科学百科72期丨既然宇宙在不断衰亡，那它开始时是怎样兴起的？

本期为大家带来：

《你知道吗——现代科学中的100个问题》

本书是阿西莫夫的优秀作品之一。

作者以通俗的语言，深入浅出地解释了现代科学中的一百个尖端课题。

其中，有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识，如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子、核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿阵地，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。

作者对这些问题的来龙去脉，它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

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第七十二个问题：

既然宇宙在不断衰亡，

那它开始时是怎样兴起的？

关于这个问题，我们所能给出的最可靠的答案是：谁也不知道。就我们所知道的情况而论，我们只能够说，一切变化都朝着熵增大的方向、朝着无序程度增大的方向、朝着无规性升高的方向、朝着衰老的方向进行。然而，宇宙曾经一度占有一个很高的地位，才能使它在几亿亿年里一直这样衰亡下来。但是，它是怎样达到那样高的地位的呢？

我能够想出三个可能的答案，这三个答案都仅仅是猜测而已。

（1）宇宙中所产生的各种各样的事物，我们并不全都知道。我们所观察到的变化，确实全部是朝着熵增大的方向进行的。不过，也许在宇宙的某些地方，可能有一些变化在我们还无法进行研究的条件下，是朝着熵减小的方向进行的。在这种情况下，宇宙作为一个整体，就有可能一直维持下去了。这就是说，我们所能观察到的、似乎在衰亡的，只是宇宙的一小部分，而在其他地方却在发生着可以抵消这种衰亡的上升运动。

（2）假定宇宙在任何地方都没有发生熵减小的情况，因而它一直衰亡下去。在熵达到最大值时，宇宙中的所有能量全部均匀分布，因而时间就既不会向未来，也不会向过去推进，但是，所有能量都仍然存在，而宇宙中的所有原子全都占有这些能量的一部分，所以它们会进行无规运动。

这样一来，通过这种完全无规则的运动，可能有一定数量的能量偶尔集中在宇宙的某一部分，也就是说，通过无规运动，又一次产生了一定的秩序。不过，一旦发生了这种情况，那一部分宇宙就会再一次开始衰亡。

很可能，熵达到最大值是巨大的无限宇宙的正常状况，要经过很久很久的时间（这是指我们通常的时间尺度）才发生一次能量集中，并且每一次又只有很小一部分宇宙获得某种秩序，而我们现在就恰好处在这样一小部分宇宙中。

（3）也许，宇宙中的熵似乎在不断增大的唯一原因，只不过是由于目前宇宙碰巧在膨胀着。在这种条件下，比较可能实现的只能是无序排列，而不是有序排列。

有些天文学家认为宇宙不会永远膨胀下去。最初的一次爆炸使得它四分五裂，但是，宇宙各个部分之间通过万有引力互相吸引，可能会逐渐降低它的膨胀速率，可能让它的膨胀停止下来，然后还可能缓慢地迫使它重新开始收缩。而在收缩着的宇宙中，很可能是比较有序的排列会变得比无序排列更容易实现。这就是说，那时的自然变化将朝着有序程度比较高的方向进行，因而熵就会不断减小。

如果情况真的是这样，那么，当宇宙膨胀时，它就会不断衰老，而当它收缩时，它就会再一次复兴，并且，它可以没完没了地一次又一次这样反复进行下去。

如果我们考虑到“黑洞”的话，就甚至还可以把第一个猜测与第三个猜测结合起来。黑洞是质量极其集中、引力极其强大的区域，因此，每一种东西都会落入黑洞中去，没有任何东西——甚至包括光在内——能够从黑洞中跑出来。它们是收缩宇宙的一个极小的样板；也许，在这些黑洞里，热力学第二定律被颠倒过来了。因而尽管宇宙的大多数区域是在衰亡，但在黑洞里却在逐渐复兴呢。