宇宙：從開始到最後
科技與人文
作者：布萊恩施密特(Brian Schmidt)
我們的宇宙正在加速膨脹，1000億年以後，除了我們所在的銀河係，所有星係都將消散，人們看到的宇宙將空無一物宇宙的形成和演變
宇宙是由空間、時間、物質和能量所構成的統一。隨著文明的進步和科技的發展，我們對宇宙的認識也慢慢地步入了正軌，至少得到了部分的證實。公元2世紀，托勒密提出了一個完整的地心說；1543年，哥白尼提出了日心說；1609年，開普勒發展了日心說，伽利略則用望遠鏡從事實的角度證實了其正確性。
宇宙是一個有層次結構的、物質形態多樣性的、不斷運動發展的天體係統，這是當代天文學的研究成果。關於宇宙的形成，首先映入腦海的肯定是大爆炸理論：大爆炸模型認為，最初的宇宙是超高溫、高密度的一點。大約180億年前，這一點突然爆炸了，僅用了10—36秒，這一點進行了幾十個數量級的膨脹。形成了一厘米規模的宇宙，之後經過漫長的演變，形成了今天的宇宙。而愛因斯坦廣義相對論也預言了：空間——時間在大爆炸奇點處開始，並在大擠壓奇點處或在黑洞中的一個奇點中結束。
大爆炸理論也驗證了我們思想家的直覺，正如柏拉圖的“從一發散”以及《道德經》中“一生二，二生三，三生萬物”的觀點，宇宙大爆炸伊始，隻有能量，而這裏的“一”便是能量。
關於宇宙加速膨脹
科學家哈勃在1929年測試到宇宙在膨脹。他是通過衡量星係之間的距離以及這些星係以多快的速度在離我們遠去而得出這一結論的。今天，科學家也在衡量這些距離，研究超新星。他們做的實驗和哈勃從事的是一樣的，但是，他們測量的是非常遙遠的星體。因為是類似的實驗，他們在比較現在的實驗結果和之前的實驗結果後，發現了宇宙的膨脹在加速。
此前，天體物理學家曾經普遍認為，引力會使宇宙的膨脹速度逐漸減緩。但在1998年，我所帶領的高紅移超新星搜索隊與超新星宇宙學計劃這兩個研究團隊，分別發現宇宙膨脹的速度並非如預期一樣減緩或是停滯，而是正在加速。我們本來以為，自己會發現宇宙膨脹正在減速的跡象，這種減速將決定宇宙會終結於烈火還是寒冰。結果，發現了完全相反的事實——宇宙膨脹正在加速。
科學家們說，宇宙還會繼續加速膨脹，至少現在人類還沒有任何方式可以阻止這一趨勢。宇宙越膨脹，暗能量越多，暗能量將和宇宙一起並跑，這樣宇宙膨脹會越來越快，以至於使得光子無法從星係抵達地球，我們在遙遠的未來再看宇宙時，它完全是空的。因為我們能夠看得到的都已經膨脹了，光的速度已無力可追及。
為了解釋這個令人困惑的現象，天文學家導入了“暗能量”概念。這種未知形式的能量可以抵抗重力並讓宇宙加速膨脹。除非暗能量突然消失，否則宇宙將繼續越來越快地膨脹下去，最終走向消散。1000億年後，如果人類還存在的話，將會比現在更加孤獨。到時，我們的銀河係還會在，並且和一些附近的星係合並，但是其他所有我們今天能看到的宇宙天體都會離我們太遠而無法觀測到。也就是說，除了我們自身所在的星係，所有的星係都將消失。
研究的測量方法
我們原本是想測量到宇宙減速膨脹，試圖測量出宇宙膨脹的速度是如何減慢的。采用的方法，從原理上講，跟60多年前天文學家所用的方法是一樣的——那就是給遙遠的恒星定位，並測量它們如何運動。然而，說起來容易做起來難。自漢麗埃塔勒維特發現造父變星的秘密以來，天文學家在越來越遠的距離上找到了許多其他的造父變星。但在天文學家所要測量的距離上，即數十億光年以外，造父變星已經無法看見。宇宙標尺必須延長才行。
超新星，也就是恒星的爆炸，成了新的標準燭光。地麵和太空中越來越先進的望遠鏡，以及越來越強大的計算機，在20世紀90年代開啟了全新的可能性，讓我們有能力為宇宙學拚圖填上更多空缺的內容。