空虛的未來
造成這種可悲狀況的罪魁禍?zhǔn)拙褪前的芰俊獙?dǎo)致宇宙加速膨脹的神秘力量。暗能量是一種充溢整個(gè)宇宙空間的、具有負(fù)壓強(qiáng)的能量，這種能量正好與引力相反，引力把星系吸引到一起，而暗能量則推動星系互相分開。
暗能量在宇宙的結(jié)構(gòu)中約占73%，占絕對統(tǒng)治地位。在暗能量的不懈推動下，幾百億年之后，其他星系跑得太遠(yuǎn)，它們遠(yuǎn)離銀河系的速度超過了光速，發(fā)出的光再也無法抵達(dá)銀河系。最終，在整個(gè)可見宇宙的范圍內(nèi)，就只有銀河系自己孤零零的一個(gè)了。
對于宇宙學(xué)家來說，活在現(xiàn)在這個(gè)宇宙時(shí)代是非常幸運(yùn)的。通過望遠(yuǎn)鏡，我們可以觀測到眾多的星系、遙遠(yuǎn)的超新星、還有大爆炸留下的余輝——微波背景輻射等等。根據(jù)這些觀測，天文學(xué)家推測出宇宙是膨脹的，而且膨脹是在加速的，還有，整個(gè)宇宙起源于137億年前的大爆炸。
如果有個(gè)天文學(xué)家不幸生活在1000億年后的銀河系中，沒有遠(yuǎn)古時(shí)代留下的宇宙知識可供學(xué)習(xí)，面對著一片空曠的宇宙，他還能不能發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹？還能不能知道宇宙曾發(fā)生過大爆炸呢？在那樣一個(gè)時(shí)代，宇宙學(xué)是不是變成了一門不可能的科學(xué)？
動蕩的銀河系
我們先來看看銀河系在未來的1000億年中將會如何演化。
今天，我們的鄰居仙女星系，正在引力的拉扯下越來越接近銀河系。在接下來的十幾億年中，夜空中仙女星系將會變得越來越大，越來越亮，天上除了銀河之外會出現(xiàn)第二條天河。
23億年之后，仙女星系會和銀河系相遇，但兩者并沒非立刻合并在一起，而是擦肩而過。這時(shí)它對銀河系的影響還不太大，只會擾亂恒星運(yùn)行的軌道。在引力的作用下仙女星系并不會一去不返，而是會折回頭，在大約50億年之后再次與銀河系相會。這次兩個(gè)星系將會撞在一起合并為一個(gè)星系。兩個(gè)星系中心的超大質(zhì)量黑洞也會合為一體，本來圍繞著中心黑洞旋轉(zhuǎn)的恒星會陷入混亂之中，原來的兩個(gè)星系變成了一大團(tuán)亂哄哄運(yùn)動的恒星。在這場混亂中，太陽也會被踢到星系的外圍，從現(xiàn)在距中心2.6萬光年的位置跑到6萬光年之外去。
隨著時(shí)間的推移，銀河系中無數(shù)明亮的恒星逐漸燃盡后死去，其中就包括我們的太陽。在50億年后，太陽會耗盡核心的氫，膨脹為一顆紅巨星，可能把地球吞掉，最終成為一個(gè)地球大小的白矮星。如果這時(shí)還有人類存在的話，他們肯定早已離開了太陽系。
幸運(yùn)的是，銀河系中可以為生命提供的棲身之處并不少，70%的恒星都是小質(zhì)量的紅矮星，它們?nèi)紵梅浅９?jié)省，所以壽命可達(dá)上百萬億年。雖然它們發(fā)光弱，但行星只要離它足夠近，也是能適合生命生存的。
1000億年后，某個(gè)紅矮星的行星上所看到的夜空和現(xiàn)在會截然不同。在現(xiàn)在在地球上，肉眼也能看到數(shù)千顆恒星，而在1000億年后，銀河中還存活的恒星都是暗弱的紅矮星了，天空將是漆黑一片。而且正如前面所說，由于暗能量的推動，宇宙膨脹導(dǎo)致星系遠(yuǎn)離我們的速度超越了光速。在1000億年之后，即使借助望遠(yuǎn)鏡，也看不到任何星系了。
逃亡的恒星
在那樣的世界里，人類還能研究宇宙空間嗎？在哈佛大學(xué)的宇宙學(xué)家看來，倒也沒必要太悲觀，即使生活在1000億年之后，未來的宇宙學(xué)家們還是有一些辦法可以用來窺探宇宙秘密的。沒了星系運(yùn)動的觀測數(shù)據(jù)可供參考，1000億年后的宇宙學(xué)研究起來的確不太方便，但是其他一些天體有能力頂替消失了的星系的空缺。
有一種被稱為超高速恒星的特殊天體，可以幫助未來的宇宙學(xué)家了解這個(gè)空虛的宇宙。天文學(xué)家在2005年發(fā)現(xiàn)了第一顆超高速恒星，這顆年輕的大質(zhì)量藍(lán)色恒星正在以850千米/秒的極高速度穿過銀河系的外圍空間。它距離銀河中心25萬光年，以它的速度已經(jīng)可以擺脫銀河的引力逃出我們的星系了。之所以能跑這么快，是由于它最初靠近了銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，而被黑洞高速旋轉(zhuǎn)的動能彈飛了出去。
現(xiàn)在，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了14顆這樣的超高速恒星。據(jù)估算，銀河系在100億年前誕生之后，大概每100萬年就會拋出去一顆超高速恒星，這樣下來已經(jīng)有100萬顆恒星被彈射出去，最遠(yuǎn)的已經(jīng)跑到了5000萬光年之外。
由此推算，1000億年后，仙女星系和銀河系合并后，在新星系中心形成又一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，同樣會把一些恒星彈射出去。這些未來的超高速行星，將會成為未來天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹真相的關(guān)鍵。和今天宇宙學(xué)家所利用的星系或超新星一樣，這些超高速恒星發(fā)出的光也會由于宇宙膨脹，波長被拉長。光是電磁波，紅色光的波長比其他顏色光的波長要長，星光的光譜線向波長較長的方向移動，即向紅端移動，被稱為“紅移”。通過觀測不同距離的超高速恒星的紅移，1000億年后的宇宙學(xué)家同樣可以發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹，而且是在加速膨脹，與我們今天的結(jié)論相同。既然知道了宇宙在一直膨脹，他們就可以推測出過去宇宙中物質(zhì)的密度也要比那時(shí)大得多。
超高速恒星也可以幫助未來的天文學(xué)家們了解自己所在星系的一些情況。因?yàn)檫@些恒星在被拋出之初，首先要穿過整個(gè)星系，星系中所有物質(zhì)產(chǎn)生的引力會一直拖著恒星，使其減速。這樣，觀測那些還沒有跑出太遠(yuǎn)的恒星的減速情況，就可能推算出整個(gè)星系的質(zhì)量和密度。
窺探大爆炸
雖然通過超高速恒星，未來的宇宙學(xué)家能夠計(jì)算出宇宙的膨脹，但他們能夠推算出宇宙起源于一場大爆炸嗎？
彌漫在整個(gè)宇宙中的微波背景輻射是大爆炸理論的重要證據(jù)之一，這些微波本來是宇宙早期發(fā)出的光，后來由于宇宙的膨脹，這些宇宙早期的光，波長被拉長到了微波波段。隨著宇宙的繼續(xù)膨脹，背景輻射的波長還會繼續(xù)增加。目前，宇宙微波背景輻射的波長是2毫米，到了1000億年之后，波長會變得比可觀測到的宇宙尺寸還要長。于是，到那時(shí)就再也觀測不到什么背景輻射了，也就沒辦法通過它來發(fā)現(xiàn)宇宙曾經(jīng)處于高溫高密度的狀態(tài)了。
不過未來的宇宙學(xué)家們還有其他辦法。宇宙大爆炸之初，宇宙經(jīng)歷過一個(gè)極端高溫高密度的階段，合成了大量氦和鋰等輕元素，如今這些元素在宇宙物質(zhì)中仍然占有很大比重，這么多的輕元素是沒有辦法通過恒星的聚變反應(yīng)制造出來的，只有宇宙早期經(jīng)歷過一個(gè)極端高溫高密度的階段，才能合成這么多的氦元素。所以，1000億年后的宇宙學(xué)家們可以通過觀測宇宙中氦和鋰等輕元素在物質(zhì)中所占的比重，來判斷出宇宙經(jīng)歷過大爆炸。
當(dāng)然，這些設(shè)想的前提是未來的宇宙會變得愈發(fā)空洞無趣，但智慧文明所能達(dá)到的高度是我們今天所無法想像的。也許未來的銀河系居民有力量改天換地，可以把星系聚集在一起，或是簡單一點(diǎn)移居到密集的星系團(tuán)中心去，那樣的話，他們依然可以擁有豐富多彩的夜空，依然能夠輕易推算出宇宙的來龍去脈。
