1929年,哈伯(Edwin Hubble)發表驚人的觀測結果:所有星系都在彼此遠離,也就是宇宙正在膨脹。那麼未來呢?
宇宙將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?
雖然宇宙最終命運是太遙遠的未來,畢竟50億年後太陽就會壽終正寢,人類早就滅亡了。但如果科幻小說描繪的星際旅行成真,那麼文明的種子仍得以散播出去,生生不息。只不過前提是宇宙既不會繼續不停擴張,也不會反向收縮成火球,而是最終維持在一種穩定狀態。
如何才能知道宇宙的最終結局?方法跟哈伯當年所用的方式一樣:觀測恆星的紅移,只是得望向更遙遠的星星,從它們遠離的速度判斷宇宙是在加速膨脹或逐漸減速。
這不是件容易的事,因為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──發出的光堪比100億顆太陽,從地球仍能看見。只是超新星誕生幾個月後就迅速黯淡,而宇宙如此廣袤,天文學家可使用望遠鏡的時間有限,要找到足夠的超新星並非易事。
勞倫斯柏克萊國家實驗室的帕穆特(Saul Perlmutter)於1988年發起「超新星宇宙學計畫(Supernova Cosmology Project)」開始進行觀測。1994年,澳洲天文學家施密特(Brian Schmidt)也成立「高紅移超新星搜索隊(High-z Supernova Search Team)」,關鍵人物美國天文學家黎斯(Adam Riess)於兩年後加入。
一般都認為宇宙膨脹會逐漸減速,因為當時所知,宇宙這樣的尺度還是由重力主宰,這兩個團隊也預期觀測結果會是如此。沒想到「超新星宇宙學計畫」小組於1998年1月9日,在華盛頓舉行的美國天文學學會的會議上,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,讓宇宙加速膨脹,這就是如今所稱的「暗能量」。愛因斯坦生前在廣義相對論的公式加入宇宙常數,後來因為哈伯證實宇宙膨脹,讓他懊悔不已而將宇宙常數刪去,孰料如今又敗部復活,因為它恰可代表暗能量的作用。
《科學》期刊隨即將這兩組團隊的發現選為1998年的年度突破獎,帕穆特、施密特、黎斯三人也於2011年共同獲頒諾貝爾物理學獎。而我們也終於得知宇宙的最終結局——一切灰飛煙滅,歸於冰冷死寂。
參考資料: