這個理論告訴我們,宇宙有這麼三種可能性,天文學家就回答了,哪一種是正確的?怎麼來回答呢?那麼現在要回答這個問題,從理論上講很簡單,從實測上來講很困難,為什麼説從理論上很簡單呢?這個宇宙究竟是繼續膨脹下去,或者是膨脹的速度很快,或者是膨脹的速度很慢,還是膨脹膨脹以後就收縮回來,主要取決於我們宇宙中的平均物質密度,也就是説我們宇宙中到底有多少物質。如果我們宇宙中平均的物質密度比較高,那麼它的引力的作用就會越來越大,那就有可能膨脹一段以後呢,就收縮回來。那麼宇宙中如果物質密度比較低,沒法拉住,咱們宇宙就一直膨脹下去,就是這樣,從理論上講就這麼簡單,但是還有一個問題需要天文學家注意,就是宇宙中的暗物質。大家知道我們國家著名的物理學家李政道教授在他的演講就提到,他説21世紀物理學的一個重要的任務之一就是研究宇宙中的暗物質。
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因此這些暗物質非常重要,那麼事情是不是到此為止呢?沒有。事情到此還沒有截止,怎麼沒有截止呢?最後我們觀測發現還有更嚴重的矛盾,就是把宇宙中的這些暗物質加進來,我們算出來宇宙的年齡也不對,還不正確,還必須有其他的物質,才能造成我們目前的宇宙的狀態,年齡才能符合。那還有什麼物質?一種是看得見的,一種是看不見的,那麼看不見的總之它還在那兒存在。我們現在不但看不見,而且現在我們認為還沒有存在的物質就是真的不存在,這個問題就很嚴重了。有沒有呢?現在的回答説可能有,而且有的可能性是越來越大。這個物質説來很有意思,這最早是誰提出來的呢?最早是愛因斯坦提出來的,愛因斯坦在他的廣義相對論方程裏邊隨便加了一下,再加上一項我這個方程才能平衡,加的是個什麼東西呢?愛因斯坦也説不清,大家就在他加的那一項裏邊在那兒做遊戲。做了半天,愛因斯坦表示很歉意,説我這個宇宙中加的這一項,宇宙常數加錯了,他説我這一生中犯的一個最大的錯誤,就是在我的方程裏邊加了個宇宙常數。可是沒想到我們愛因斯坦過世半個世紀了,我們現在沒辦法了,又把他這個救命的稻草又拿來了。應該加進去,説愛因斯坦老先生沒錯,還是應該加進去,不但應該加進去而且十分重要,有可能在真空裏邊就有物質,真空裏面可以取出物質來,那你們想一想如果天文學家把這個事情真正證實了,那我們這個物質的來源呢,那就比過去想象的要豐富的多。我們的真空裏邊就可以取出物質來,而且這個物質的含量甚至比我們看到的物質的含量還要多,還要豐富,那可真是取之不盡,用之不竭。你就隨便取吧,探囊取物,想取多少就取多少。當然這個問題還是比較複雜,需要天文學家包括物理學家共同來解決,天文學家從觀測上找到他存在的證據。所以説,李政道教授預言的這個是非常正確的,宇宙中21世紀物理學的一個重要的課題,可能就是研究宇宙中的暗物質。
那麼如果説真的宇宙中有足夠的暗物質,物質非常多,那就會出現什麼狀態呢?就像這個圖上所描述的,就是最下邊的一個狀態。什麼狀態呢?我們的宇宙目前是在膨脹,膨脹膨脹以後怎麼樣,就慢慢就收縮了,就又收縮到一點。
那麼現在天文學家有一個很重要的任務之一,就是不斷地來研究宇宙中總的質量究竟有多少,大家知道我們放了空間望遠鏡,還放宇宙飛船,不僅觀測它的光學波段,還觀測它的X射線波段,還不夠,還觀測它的γ射線波段。所有這些目的之一,就想真正了解一下我們宇宙中究竟有多少物質,最重要的是回答我們的宇宙究竟要到那裏去,什麼時間終結,會不會終結,會不會收縮到一起再重新開始。
我講了這些以後我不用問你們,你們自然有很多問題。這個實在是太玄妙了,不可思議,肯定有很多不可思議的問題。比方説這個宇宙到底有多大呀?你説了半天,這個宇宙有沒有邊呀,宇宙是大爆炸,大爆炸開始是怎麼回事?大爆炸之前是個什麼東西呀?大爆炸的空間有多大呀?那麼大爆炸的時候,這麼大一個宇宙裝在那麼一個小的空間裏邊裝得下嗎?諸如此類的問題太多了,我先回答一個問題。什麼問題呢?我們的宇宙有沒有邊,這個宇宙到底有多大,那麼天文學家會告訴你,這個宇宙是無限大的,你走不到盡頭,走多遠都走不到。你就不相信,我到任何一個地方去,我從這個地方到另外一個地方去,那麼走的時間長一點我總能走到,最遠是繞著地球轉一圈。我也可以轉過去,怎麼走不到頭呢?我先給大家最簡單的演示一下,你看這是一張紙,我把這個紙稍微彎一下,彎成這麼一個環。大家知道這個環,你看這個面上如果有一個小螞蟻在這個面上走,你會發現它怎麼樣?它走得到頭走不到?走不到。它轉著圈就回來了。你説這個面有幾個面?你仔細看一下,這只有一個面。這就説明什麼呢?這我就告訴你一件事情,只要我這個空間把它彎曲了,你就會出現這個現象,就不會再走到頭了。就這麼簡單的事情,你放上一個螞蟻它在上面走,永遠也走不到頭。所以説空間只要一彎曲你就走不到頭了。這就是我剛才彎的曲面的一個卡通片,你看這個螞蟻在這個面上走來走去,它會怎麼感覺,它認為能不能走到盡頭?永遠走不到盡頭,這個宇宙永遠走不到盡頭。
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