如果宇宙的密度大於某個臨界值,引力吸引將最終使膨脹停止並使宇宙開始重新收縮。宇宙就會坍縮到一個大擠壓,這和啟始宇宙的大爆炸相當相似。大擠壓是被稱作奇性的一個東西,是具有無限密度的狀態,物理定律在這種狀態下失效。這就表明即便在大擠壓之後存在事件,它們要發生什麼也是不能預言的。但是若在事件之間不存在因果的連接,就沒有合理的方法說一個事件發生於另一個事件之後。也許人們可以說,我們的宇宙在大擠壓處終結,而任何發生在“之後”的事件都是另一個相分離的宇宙的部分。這有一點像是再投胎。如果有人聲稱一個新生的嬰兒是和某一死者等同,如果該嬰兒沒從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶,這種聲稱有什麼意義呢?人們可以同樣他講,它是完全不同的個體。如果宇宙的密度小於該臨界值。它將不會坍縮,而會繼續永遠膨脹下去。其密度在一段時間後會變得如此之低,引力吸引對於減緩膨脹沒有任何顯著的效應。星係們會繼續以恒常速度相互離開。這樣,對於宇宙的未來其關鍵問題在於:平均密度是多少?如果它比臨界值小,宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大,宇宙就會坍縮,而時間本身就會在大擠壓處終結。
然而,我比其他的末日預言者更占便宜。即便宇宙將要坍縮,我可以滿懷信心地預言,它至少在10O億年內不會停止膨脹。我預料那時自己不會留在世上被證明是錯的。我們可以從觀測來估計宇宙的平均密度。如果我們計算能看得見的恒星並把它們的質量相加,我們得到的,不到臨界值的1/100左右。即使我們加上在宇宙中觀測到的氣體雲的質量,它仍然隻把總數加到臨界值的1/100。然而,我們知道,宇宙還應該包含所謂的暗物質,即是我們不能直接觀測到的東西。暗物質的一個證據來自於螺旋星係。
存在恒星和氣體的巨大的餅狀聚合體。我們觀測到它們圍繞著自己的中心旋轉。但是如果它們隻包含我們觀測到的恒星和氣體,則旋轉速率就高到足以把它們甩開。必須存在某種看不見的物質形式,其引力吸引足以把這些旋轉的星係牢牢抓住。暗物質的另一個證據來自於星係團。我們觀測到星係在整個空間中分布得不均勻,它們成團地集中在一起,其範圍從幾個星係直至幾百個星係。假定這些星係互相吸引成一組從而形成這些星係團。然而,我們可以測量這些星係團中的個別星係的運動速度。我們發現其速度是如此之高,要不是引力吸引把星係抓到一起,這些星係團就會飛散開去。所需要的質量比所有星係總質量都要大得多。
這是在這種情形下估算的,即我們認為星係已具有在它們旋轉時把自己抓在一起的所需的質量。所以,在星係團中我們觀測到的星係以外必須存在額外的暗物質。人們可以對我們具有確定證據的那些星係和星係團中的暗物質的量作一個相當可靠的估算。但是這個估算值仍然隻達到要使宇宙重新坍縮的臨界質量的10/100左右。這樣,如果我們僅僅依據觀測證據,則可預言宇宙會繼續無限地膨脹下去。再過50億年左右,太陽將耗盡它的核燃料。它會腫脹成一顆所謂的紅巨星,直到它把地球和其他更鄰近的行星都吞沒。它最後會穩定成一顆隻有幾千英裏尺度的白矮星。
我正在預言世界的結局,但這還不是。這個預言還不至於使股票市場過於沮喪。前麵還有一兩個更緊迫的問題。無論如何,假定在太陽爆炸的時刻,我們還沒有把自己毀滅的話,我們應該已經掌握了恒星際旅行的技術。在大約100億年以後,宇宙中大多數恒星都已把燃料耗盡。大約具有太陽質量的恒星不是變成白矮星就是變成中子星,中子星比白矮星更小更緊致。具有更大質量的恒星會變成黑洞。黑洞還更小,並且具有強到使光線都不能逃逸的引力場。然而,這些殘留物仍然繼續繞著銀河係中心每一億年轉一圈。這些殘餘物的相撞會使一些被拋到星係外麵去。餘下的會漸漸地在中心附近更近的軌道上穩定下來,並且最終會集中一起,在星係的中心形成一顆巨大的黑洞。
不管星係或星係團中的暗物質是什麼,可以預料它們也會落進這些非常巨大的黑洞中去。因此可以假定,星係或星係團中的大部分物體最後在黑洞裏終結。然而,我在若幹年以前發現,黑洞並不像被描繪的那樣黑。量子力學的不確定性原理講,粒子不可能同時具有定義很好的位置和定義很好的速度。粒子位置定義得越精確,則其速度就隻能定義得越不精確,反之亦然。如果在一顆黑洞中有一顆粒子,它的位置在黑洞中被很好地定義,這意味著它的速度不能被精確地定義。所以粒子的速度就有可能超過光速,這就使得它能從黑洞逃逸出來,粒子和輻射就這麼緩慢地從黑洞中泄漏出來。在一顆星係中心的巨大黑洞可有幾百萬英裏的尺度。這樣,在它之內的粒子的位置就具有很大的不確定性。因此,粒子速度的不確定性就很小,這表明一顆粒子要花非常長的時間才能逃離黑洞。但是它最終是要逃離的。在一個星係中心的巨大黑洞可能花10的90次方年的時間蒸發掉並完全消失,也就是:後麵跟90個0。這比宇宙現在的年齡要長得多,它是10的10次方年,也就是:後麵跟10個0。
如果宇宙要永遠膨脹下去的話,仍然有大量的時間可供黑洞蒸發。永遠膨脹下去的宇宙的未來相當乏味。但是一點也不能肯定宇宙是否會永遠膨脹。我們隻有大約為使宇宙坍縮的需要密度1/10的確定證據。然而,可能還有其他種類的暗物質,還未被我們探測到,它會使宇宙的平均密度達到或超過臨界值,這種附加的暗物質必須位於星係或星係團之外。否則的話,我們就應覺察到了它對星係旋轉或星係團中星係運動的效應。為什麼我們應該認為,也許存在足夠的暗物質,使宇宙最終坍縮呢?為什麼我們不能隻相信我們已有確定證據的物質呢?其理由在於,哪怕宇宙現在隻具有1/10的臨界密度。都需要不可思議地仔細選取初始的密度和膨脹率。如果在大爆炸後1秒鍾宇宙的密度大了:萬億分之一,宇宙就會在10年後坍縮。