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第二节 宇宙之死(2/8)

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引力来自己大质量的恒星,我们知道质量不够的恒星死亡后只能留下白矮星残骸,再大点的会留下一个中子星残骸,更大的恒星则会变成一个黑洞,形成黑洞的本质原因就在于恒星的质量太大,大到足以让它的引力战胜其他力,包括强力、弱力、电磁力,把物质在粒子层次上被挤碎,释放出原子内的庞大空间,去容纳一个个的粒子,这时候的黑洞更加强大,再没有哪种天体能比黑洞拥有更强大的引力了,它不仅能把近处的天体吞掉,离得远的也会受引力影响,越靠越近,最终掉入黑洞。

引力的这种强大作用,让我们对于宇宙的未来深感忧虑。它既然可以压碎恒星,那会不会把整个宇宙都收缩到一个点上?

为此,我们要“称”出宇宙的重量,才能知道它的引力够不够强大,是不是象恒星一样存在一个临界点,超过这个质量倍数,宇宙就会死于引力——大坍缩?

怎样称出宇宙的总质量呢?这还是一个难题。

对于宇宙,我们没本事去直接称量,只有借助引力理论来推算它的重量,以求得出一个合理的下限。

从太阳对行星的引力可以计算出太阳的重量。那我们可以估计宇宙中一共有多少个象太阳这么大的恒星,把它们逐个累加起来,最后得出的总数为 10倍太阳质量,或者说约10吨。这个质量相对于目前可观测的宇宙半径,让我们可以确信:引力还很小,完全不能对强力构成威胁,而宇宙会永恒地膨胀下去。

但许多天文学家和宇宙学家都不认可这样的宇宙总质量,因为计算出的理论质量仅包含可见物质,而可见物质占宇宙总物质的比例太小,比如很多死亡天体是不发光并且不放出任何辐射的,还有大量看不到的尘埃和气体。这些看不见的东西也都有很大质量,而我们看不到不等于就能忽略掉。

并且,还一种可能性激起了天文学家的浓厚兴趣。

宇宙大爆炸制造了许多可见和不可见的物质粒子,而且数量很多。不可见粒子中的大多数很不稳定,迅速衰变后留下残存的大量痕迹。比如幽灵般的中微子就是其中一个,而我们的宇宙就很可能淹没在中微子的海洋中,每立方分米约有10亿个中微子,这远超任何其他的粒子数量。

这些中微子的速度极快,以光速或者接近光速运动,很难直接捕捉到它,而且不和任何物质粒子发生反应,间接找到它们的踪影也很难,只能通过一点微弱的引力让我们知道四面八方到处都是它们,自由自在的在宇宙中飞来飞去,这对宇宙的总重量有着至关重要的影响。2011年10月所发现的超越光速的粒子就是这种中微子(如果实验室真实可信的话)。

中微子的速度太快了,让它的质量难以捉摸。因为质量在很大程度上取决于物体的速度。物体的速度越接近光速,它的质量就越大,而且质量的这种增大没有极限!

如果粒子以接近光的速度运动,它的实际质量将是它静止质量的很多倍,甚至达到几千倍。我们不能肯定中微子确实具有零静止质量,但足以肯定它由于高速运动而具有很大质量,注意,这个质量是动态的,不是一直保持不变。宇宙中有这么多的中微子,会使字宙总重量发生重大变化——超过所有恒星的总重量。

问题的复杂性还不止这些,大爆炸时还会产生其他稳定的弱相互作用粒子,也许它们会有相当大的质量,通称为弱相互作用重粒子。

事实上,理论学家已经有了一份假设的弱相互作用重粒子检验单,比如引力微子,希格斯微子以及光微子。没有人知道它们是否真的存在,但如果确实存在的话,它们可能会对宇宙重量的确定起关键性的作用。这也是很多科学家认为宇宙中的暗物质和暗能量就是这些不可见粒子构成的直接原因,它们占去了宇宙总质量的96%。

科学家估计我们的银河系就沉浸在一大团弱相互作用重粒子(暗物质)之中,直接证据就是让银河系边缘的恒星不至于被离心力甩出去,事实证明,银河系边缘的恒星运行速度一点也没有变慢,而是保持和银河系内部恒星相同的运转速度,如果不是暗物质在起作用,就没有别的解释,银河系必将分崩离析。

对星系团内全部星系运动状况的研究也得出了相同的结论。如果星系运动速度足够快,它将会摆脱星系团的引力束缚,星系团也会分崩离析。例如:在后发座内有几百个星系组成的大型星系团,科学家细致的观测后发现这些星系的平均速度非常大,以致这个星系团根本无法长期存在,但是它却一直存在着,那就只能说明那儿存在某种数量很多、质量很大的引力源,也就是说潜伏着超过可见物质300倍质量的暗物质。

对宇宙更大尺度结构的仔细研究进一步说明没有暗物质的引力作用,大尺度上的泡沫状结构同样不可能存在。

说这么多,其实就是说宇宙的总质量我们根本无法确切知道,计算出来的数字和真实数字相差甚远,几乎没什么实际意义。

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