黑暗的天空

距今1，000億年后，未來的科學家們在仰望天空時，會看到些什么？如果不借助望遠鏡，他們看到的景象大概跟今天的星空沒什么兩樣：天空中散布著屬于他們所在星系的恒星。到那時，最大最亮的恒星應該早就耗盡了核燃料，為數眾多的較小恒星依然會點亮夜空。不過，當未來的科學家們建造出望遠鏡，有能力觀測他們所在星系以外的其他星系時，情況就大不相同了。他們將看不到任何東西！到那時，鄰近的星系已經和銀河系并合成一個超星系，所有其他的星系全都將消失不見，逃出事件視界之外。

遙遠的星系不會瞬間消失，而是會逐漸淡出我們的視線。這些星系靠近視界時，紅移將趨近于無窮大。克勞斯和斯塔克曼的計算表明：1，000億年后，所有星系的紅移都將超過5，000；10萬億年后，這些星系的紅移都將高達1053。到那時，即使是能量最高的宇宙線，波長也會因為紅移太大而超過視界的尺度。這樣，我們就真的完全看不到這些天體了。

因此，哈勃關于宇宙膨脹的重要發現將無法重現。所有隨著宇宙一起膨脹的物質都將消失在視界之外，只有被引力束縛在一起的超星系才會被保留下來。對于未來的天文學家們來說，1908年的“宇宙島”恰恰是可觀測宇宙的真實寫照：一個巨大的恒星集團，永恒而寧靜地被包裹在一片虛空之中。

我們自己的研究經驗顯示，就算獲得了數據，正確的宇宙模型也并非那么一目了然。從20世紀40年代到60年代中期，以哈勃發現的膨脹宇宙為基礎，天文學家建起了一座觀測宇宙學大廈。不過，一些天文學家仍然不放棄宇宙永恒的觀念，提出了穩恒態宇宙模型（steady－state universe）。這種理論假設，隨著宇宙的膨脹，物質會不斷產生，因此就整體而言，宇宙并不會隨時間而變化。今天的觀測已經證明，穩恒態宇宙是行不通的。不過這種想法也表明，在缺乏足夠的觀測數據時，類似的錯誤觀念是有可能出現的。

未來的天文學家能不能找到大爆炸的其他依據？他們能不能用宇宙微波背景來探索宇宙的動態演化？很可惜，答案仍然是否定的。隨著宇宙的膨脹，背景輻射的波長也會變長，輻射也會更加彌散。當宇宙的年齡達到1，000億年時，微波背景的峰值波長也將長達幾米——已經不再是微波，而是射電波了。輻射強度也會降低到目前強度的一萬億分之一，也許再也觀測不到了。

隨著時間的繼續流逝，宇宙背景將變得不可觀測。在我們所處的星系中，恒星之間充斥著一種電子電離氣體。低頻射電波無法穿透這些氣體，它們會被吸收或者反射回去。類似的效應可以解釋，為什么我們能在夜晚收聽到遙遠城市的調幅廣播，因為無線電波會被電離層反射再折回地面。星際介質可以看作為充斥于星系之中的一個巨型電離層。任何頻率低于1，000赫茲（即波長長于300千米）的射電波，都無法在我們所處的星系中傳播。頻率低于1，000赫茲的射電天文學，永遠不可能在星系內部建立起來。當宇宙的年齡達到目前年齡的25倍時，微波背景的波長就會被拉伸到這個極限之上，星系內的居民也就不可能再探測到這種輻射。甚至在這一天到來之前很久，微波背景中那些給今天的宇宙學家們提供了許多有用信息的精細圖案，就會因為信號變得太弱而無法研究了。

（來源：環球科學）