龄时会经常用到两个常量,一是哈勃常数,另外一个就是能量密度,而这两个常量也是决定着宇宙最终演化状态的关键因素。因为哈勃常数决定着宇宙的膨胀速率,代表着对空间大小的影响程度;而宇宙的临界密度则代表着随着膨胀的进行,总有一天星际物质的总势能会趋向于零,那么在这种状态下宇宙物质的密度就会达到一定的临界点。
如果我们取哈勃常数的取值近似为70(km/s)/Mpc,按照临界密度表达式:
临界能量密度=3H^2/(8πG)
可以计算出宇宙的临界密度为0.9*10^(-29)g/cm^3,差不多每立方米的空间中仅有一个氢原子。在此基础上,我们将宇宙的实际密度与这个临界密度进行求商操作,得到一个可以衡量宇宙发展演化状态的新量-密度参数Ω0。
当Ω0大于1时,宇宙整体上呈现先膨胀后收缩的状态,即膨胀-加速膨胀-减速膨胀-收缩-挤压-奇点-反弹这样的一个周期性的过程,完成宇宙的发展、衰老以及重生的完整周期,在此过程中,所有宇宙物质都将进行重组,每一个周期代表着“重新洗牌、推倒重来”。
当Ω0小于等于1时,引力始终无法与物质间的排斥力相抗衡,宇宙空间就会一直膨胀下去,所有天体、所有物质、所有微观粒子统统会被撕裂,宇宙真正走向灭亡。伴随着这一过程的,还将有能量的无限被均匀分布,最后完全没有了热量的传输,各种信息的传递也失去了载体,整个宇宙一片死寂。因此,宇宙的大撕裂和热寂假说,都是在能量密度参数小于等于1时所发生的,表明在这种状态下宇宙终将走向死亡的结局。
人类文明的时间不可与宇宙的发展演化相提并论
无论是宇宙周期发展假说,还是宇宙的大撕裂、热寂说,其所需要的时间,在每个关键时间点上的相隔周期都有上万亿年,而所有中子星、黑洞的消亡时间至少在10^100年级别,而要达到热寂假说中所有微观粒子都达到亚原子的级别,其所需要的时间也要在10^1000年级别,而我们人类的诞生历史几百万年与之相比,简直可以忽略不计。
更为关键的是,人类文明需要的外在环境是非常苛刻的,所承载文明的载体行星环境,最低限度必须满足处于宜居带、能够保障液态水存在的温度、必须有氧气和水、有稳定的大气层和磁场条件,等等。而这些条件在宇宙空间中必须以一定的概率完美地进行组合,才能有概率诞生生命形态,然后原始生态形态在漫长的进化过程中,才在这些保障条件的加持下,缓慢进行着从低级到高级、从简单到复杂的演化过程,我们人类的诞生历史同样离不开这样的保障环境。正是因为这些条件的完美组合概率很低,以我们现有的科技水平,仍然没有在任何一个地外行星上发现起码的原始生命形态。
当然,能够影响人类文明的延续,需要整个星系稳定的运行状态,即使科技再发达,碳基生命能够生存所必需的适宜温度、压力、水源和氧气这些条件都不可或缺,也就是对于母星的依赖性太强。而星系的发展演化的跨度时间太过漫长,其中不乏所在恒星系内恒星状态的改变、行星与外界天体的撞击、星系的合并等人力难以阻止的问题,同时也会在人类文明发展进程中产生对母星自然生态环境难以在短期内恢复的问题,而这些问题都将直接影响着人类文明健康发展甚至存在的各种要素的表达,而这些对于人类文明来说都将是致命的。
因此,总体来看,我们人类文明仅是宇宙发展演化过程中,在特定的历史时期、特定的发展阶段、特定的外界环境下,各种必需性和偶然性叠加所产生的。文明的延续需要以人的个体耐受性能够支撑外界宇宙环境的变化为前提,在低等级文明阶段,我们人类无法阻止星系的合并、恒星的衰亡等重大宇宙事件对地球的重大冲击;即使我们的科技发展到很高的水平,可以在地球不适宜居住时移居其他适宜的星体,但是从宇宙的整体上看,其周期性的变化趋势会涉及到微观粒子级别,无论是重生还是撕裂,在这一过程中,所有物质当然包括人类不可能会幸免,我们人类文明自然无法与宇宙同进退。
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