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时光随着生命分秒不断的变化与进化,正在这颗繁忙拥挤的星球上飞逝。
同时,人类寿命的圆弧也越来越长:67年是
全球平均水平,比起石器时代,仅延长了短短20的年间。
现代科学提供了一个震撼人心的角度。我们的一生,甚至是穷极人类这一物种存在的历史,
与地球45亿年的寿命相比也只是昙花一现,和宇宙,
137亿年的寿命比起来则更不值一提。
现在看来,整个宇宙存在于借来的时间当中。
它和一个更加宏大的时间比较起来可能也只不过是一瞬间。我们不禁要问,时间何时结束?
我们的生活是受周而复始的清醒和睡眠,春夏秋冬,出生和死亡所控制的。
对时间周期性的了解,使得我们和自然界息息相关,但它并没有回答
科学的问题。
如何解释地球的过去,其地质时代和古老令人心醉的生物?
我们的世界是从何而来呢?又将会在何时以何种方式终结?
在哥白尼和达尔文催生的革命中,我们开始将时间看作为箭头。它在宇宙中,总是不断变化。
路德维希·玻尔兹曼,19世纪的物理学家,找到一种规律,他相信这控制了时间箭头的指向。
根据热力学第二定律,熵,保持了
无序性始终趋于增加。
从整齐有序的出发点,元素,生物,地球,太阳以及银河系。
终将达到高熵或说无序。(接后-)
在死亡与重生的循环中,自然通过不断地重组物质与能量使其进入更低的“熵”,来对抗这不可避免的瓦解。
(-接前)
熵会赢得这场战斗,并把时间之箭停歇么?还是时间,
会固执地不断前行?
我们是观察员,同时也是这庞杂过程中的一员。我们力求掌握时间的运作,
即使钟表正时刻我们自己的某种终结进行计时。我们通向时间本质的窗户是
那些机械,那些我们用来跟踪和测量不断变化的宇宙的机械。
从哪些古老的机械钟,到放射性元素的衰变或用望远镜测量遥远物体的速度。
(-接前)
一天24小时,我们的生活与地球旋转一次所花费的时间同步移动。
如果你通过星星而不是太阳来判断,可以说,这是实际上是23小时,56分又4.1秒。
地球在其出生时,从塑造了她自身的碎石与尘埃的碰撞中获得了自旋。
但它正因月球引力的拖动,逐渐失去自旋。
(-接上)
这就是为什么,在恐龙时代,一年有370天,也是为什么
每隔约18个月,我们要添加1闰秒。几百万年来,我们
获得了整整一个小时。
昼夜周期如此稳定可靠,以至于它已经调节了我们身体内部的化学反应。
被我们的视网膜捕捉到的日渐衰减的太阳光线,动态的设定了所谓的“昼夜节律”。
这时候,我们的大脑开始分泌一种叫褪黑素的激素,它告诉
我们的身体要准备睡觉了。
最后,在晨光中,褪黑激素的流动停止。我们的血压尖峰、
体温和心率同步上升,因为我们要到外面的世界活动了。我们的日子,我们的
生活在宇宙而言非常之短暂。但是,通过我们的灵识,我们已经学会了按照时间,
追踪那企图越变越长的(昼夜)间隔。
通过精确的测量,我们了解到,地球每365.256366天绕太阳一周。
太阳能击中我们这个星球的大部分,被反射回空间或
由尘埃和云所吸收。其余的催使我们的星球活力四射。
你随处都可以发现它。那在热带海洋潮起潮落中的热量,那每年融化
又再冻结的两极的冰,那陆生、海生植物产生叶绿素的季节性周期。
都有他的影子。这些长短不一周期嵌入在更长的地球周期之中。例如洋流,
被认为是完整的循环,短的也要四世纪
长的,更是长达16个世纪。
其随着地球自转准时的移动,引出了一系列环环相扣的
摆动,被称为米兰科维奇周期。被指责为引发发每十万年一遇的冰河期的元凶。
再有就是碳循环。植物从
空中或海上捕获它。碳元素总能找到他自己的办法进入土壤或成为植物腐烂的海洋沉积物
亦或以废弃物的形式离开食品链。
它(碳元素)可以借一个火山爆发,海平面急剧降低的机会,
重回大气,这往往要经历数百万年的时间。我们在塑造这样一个星球的过程中,
在整个宇宙的演化中只是扮演了最为渺小的角色。
因此,为了一睹时间更广泛的弧线,我们必须寻找更庞大的统治着宇宙的周期。
目前占有统治地位的理论是宇宙始于暴胀的空间,即大爆炸。
此时熵在各处均一地处于非常低的水平,在甚为微小的时间里,亚原子粒子,如夸克
和轻子搅成一锅热汤。
在几微秒内,他们结合成原子,在不断运动中为始初纪元定下调子。
宇宙冷却随着它的膨胀冷却下来,变得越来越暗淡,落入了宇宙的黑暗时代。
不过,伴随着这一切同时发生,重力拉着粒子结合在一起,与扩张抗衡。
几亿年后,更大团的物质被拖到一起。这些
孤立的一份一份的气体变得足够密集,升温并点燃。便开启了
恒星的时代。
在这个光荣的时代,宇宙播洒下了我们在望远镜下看到的的丰富景观。
数以百万亿计的恒星,照亮了全宇宙的星系。这个时代
被因大小不同,而拥有有不同生命周期的众多恒星所定义。
恒星如此璀璨,是因为因为重力不断将物质在他们的核心击碎。释放的能量不断推
出并平衡了向内的重力。能源与重力之间的战斗
肆虐在恒星周围的宇宙。但在大质量恒星中,在其产生约10亿年后
重力开始赢得这平衡中的优势与倾斜。
当集中在恒星核心的质量达到临界值时,
星核塌缩。塌缩中释放的能量,会导致恒星爆炸
的光线和碎片,在整个宇宙都能看到。
在这颗超新星爆发之后,冲击波造成附近的灰尘和气体云
碰撞并点燃,形成几代较小的恒星,例如我们的太阳。
恒星形成过程中产生的一种副产品,就是太阳系在太阳星云的碰撞中诞生了。
行星的生命周期,特别是那些“近日”行星,与他们的监护恒星紧紧紧绑定。
(-接上)
像我们的太阳这样年龄的恒星,他们的成长更热,更明亮。从现在开始的10亿年,
开始拼凑我们地球家园的末日。随着汹涌的太阳风
开始轰击走我们的大气,地表水会逐渐消失,
地球将变得不再适合人类居住。
最后,太阳将开始膨胀,变得如此之大,将把地球吞噬。
与太阳外边缘的摩擦会导致这一次蓝色的世界,逐渐螺旋
向内跌去。除非他们有足够大形成超新星爆发,大多数恒星结束自己生命的方式
与其说是爆炸,不如说只是呜咽一声,这被记录在由哈勃太空望眼镜所拍摄的画廊里。
(-接上)
随着时间的推移,太阳风推动它的最外层,形成一种非常壮观的花般的景象。
这正是发生在大约12,000年前催生的明星,
著名的螺旋星云。巨大的发光指环其实是垂死恒星的最外层。在
内,密集气体形成的气辐不断抗衡着永不停歇的恒星风。
恒星本身现在却是一个暗淡,冷却的白矮星。它的大小和我们的地球一样,
但密度却大了20万倍。这一切也将发生于
我们的太阳身上。一个遥远的文明可能正在扫描行星,但到那时,他们将看不到
地球。
能量和重力之间的战斗,在每一个像我们这样的星系里的每一个角落不断重复
重力拖着气体云形成恒星,恒星正在各种时间尺度上燃烧着自己
这一切取决于它们的大小。
假以时日,历代小恒星作为星系的一员,
它将会越来越黯淡。如果它们的恒星被搅活起来并与另一个星系结合,那么一些星系会出现临时的重生。
(-接上)
这一切注定要发生在我们的银河系身上。在我们的太阳
开始吞噬我们的星球时,所有剩余的地球人将看到来自仙女座的星光
,在我们的银河系平面上方若隐若现。
计算机模拟显示,两个星系看起来都想将对方撕成碎片。如果迎头
相撞,在这两个星系中的恒星将逐渐联合起来,形成一个巨大的马蹄包一样的星系
被称为一个椭圆星系。合并中的一切骚乱,可能会刺激新一波
恒星出世,重振新的更大的星系。
这类事件,在临近星系的合并中,在恒星运动的纪元
进入后期阶段时将变得十分寻常。但是,宇宙在大尺度上越来越稀薄是不可避免的。
在宏观尺度上,最近对于宇宙膨胀速率的研究表明,宇宙作为一个
整体,没有被重力征服的危险。或说,以大紧缩结束的危险。
事实上,在过去6亿年来,宇宙开始加速向外扩张。
重力正在因一种被称为暗能量的看不见的力量失去控制权。你现在星系带间空间的空洞中,就可以看到这一切的证据
(-接上)。这些空洞就像
不断扩大的气泡。凡泡沫墙壁触碰的地方,你便可以看到星系细丝。
随着泡沫的增长,星系丝将延伸并被拉断。星系之间的距离
扩大的步伐将越来越快。最后,无论你在宇宙中的何方,你
只能看到只有几个孤立的星系群挤在一起,和其他星系间没有任何联系,
也找不到任何他们如何到达那里的线索。
在从现在开始,数万数十亿年后的遥远未来,天空将越来越黑暗,
因为一切都会彼此疏离。在那
遥远的暮光时代,一个所谓的好地方是重力和能源结下
延长休战的地方。
也许是这样的:离一颗并不比我们的木星大多少的,宇宙中最小和最暗的恒星——红矮星,不远的地方
(-接上)。他们已成为避难行星,
足够接近(红矮星),以至于昏暗的光线可以维持液态水和生命。
褐矮星和红矮星在我们的银河系中的恒星将占据绝大多数。事实上,
合并后,其质量超过了所有的大质量恒星。因为他们烧得如此之慢,
也因为他们万年无疆的寿命,他们将会是终结。一个时代,将延长
到百万亿年。
即使它们的宿主星系变得黯淡,另一个进程将开始改造这些小小的
边远据点。随着时间的推移,物质之间的因缘际会会扰乱它们的轨道,
有些走向银河系的中心,有些投往虚空。
以这种方式,星系可能会逐渐蒸发,密集的物质浓度
将积聚在核心。当这一切发生时,宇宙开始扮演一个新的角色。
欢迎来到堕落的时代,此时宇宙被稳步降温的红矮星、白矮星
,以及由烧焦的超新星爆炸形成的中子星所充斥。
尽管这些死亡恒星已经用完了自己的核燃料,他们仍然继续产出
少量能量。他们舀起,并监督着,湮灭那些流浪到他们掌握之中的暗物质粒子
。宇宙在此将演化放缓到爬行的速度。
质子,所有原子的积木,会慢慢解聚,转变成亚原子
粒子再衰变成光子。
所有现今存在的质子,都可以追溯到早期的宇宙时刻。他们最终
的衰褪,将迎来堕落的时代的结束,大约在
在大爆炸一万亿亿亿亿年后。1后面要跟40个0。
再后来会发生什么样的图景,取决于我们在未来几年内
于法国和瑞士边境,正要做的有史以来最大的物理实验中能学到什么。
100米深的地下,大型强子对撞机的建立,是为了从相对的方向加速
粒子。这将通过一个巨大的长27公里左右的环形结构来实现。当他们到达接近
光速时,科学家们会使他们猛烈碰撞。
这一切只有一个目的:定义宇宙在最后时刻的视野,也就是最终时刻
最持久的物质。黑洞,从数万到数百亿
倍太阳质量(的黑洞),占据着当今各大星系的中心。由于这些星系的
年龄,超过数万亿年的时间里,他们的质量会向中心螺旋聚拢
并进入越来越贪婪的黑洞之颚。
可以想象,这些黑洞可能最终“重可敌系”。但是,当他们
最终停止生长,他们也将遭到时间的蹂躏么?根据物理学家
斯蒂芬·霍金的说法,答案是肯定的。
他提出了一个关于书岸边的理论过程,科学家们希望能够在高能
大型强子对撞机的粒子碰撞中进行测试。我们的想法是,我们整个宇宙,
带有相反电荷的粒子对,将在真空的空间中不断涌现。他们通常会摧毁
对方。
但是,当这一切发生在一个黑洞事件视界中,一个粒子可以被拉
入(黑洞)而另一个则逃逸。具有缓慢从黑洞中吸出能量和质量的效应
。如果这是真的,那么即使黑洞最终注定要失败。
但肯定(这一推论)并不容易。创建一个微型黑洞,它似乎需要如此多的能量,甚至多于
任何地球上的对撞机可以处理的能量。也就是说,除非有多于的地球的大自然和
地球重力(的能量),这完全超乎我们的想象。
关键在于我们所知道的宇宙是否是一个更复杂的宇宙现实的一部分,
超越了三维空间 - 加上时间 - 就存在我们的日常生活中
。我们可能就像昆虫,生活在一个池塘的二维表面,
对它下面的“深度”和复杂的现实浑然不知。这很有可能,一个看不见的额外维度
一个极其微小的尺度上,与我们的世界相交。
根据一部分科学家的说法,在极高能的粒子碰撞时,
创建一个微型黑洞所需要的的额外引力可能来自额外的维度。
当他们看到由霍金的理论所预言的粒子浴时,便知道黑洞产生了
(-接上)。
它的存在将开启一扇窗口,通向更深层次的宇宙的现实,将揭示出
我们宇宙的终极未来。根据霍金的理论,今日已观察到的一个黑洞
将会在那时钟从现在开始敲响的第"十的一百次方"年后,寿终正寝。
也就是一“googol”年后。这便是我们所知的宇宙的终点。
但再往长远看呢?也就是说,十的googol次方那么多,一“googolplex”年?如果你把这个数字所有的零
,每一个以一个微小的点书写,它会跨越人类可以观测到的宇宙。
伟大的时间之肩那时会停下它的脚步么?若现代理论是正确的。
他们认为我们的宇宙是一个更大的宇宙周期的出生和死亡的一部分,
整个新的宇宙,处于巨大的,超越我们目前的空间。
整个宏大之事,我们宇宙的时间跨度在其中可能只是昙花一现。
现在回地球。我们是大恒星时代的产品,也是其伟大
场面、重力和能量的见证者。
毫无疑问,在远离我们的某处也有其他众生试图理解
宇宙。他们也可能发明了“时间”的概念,并发展出自己的优于各方的理论。
(-接上)
他们的发现 - 还有我们的 - 因为熵的作用,不会永久延续,
我们也将走上与恒星相同的道路,而恒星早晚会让位于新的宇宙纪元。
我们的宇宙在其生命历程中,也终将让位给盛大的新时代。
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