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宇宙最終結局揭曉|科學史上的今天:1/9

四面八方的星系都在遠離我們而去。這是我們在一九二○年代就已經知道的事。事實上是所有星系都在彼此遠離,因為宇宙正在膨脹。但我們更想知道的是:未來呢?

宇宙發展時間線的示意圖。圖片來源: NASA/WMAP Science Team@wikimedia

宇宙會繼續不斷膨脹下去,直到所有物質崩解消散於無垠的空間?或是膨脹速度會逐漸減緩直到停止膨脹,最後反由重力收攏一切物質,向內擠壓成緊緻熾熱的一小點?簡言之,宇宙最後將以虛無死寂告終,或是焚毀為一團火球?

我們當然私心希望是膨脹減速。倒不是寧可死得轟轟烈烈,而是如此至少尚有一絲機會,收縮與膨脹恰恰處在一種平衡狀態,我們得以擁有一個永恆的穩定宇宙。但如何才能一窺天機,預知結局?

方法跟哈伯當年所用的方式一樣:觀測恆星的紅移。只是這次得望向更遙遠的星星。然而,一般恆星太過遙遠就會過於黯淡而無法觀測。所幸 Ia 型超新星──白矮星走到生命盡頭爆炸的結果──發出的光媲美 100 億顆太陽,它們可以告訴我們膨脹是在加速或減速。只是超新星誕生幾個月後就會變得太暗,而宇宙太大,望遠鏡可用的時間太少,要找到足夠的超新星並非易事。

兩組國際團隊都想找出答案,一組是「超新星宇宙學計畫(Supernova Cosmology Project)」,另一組是「高紅移超新星搜索隊(High-z Supernova Search Team)」。他們都預期會是減速,因為在宇宙這樣的尺度還是由重力主宰。1998 年的今天,「超新星宇宙學計畫」小組在美國天文學學會於華盛頓舉行的會議上宣布出乎意料的觀測結果:宇宙正在加速膨脹。兩個月後「高紅移超新星搜索隊」也公布他們的觀測資料,證實同樣的結論。

顯然宇宙間還有種我們不知道的神秘力量,竟能勝過重力,加速宇宙膨脹。科學家將此神秘力量稱為暗能量。愛因斯坦生前因為哈伯證實了宇宙膨脹,而懊悔不已加入廣義相對論公式的宇宙常數也因而敗部復活,因為它恰可代表暗能量的作用。《科學》期刊將此發現選為 1998 年的年度突破獎,兩組研究團隊的領導人也於 2011 年共同獲頒諾貝爾物理獎。

所以,結局揭曉,宇宙將終結於冰冷死寂。就這樣。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

 

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。