题，不问的模型在彼此竞争。然而星系看来可能是在宇 市年龄10一10年(100万-10化年)之间形成的， 在这个时期，平均温度已经下降到300k的范围内，密 度从10"g/cm3下降到102"g/cm2。 在下大的氢和氦的星云中，氢粒F和氨粒子的不均 匀分布进一步：生了有别力的团块，再次把物质的聚合 体加1热到核燃烧的温度一这次是在新形成的恤星内 部。这就导致了谐如碳、氧和铁等一些重元茶的合成， 从氢到氨的基本核嬗变过程从活跃的恒呈到其周 的空问产生：了恒定不变的辎射流。凡是在恒军有闱绕其 旋转的行星的地方，这些行犀都获得了一部分能量流 織 只要行星与恒足的距离适当，能量流既不太热以使水 漪 沸腾，也不太冷以致使水变成冰，那么更复杂的聚合体 之 就可能在已经比较复杂的元素混合体屮出现。超分子组 塘 态不是在这儿就是在那儿必定：生出来，其中有些组态 (就像在我们这个星球上)川以达到复杂的水平，使与j 生命相联系的自我维持的新陈代谢过程开始进行。 根据主流理论，今天的宇宙大约有I50亿年历史 (尽管也可能只有80亿年或70亿年)，它的平均密度小 于10-30gfcm3,背景温度为2.7k:我们的太阳是我们 银河系中2000多亿个星星中的一个，是这个由中 02个星星中的一个。而我]的银河系又是许多星系中 14 的一个，在银河系之外大约有1000多亿个这样的足系， 其中有些大得惊人。 三、宇宙的设规 就我们所知，今天的宇宙就是这样的。但是明天它 将会怎样…在很远的将来又会怎样呢？ 对这个问题可以有各种不同的回答。宇宙可能是开
放的（宇空倒在无限地膨胀）；也可能是封闭的（在 最后一软大毁灭中收缩)：或者可能处于某种稳定的状 态、在膨胀和收缩的边缘上处于平衡，如果它是扁平 的，它将达到某种稳定的状态，向外拉的最初爆炸的惯 性力止好被向内拉的万有引力所平衡，它将永远停留衣 这种状态下。因此，一个扁平的市尽管在空间上是有 限的（它有-·个空间的边界，越过这个边界就不会膨 张)，付在时问上是无限的。不过，如果宁宙是开放的， 膨张的力将使皂系物质在空间中越来越分散：开放宙 在空问和时问可上：都是无限的。但是，如果万有引力超过 膨胀力，邦么出就是封闭的，因而它将停止膨胀（也 第 许在大爆炸后1方亿年左右)，然后以更大的速度开始 收缩。它将在大约2万亿年的时间范围内的大毁灭中坍 宇 缩到原来的样子。因此，封的宇宙在空间和间上都 由 是有限的。 现在我]还不知道宇宙是开放的、封闭的，还是扁 花 平的。这取决于宇宙空问究竟有多少物质。如果物质1 超过5×I027kg/cm这个临界值、我们就生活在一个 封闭的字宙中；如果物质的数量恰好等于这个临界值， 宇宙就是扁平的：如果物质的数量少于这个临界值，宇 宙就是开放的。 H是就物质和生命的最终命运而言，这种不同并无 重大意义。龙论如何，宇宙进化的建构阶段不可能无限 15 地延续下去：‘字宙的进化迟早必定会逆转到退化。这种 逆转将在不同的地方和不同的时间来到，但一占开始， 它就是不可逆转的，宁宙中的所有物质最终都将退化并 消失。 宇宙的宏观结构（恒星，恒星系，银河系和星云) 】,严格地讲，应是物质密度。一一译注
也将同样衰亡。宇宙衰亡的过程从本质上说可以表述如 下： 从现在开始的大约102年(【万亿年)里不再 有恒星形成，现存的恒星已经把它们的氢变成氨， 它是超密的但仍然发光的白矮星状态的主要燃料 后来氨也耗尽了，星系变成了红色，当它们的恒星 进一步冷却，星系就逐渐变得完全看不见了， 当恒星在星系中通过引力辐射失去能量时，它 们使相互靠近，它们之间的碰撞机会大大增加，碰 撞的发生突然把一些恒星排向星系中心并把其他恒 欲 星推向星系外的空间。结果，星系本身的体积缩小 漪 了。星云也在缩小。最后星系和星云向内爆炸而成 之 为黑洞。 在惊人的104年的时间范围内，宇宙中的物质 衰变为福射、电子偶素（一对对正负电子）和黑洞 中的致密原子核。黑洞本身在霍金描述为“蒸发” 的过程中衰变。由是系崩坍而形成的黑洞在10年 里不断蒸发，一个具有超星云质量的巨大黑洞会在 10117年后消失。在这个不可思议的时间范围之外， 宇宙只有以电子偶素、中微子和伽玛射线光子的形 式存在的物质粒子。 16 究竟什么时候宇宙中存在物质，这取决于质子 是否衰变。如果衰变，那么质子及其他重子（重物 质粒子）在衰变中留下的产物就会在1017年的时 间范围内在超星系，黑洞中消失。如果质子不衰变， 这个时间范围就会扩大到10122年。到那时，甚至 没有衰变的质子最终也会在剩下的巨大黑洞中蒸发 掉
物质在街中的命运也将决定生命的命运。实际 上，生命现象所必须的复杂组态将在物质本身衰变前很 久就消失 在封闭的'宇由（即最终自己崩坍的宙)中，背景 辐射将不逐渐和不可避免地增圳。辐射的波长将从微波 区向无线电波区收缩，然后进人红外光谱区。当它到达 可见光谱区时，整个空间都将被强烈的光照亮。一切有 生命存在的行星和其他天体都将被蒸发掉， 在开放的宇宙（即无限膨胀的宇宙）中，生命将由 于冷（面不是由于热）而消失。因为星系继续向外移 动，所以许多活纸的恒星将会在万有引力使它们近得足 第 以发生一次非常危险的碰僮之前完成它们的自然牛命周 章 期，但是这并不改善生命的长期前景。所有活跃的恒星 迟早都将耗尽它」的核燃料，于是它们的能量输出必定 减少。正在死亡的恒是不是膨胀到红巨星阶段，吞掉它 鎞 们内部的行犀，就是在变成白矮是或中子星的过程中进 入较低发光度水平。在这些低能量的水平上，它j不可 能在其行星：维持任何已经进化了的生命。 大爆炸字宙学不同于大多数历史概念，因为它强 调，在大爆炸之前和大毁灭之后（或者说在最后一些星 云大小的黑洞蒸发掉之后)是什么是未知，而且在本质 上是不可知的。“不要问那个”，子宙学家说，“这个问 题毫无意义。” 17 但是大爆炸宇宙学可能不是最后的结论。宇宙也许 不是在150亿年前诞生的，甚至也许不会在1017或 022年的惊人时间范围内寿终正寝。在大爆炸之前也 许已经有宇宙存在，而且在最后合成的物质粒子衰变之 后也许还有字宙存在。实际上，正在有证据表明，字宙 中有些粒子和整个星系不是大爆炸的产品一一但也许是 几千亿年前的“爆炸”的产物
小 结 流行的宇宙学能够回答许多有关自然宇宙的本质和 命运的问题，但是不能回答所有的问题。然而，它的限 度可能是武断的：大爆炸理论木身并不是最终的答案。 这种理论本身不仅不能圆满解答某些重大问题，而且不 能圆满解答许多观察上的问题。在第部分，当我们考 虑到仍占缀在当代科学风景画上的大量不解之迷时，我 们将回顾这些问题和现在对这些不解之谜提出的可供选 择的答案。 微 狩 之 塘 本章参考书目 For a general overview of the standard "Big Bang"thcory and the major stages of cosmic evolution see,among others,Eric Chaisson,Universe:An Evolutionary Approach to Astronomy, Prentice-Hall,Englewood Cliffs,1988;Eugenc T.Mallove,The Quickening Universe:Cosmic Ewlution and Human Destiny,St. Martin's Press,New York,1987;and George Greenstein,The Symbiotic Universe,William Morrow.New York,1987. A highly readable account of black holes and the fate of matter is 18 given in Stephen Hawking's A Brief History of Time,Bantam Books,New York,1989. The issue of the Omega point and the ultimate fate of the universe is discusscd by John Gribbin in The omega Point:Ihe Search for the Missing Mass and the Ultimate Fute of the Universe, Bantam Books,New York,1988