黑暗的天空

距今1，000億年后，未來的科學(xué)家們?cè)谘鐾炜諘r(shí)，會(huì)看到些什么？如果不借助望遠(yuǎn)鏡，他們看到的景象大概跟今天的星空沒什么兩樣：天空中散布著屬于他們所在星系的恒星。到那時(shí)，最大最亮的恒星應(yīng)該早就耗盡了核燃料，為數(shù)眾多的較小恒星依然會(huì)點(diǎn)亮夜空。不過，當(dāng)未來的科學(xué)家們建造出望遠(yuǎn)鏡，有能力觀測(cè)他們所在星系以外的其他星系時(shí)，情況就大不相同了。他們將看不到任何東西！到那時(shí)，鄰近的星系已經(jīng)和銀河系并合成一個(gè)超星系，所有其他的星系全都將消失不見，逃出事件視界之外。

遙遠(yuǎn)的星系不會(huì)瞬間消失，而是會(huì)逐漸淡出我們的視線。這些星系靠近視界時(shí)，紅移將趨近于無窮大。克勞斯和斯塔克曼的計(jì)算表明：1，000億年后，所有星系的紅移都將超過5，000；10萬億年后，這些星系的紅移都將高達(dá)1053。到那時(shí)，即使是能量最高的宇宙線，波長(zhǎng)也會(huì)因?yàn)榧t移太大而超過視界的尺度。這樣，我們就真的完全看不到這些天體了。

因此，哈勃關(guān)于宇宙膨脹的重要發(fā)現(xiàn)將無法重現(xiàn)。所有隨著宇宙一起膨脹的物質(zhì)都將消失在視界之外，只有被引力束縛在一起的超星系才會(huì)被保留下來。對(duì)于未來的天文學(xué)家們來說，1908年的“宇宙島”恰恰是可觀測(cè)宇宙的真實(shí)寫照：一個(gè)巨大的恒星集團(tuán)，永恒而寧靜地被包裹在一片虛空之中。

我們自己的研究經(jīng)驗(yàn)顯示，就算獲得了數(shù)據(jù)，正確的宇宙模型也并非那么一目了然。從20世紀(jì)40年代到60年代中期，以哈勃發(fā)現(xiàn)的膨脹宇宙為基礎(chǔ)，天文學(xué)家建起了一座觀測(cè)宇宙學(xué)大廈。不過，一些天文學(xué)家仍然不放棄宇宙永恒的觀念，提出了穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型（steady－state universe）。這種理論假設(shè)，隨著宇宙的膨脹，物質(zhì)會(huì)不斷產(chǎn)生，因此就整體而言，宇宙并不會(huì)隨時(shí)間而變化。今天的觀測(cè)已經(jīng)證明，穩(wěn)恒態(tài)宇宙是行不通的。不過這種想法也表明，在缺乏足夠的觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，類似的錯(cuò)誤觀念是有可能出現(xiàn)的。

未來的天文學(xué)家能不能找到大爆炸的其他依據(jù)？他們能不能用宇宙微波背景來探索宇宙的動(dòng)態(tài)演化？很可惜，答案仍然是否定的。隨著宇宙的膨脹，背景輻射的波長(zhǎng)也會(huì)變長(zhǎng)，輻射也會(huì)更加彌散。當(dāng)宇宙的年齡達(dá)到1，000億年時(shí)，微波背景的峰值波長(zhǎng)也將長(zhǎng)達(dá)幾米——已經(jīng)不再是微波，而是射電波了。輻射強(qiáng)度也會(huì)降低到目前強(qiáng)度的一萬億分之一，也許再也觀測(cè)不到了。

隨著時(shí)間的繼續(xù)流逝，宇宙背景將變得不可觀測(cè)。在我們所處的星系中，恒星之間充斥著一種電子電離氣體。低頻射電波無法穿透這些氣體，它們會(huì)被吸收或者反射回去。類似的效應(yīng)可以解釋，為什么我們能在夜晚收聽到遙遠(yuǎn)城市的調(diào)幅廣播，因?yàn)闊o線電波會(huì)被電離層反射再折回地面。星際介質(zhì)可以看作為充斥于星系之中的一個(gè)巨型電離層。任何頻率低于1，000赫茲（即波長(zhǎng)長(zhǎng)于300千米）的射電波，都無法在我們所處的星系中傳播。頻率低于1，000赫茲的射電天文學(xué)，永遠(yuǎn)不可能在星系內(nèi)部建立起來。當(dāng)宇宙的年齡達(dá)到目前年齡的25倍時(shí)，微波背景的波長(zhǎng)就會(huì)被拉伸到這個(gè)極限之上，星系內(nèi)的居民也就不可能再探測(cè)到這種輻射。甚至在這一天到來之前很久，微波背景中那些給今天的宇宙學(xué)家們提供了許多有用信息的精細(xì)圖案，就會(huì)因?yàn)樾盘?hào)變得太弱而無法研究了。

（來源：環(huán)球科學(xué)）