人教版新課標(biāo)高中語文必修5課本《宇宙的未來》課文解讀(3)

　　(14)因?yàn)橛钪娴呐蛎浭侨绱酥鶆颍匀藗兛砂凑找粋€(gè)單獨(dú)的數(shù)，即兩個(gè)星系間的距離來描述它。[宇宙以多大的速度均勻地膨脹呢?作者說，按照“兩個(gè)星系間的距離”可以求出宇宙的膨脹率。]現(xiàn)在這個(gè)距離在增大，但是人們預(yù)料不同星系之間的引力吸引正在降低這個(gè)膨脹率。如果宇宙的密度大于某個(gè)臨界值，引力吸引將最終使膨脹停止并使宇宙開始重新收縮。宇宙就會(huì)坍縮到一個(gè)大擠壓，這和啟始宇宙的大爆炸相當(dāng)相似。[這是作者預(yù)言宇宙的第一種前途：“坍縮到一個(gè)大擠壓”，回復(fù)到“啟始宇宙的大爆炸”時(shí)的狀態(tài)。宇宙正在膨脹，為什么會(huì)坍縮呢?作者說，如果宇宙的密度大于某個(gè)臨界值，引力就會(huì)等于以至大于膨脹的張力，宇宙于是停止膨脹以至收縮。]大擠壓是被稱作奇性①的一個(gè)東西，是具有無限密度的狀態(tài)，物理定律在這種狀態(tài)下失效。(①奇性：也稱“奇點(diǎn)”，指空間—時(shí)間曲率變得無窮大而形成的點(diǎn)。大爆炸宇宙學(xué)認(rèn)為，宇宙起源于大爆炸，在大爆炸之前，宇宙是一個(gè)沒有體積的“奇點(diǎn)”，時(shí)間和空間都不存在。奇，jī。)這就表明即便在大擠壓之后存在事件，它們要發(fā)生什么也是不能預(yù)言的。但是若在事件之間不存在因果的連接，就沒有合理的方法說一個(gè)事件發(fā)生于另一個(gè)事件之后。[作者說明什么是大擠壓，指出大擠壓之后會(huì)發(fā)生什么是不能預(yù)言的。為什么不能預(yù)言?因?yàn)橛钪媾c大擠壓之后的事件沒有任何因果聯(lián)系。]也許人們可以說，我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)，而任何發(fā)生在“之后”的事件都是另一個(gè)相分離的宇宙的部分。[但是有人從因果聯(lián)系的角度對大擠壓之后進(jìn)行預(yù)言，認(rèn)為我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)后會(huì)成為另一個(gè)新的宇宙的一部分。]這有一點(diǎn)像是再投胎。如果有人聲稱一個(gè)新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱有什么意義呢?人們可以同樣地講，它是完全不同的個(gè)體。[作者認(rèn)為，宇宙在大擠壓處終結(jié)，終結(jié)就是死亡，再討論“之后”怎么樣，已毫無意義，因此，用所謂再投胎的說法作比喻，對其進(jìn)行批駁。]

　　(15)如果宇宙的密度小于該臨界值。它將不會(huì)坍縮，而會(huì)繼續(xù)永遠(yuǎn)膨脹下去。其密度在一段時(shí)間后會(huì)變得如此之低，引力吸引對于減緩膨脹沒有任何顯著的效應(yīng)。星系們會(huì)繼續(xù)以恒常速度相互離開。[這是作者預(yù)言宇宙的第二種前途：不會(huì)坍縮，永遠(yuǎn)膨脹。前提是宇宙的密度小于某臨界值，引力小于張力。]

　　(16)這樣，對于宇宙的未來其關(guān)鍵問題在于：平均密度是多少?如果它比臨界值小，宇宙就將永遠(yuǎn)膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會(huì)坍縮，而時(shí)間本身就會(huì)在大擠壓處終結(jié)。[在上述分析的基礎(chǔ)上，作者得出預(yù)言宇宙未來的方法。宇宙的未來取決于平均密度，取決于某臨界值。平均密度小于某臨界值，宇宙就膨脹;平均密度大于某臨界值，宇宙就會(huì)坍縮。因此，只要求出宇宙現(xiàn)在的平均密度和那個(gè)臨界值，就可以知道宇宙未來的命運(yùn)。]然而，我比其他的末日預(yù)言者更占便宜。即便宇宙將要坍縮，我可以滿懷信心地預(yù)言，它至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹。我預(yù)料那時(shí)自己不會(huì)留在世上被證明是錯(cuò)的。[作者在這里強(qiáng)調(diào)科學(xué)預(yù)言和世界末日預(yù)言的本質(zhì)區(qū)別?？茖W(xué)預(yù)言家和世界末日預(yù)言家都認(rèn)定世界將有一個(gè)末日，但是世界末日預(yù)言家認(rèn)定世界末日即將降臨，人類面臨滅頂之災(zāi)，科學(xué)預(yù)言家則認(rèn)定宇宙“至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹”，人類不必驚慌。在這段文字里，作者說明了預(yù)言宇宙未來的科學(xué)方法，并且根據(jù)這個(gè)方法斷言，宇宙至少在一百億年之內(nèi)不會(huì)停止膨脹。讀到這里，我們自然會(huì)向作者詢問：宇宙現(xiàn)在的平均密度是多少?有沒有達(dá)到這個(gè)臨界值?又有什么根據(jù)說宇宙至少在一百億年之內(nèi)不會(huì)停止膨脹?讓我們研讀下文，看看作者對這些問題是如何回答的。]

　　(17)我們可以從觀測來估計(jì)宇宙的平均密度。如果我們計(jì)算能看得見的恒星并把它們的質(zhì)量相加，我們得到的，不到臨界值的百分之一左右。即使我們加上在宇宙中觀測到的氣體云的質(zhì)量，它仍然只把總數(shù)加到臨界值的百分之一。[說明宇宙中恒星和氣體云，也就是所謂的明物質(zhì)在宇宙中所占的密度，這個(gè)密度最多也只有臨界值的百分之一。]然而，我們知道，宇宙還應(yīng)該包含所謂的暗物質(zhì)，即是我們不能直接觀測到的東西。暗物質(zhì)的一個(gè)證據(jù)來自于螺旋星系。存在恒星和氣體的巨大的餅狀聚合體。我們觀測到它們圍繞著自己的中心旋轉(zhuǎn)。但是如果它們只包含我們觀測到的恒星和氣體，則旋轉(zhuǎn)速率就高到足以把它們甩開。必須存在某種看不見的物質(zhì)形式，其引力吸引足以把這些旋轉(zhuǎn)的星系牢牢抓住。

　　(18)暗物質(zhì)的另一個(gè)證據(jù)來自于星系團(tuán)。我們觀測到星系在整個(gè)空間中分布得不均勻，它們成團(tuán)地集中在一起，其范圍從幾個(gè)星系直至幾百個(gè)星系。假定這些星系互相吸引成一組從而形成這些星系團(tuán)。然而，我們可以測量這些星系團(tuán)中的個(gè)別星系的運(yùn)動(dòng)速度。我們發(fā)現(xiàn)其速度是如此之高，要不是引力吸引把星系抓到一起，這些星系團(tuán)就會(huì)飛散開去。所需要的質(zhì)量比所有星系總質(zhì)量都要大得多。這是在這種情形下估算的，即我們認(rèn)為星系已具有在它們旋轉(zhuǎn)時(shí)把自己抓在一起的所需的質(zhì)量。所以，在星系團(tuán)中我們觀測到的星系以外必須存在額外的暗物質(zhì)。[以上列舉兩個(gè)事例,一個(gè)來自螺旋星系，一個(gè)來自星系團(tuán)，作者根據(jù)星系動(dòng)力學(xué)的原理，間接證明宇宙中確有暗物質(zhì)的存在，而且推算出暗物質(zhì)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出明物質(zhì)。因此，計(jì)算宇宙的平均密度必須考慮暗物質(zhì)這個(gè)最重要的因素。那么，宇宙中的暗物質(zhì)又有多少呢?]

　　(19)人們可以對我們具有確定證據(jù)的那些星系和星系團(tuán)中的暗物質(zhì)的量作一個(gè)相當(dāng)可靠的估算。但是這個(gè)估算值仍然只達(dá)到要使宇宙重新坍縮的臨界質(zhì)量的百分之十左右。這樣，如果我們僅僅依據(jù)觀測證據(jù)，則可預(yù)言宇宙會(huì)繼續(xù)無限地膨脹下去。[作者在對宇宙中明物質(zhì)和星系與星系團(tuán)中暗物質(zhì)的量進(jìn)行了估算分析之后，預(yù)言宇宙將會(huì)繼續(xù)無限地膨脹下去。讀到這里，讀者也許會(huì)問：星系與星系團(tuán)在浩瀚的宇宙中只是極小的一部分，好比大海中的幾個(gè)零星的島嶼，那么在茫茫的宇宙空間中這些無法證明的暗物質(zhì)還有多少呢?把它們加起來宇宙的平均密度又是多少呢?我們?nèi)绻麩o法求出宇宙的平均密度，還有其他方法證明宇宙永恒或者最終坍縮嗎?于是作者生發(fā)開去，引出下面的一番議論。]再過50億年左右，太陽將耗盡它的核燃料。它會(huì)腫脹成一顆所謂的紅巨星①，直到它把地球和其他更鄰近的行星都吞沒。(①紅巨星：光譜呈橙色、紅色的巨星。它是在恒星演化過程中，由于內(nèi)部核燃料的耗盡，熱核反應(yīng)的速率減弱，打破了引力與輻射壓之間的平衡，恒星的外殼開始燃燒膨脹而形成的。)它最后會(huì)穩(wěn)定成一顆只有幾千英里尺度的白矮星①。(①白矮星：一類低光度、高溫度、高密度的簡并態(tài)恒性，是恒星演化的一種歸宿。當(dāng)恒星經(jīng)過紅巨星階段損失大量質(zhì)量后，剩下的質(zhì)量若小于1.44個(gè)太陽質(zhì)量，這顆恒星就演化成白矮星。)我正在預(yù)言世界的結(jié)局，但這還不是。這個(gè)預(yù)言還不至于使股票市場過于沮喪。前面還有一兩個(gè)更緊迫的問題。無論如何，假定在太陽爆炸的時(shí)刻，我們還沒有把自己毀滅的話，我們應(yīng)該已經(jīng)掌握了恒星際旅行的技術(shù)。[作者根據(jù)恒星演化的原理，首先預(yù)言太陽將于50億年后毀滅，但是人類不一定毀滅，因?yàn)榈搅四莻€(gè)時(shí)候人類應(yīng)該已經(jīng)掌握了恒星際旅行的技術(shù)，早已搬遷到了其他的行星。]

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