宇宙無限膨脹：人類的未來處境如何？

宇宙正在加速膨脹。如果這一結論獲得證實，那麼生命的前途可能極為不妙。物質將變得稀薄，現在我們眼中的所有恆星將離去。到那個時候，就真的沒有新世界可供人類征服了，我們將真正成為宇宙中的孤獨一族，甚至很可能根本無法存在。宇宙學觀測表明，宇宙將永遠膨脹下去，而不是像科學家一度認為的那樣，膨脹到一個最大尺度後又開始收縮。因此，我們註定不會在一場狂暴的大收縮中走向世界末日。

初看起來，永恆的膨脹應該使我們樂觀：有什麼東西能夠阻止一個有充分智慧的文明，利用無窮無盡的資源從而永遠生存下去呢？但是生命是靠能量和信息繁榮興旺起來的：在永遠膨脹的條件下，任何一種有意義的意識形態都不可能永遠存在。

在普林斯頓高級研究所的弗里曼·戴森於１９７９年發表一篇經典論文之前，沒有幾位宇宙學家深入考慮過一個永遠膨脹的宇宙對生命的影響。自從戴森的論文發表後，物理學家和天文學家開始反覆思考這個問題。在一個可能具有無限體積的永恆宇宙中，人們希望能夠收集無限多的物質、能量與信息。但出人意料的是，即使我們付出了無數代的艱辛努力，仍然只能收集到有限數目的粒子、有限的能量以及有限數目的信息位。令人更感沮喪的是，可用的粒子數、爾格數以及信息位數或許會無限增長，問題不是缺乏資源，而是這些資源很難收集。

最主要的障礙恰好就是使我們能夠期望生命永存的那個現象——宇宙膨脹。通常當宇宙的尺寸增大時，能源的平均密度就下降。宇宙的半徑增加１倍，將使原子的密度下降為１／８。對於光波，這一下降的速度更快。由於宇宙的膨脹把光波拉長，從而吸走了光波的能量，因此當宇宙半徑擴大１倍時，光波能量密度將下降為１／１６。

由於物質密度的下降，收集資源將成為越來越費時的工作。屆時，我們可以採取兩條截然不同的策略：讓物質送上門來或出去搜尋物質。對於前者，從長遠來看，最好的方法莫過於讓引力來承擔這一工作。然而，引力也面臨著同宇宙膨脹相抗衡的問題，因為後者使物體分開，從而削弱它們之間的相互吸引。

只有一種情況除外：即宇宙剛好處於膨脹與收縮之間時，在這種情況下，引力將無限度地聚集起越來越多的物質。但是，最新的觀測結果卻與這種情況相矛盾，而且可以聚集起來的物質變得高度集中後將坍縮成黑洞，從而把所有生命形式一掃而光。

住在黑洞內部不是一件令人高興的事，在地球上是條條道路通羅馬，而在黑洞內部則是條條道路（在有限的時間內）通黑洞中心，在那裡所有一切都會遭到分解和毀滅。並非所有的能量形式都同等地受到稀釋的影響。例如，宇宙中可能充滿了一個宇宙弦網路。所謂宇宙弦，就是其上聚集了能量的無限長而細的弦，它們可能是在宇宙早期不均勻冷卻的過程中產生的。

宇宙弦中每單位長度上的能量不因宇宙的膨脹而變化。我們或許可以嘗試切斷一根弦，聚集在斷開的端頭周圍並利用它的能量。如果宇宙弦網路是無限大的，那麼我們就可以期望我們的能量需求永遠得到滿足。但奇就奇在這裡，不管我們能做什麼事情，自然界同樣也能做。

如果某個文明能夠想出一種辦法來切斷宇宙弦，那麼弦的網路將會自動分解開來（例如，黑洞可能自發地出現於弦上并吞食它們）。因此，智慧生命或許只能在用掉有限的一點弦後就碰到弦斷開的另一端。整個弦網路最終將消失，使這個文明又沒有能量可用。那麼利用量子真空又如何呢？遺憾的是，如果真空放出能量的話，那麼它就將跌落到一個更低的能態上，但真空已經是處於最低能態上了。

看來，如果宇宙無限膨脹，人類的處境並不妙，說不定真的會有致命危險。

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