黑暗的天空

距今1，000亿年后，未来的科学家们在仰望天空时，会看到些什么？如果不借助望远镜，他们看到的景象大概跟今天的星空没什么两样：天空中散布着属于他们所在星系的恒星。到那时，最大最亮的恒星应该早就耗尽了核燃料，为数众多的较小恒星依然会点亮夜空。不过，当未来的科学家们建造出望远镜，有能力观测他们所在星系以外的其他星系时，情况就大不相同了。他们将看不到任何东西！到那时，邻近的星系已经和银河系并合成一个超星系，所有其他的星系全都将消失不见，逃出事件视界之外。

遥远的星系不会瞬间消失，而是会逐渐淡出我们的视线。这些星系靠近视界时，红移将趋近于无穷大。克劳斯和斯塔克曼的计算表明：1，000亿年后，所有星系的红移都将超过5，000；10万亿年后，这些星系的红移都将高达1053。到那时，即使是能量最高的宇宙线，波长也会因为红移太大而超过视界的尺度。这样，我们就真的完全看不到这些天体了。

因此，哈勃关于宇宙膨胀的重要发现将无法重现。所有随着宇宙一起膨胀的物质都将消失在视界之外，只有被引力束缚在一起的超星系才会被保留下来。对于未来的天文学家们来说，1908年的“宇宙岛”恰恰是可观测宇宙的真实写照：一个巨大的恒星集团，永恒而宁静地被包裹在一片虚空之中。

我们自己的研究经验显示，就算获得了数据，正确的宇宙模型也并非那么一目了然。从20世纪40年代到60年代中期，以哈勃发现的膨胀宇宙为基础，天文学家建起了一座观测宇宙学大厦。不过，一些天文学家仍然不放弃宇宙永恒的观念，提出了稳恒态宇宙模型（steady－state universe）。这种理论假设，随着宇宙的膨胀，物质会不断产生，因此就整体而言，宇宙并不会随时间而变化。今天的观测已经证明，稳恒态宇宙是行不通的。不过这种想法也表明，在缺乏足够的观测数据时，类似的错误观念是有可能出现的。

未来的天文学家能不能找到大爆炸的其他依据？他们能不能用宇宙微波背景来探索宇宙的动态演化？很可惜，答案仍然是否定的。随着宇宙的膨胀，背景辐射的波长也会变长，辐射也会更加弥散。当宇宙的年龄达到1，000亿年时，微波背景的峰值波长也将长达几米——已经不再是微波，而是射电波了。辐射强度也会降低到目前强度的一万亿分之一，也许再也观测不到了。

随着时间的继续流逝，宇宙背景将变得不可观测。在我们所处的星系中，恒星之间充斥着一种电子电离气体。低频射电波无法穿透这些气体，它们会被吸收或者反射回去。类似的效应可以解释，为什么我们能在夜晚收听到遥远城市的调幅广播，因为无线电波会被电离层反射再折回地面。星际介质可以看作为充斥于星系之中的一个巨型电离层。任何频率低于1，000赫兹（即波长长于300千米）的射电波，都无法在我们所处的星系中传播。频率低于1，000赫兹的射电天文学，永远不可能在星系内部建立起来。当宇宙的年龄达到目前年龄的25倍时，微波背景的波长就会被拉伸到这个极限之上，星系内的居民也就不可能再探测到这种辐射。甚至在这一天到来之前很久，微波背景中那些给今天的宇宙学家们提供了许多有用信息的精细图案，就会因为信号变得太弱而无法研究了。

（来源：环球科学）