宇宙中的繁星，看上去宛如画中所绘、雕刻所凿般沉默而静止不动。 但事实并非这样。我们人类有诞生的瞬间，会遇到意想不到的突发事件，最终会衰老死亡，而众星也是如此。 宇宙中美幻的星团和星云 向宇宙彼岸启程 此时此刻，在宇宙的某处也有恒星诞生，某处又有恒星正在死亡。散落在宇宙各处的恒星碎片在宇宙空间徘徊飘荡，而后又会成为其他恒星诞生的材料。在更大的空间尺度，星系和星系之间也会以极快的速度靠近，最后发生碰撞…… 真实的宇宙，绝不是静止不动的世界，而是生机勃勃充满动荡的。这个宇宙究竟会走向何方？在遥远的宇宙中，到底又在发生些什么呢？ 星系大碰撞？仙女星系与银河系正在高速接近中！ 星系碰撞在宇宙中相当普遍，对星系演化具有非常重要的意义。小星系通过碰撞、合并而不断变大，形状也随之改变。 在无垠的宇宙中，为什么星系会彼此相撞？ 研究认为，在星系碰撞这一现象的背后隐藏着一个无形的＂幕后操纵者＂——暗物质。遗憾的是，直到今天，科学家依然没能揭开它的真面目，暗物质依然是一个未解之谜。 据推测，数十亿年后，我们所在的银河系将会与近邻的仙女星系发生碰撞。 仙女星系 仙女星系现在位于距离地球约250万光年的位置，正在以约每秒100千米的速度向银河系靠近。不过，现在还不能准确预言这两个星系会在什么时候发生碰撞。 在星系内部，恒星之间其实是相隔很远的。例如，距离太阳最近的恒星是半人马座的比邻星，它和太阳之间的距离约4.2光年。如果把太阳比喻为一粒直径为1厘米的玻璃珠，这个距离相当于约300千米。由此可以体会到星系内部其实是非常空旷的。因此，即使两个星系发生碰撞，它们的恒星之间大概也难得相互碰撞。两个星系发生碰撞后会在彼此引力的作用下发生重大变形，互相＂穿插通过＂。 推测39亿年后的银河系与仙女星系 星系之间发生碰撞，这是能够被天文观测的一种现象。美国哈佛大学的一个研究小组在2008年进行过一项计算机模拟实验，结果表明，在银河系和仙女星系发生碰撞时，两个星系会穿插通过，而且在这个过程中，我们的太阳系有约3%的概率被仙女星系＂裹挟＂而去。 那时，从现在的地球上无法看见银河系整体的样子，然而若能够从外部观测的话，可以看见碰撞后的银河系与仙女星系的样子发生了很大的变化。 40亿年后，银河系与仙女星系碰撞后两个星系穿越而过，相互远离 两个星系在发生碰撞和穿插通过之后，由于两者的引力互相吸引，又会返回再次靠拢。最终，两个星系会融合为一个椭圆星系（球形或橄榄球形的星系）。 太阳膨胀后死亡，变成美丽的星云 星系在不断变化、融合，其中的恒星也在变化着…… 恒星到晚年会发生膨胀，体积变大。这种晚年恒星叫做＂红巨星＂。我们的太阳也不例外。 太阳一旦开始膨胀变大就会变得非常明亮，极大地增加对地球的辐射量。这将导致地表温度上升、海洋干涸，使地球环境变得十分严酷，极不利于生命的生存。那时的地球将会变成一个死亡的世界。 释放出气体的巨大太阳 即使距离太阳比地球远的那些行星，温度也会上升。土星环由于是以冰为主要成分的固体块聚集而成，届时会因蒸发而消失。 太阳究竟能够膨胀到多大，现在还不能做出准确的估计。有人通过理论计算指出，大约80亿年后，太阳的半径最大时可以达到今天的300倍左右。在这种情况下，离太阳比较近的水星、金星和地球全都会被那个膨胀的太阳吞没。 膨胀变大的太阳不断向宇宙空间释放出气体。由于这个缘故，太阳最后可能只剩下仅有地球那样大的一个中心部分，而构成原来太阳的那些气体则会被散布到宇宙空间。太阳到那时其实已经死亡，残留下来的这个中心部分成为一种叫做＂白矮星＂的天体。这个白矮星的质量只有原来太阳质量的一半左右，但由于体积收缩，这样多的质量全都被挤压在如地球大小的一个小体积内，因此具有非常高的密度。 白矮星内没有＂燃料＂，已经不能继续进行核聚变反应。不过它还存有余热，能够一面缓慢冷却，一面继续发光。并且，太阳死亡时释放出来的气体会笼罩整个太阳系，并不断向外扩散。这些气体被位于中心的白矮星发出的光照射，然后会发出各种不同颜色的光，这样一大团气体叫做＂行星状星云＂。如果从遥远的宇宙空间观测死后的太阳，看到的就会是一个美丽的星云。 太阳死亡后，变成美丽的星云 暗能量推动宇宙膨胀，或将原子撕裂，导致＂大坍缩＂ 我们姑且假定宇宙今后仍将一直保持加速膨胀态势，推测在这种条件下，宇宙会有怎样的结局。当然，我们并不知道这个假定是否正确。 理论认为，宇宙之所以在加速膨胀，是因为有一种充满了宇宙空间的被称为＂暗能量＂的未知能量在起作用。这种暗能量具有不可思议的性质，正在以强大动力推动着宇宙空间加速向外扩张。 暗能量究竟是什么？现在并没有查明，这可以说是现代物理学的一大谜团。宇宙的未来就取决于暗能量的密度。因为不知道暗能量究竟是什么，所以暗能量的数量在将来是保持不变，还是增加或减少，现在都不能确定。 宇宙膨胀的效应使得星系随之膨胀，直至被撕裂 假定宇宙一直保持像今天这样的膨胀，由引力维系的银河系和太阳系就不会膨胀。但是，如果暗能量在将来增加的话，宇宙膨胀的加速就会更加激烈，银河系和太阳系也会膨胀，直至被撕裂。更有甚者，有可能连原子也抵抗不了宇宙膨胀的效应，随之膨胀后被撕裂，结果是一切皆被撕裂！理论上推测的这样一种宇宙的未来被称为＂大撕裂＂。 宇宙可能坍缩为一个＂点＂ 不过，暗能量在将来也有可能减少。如果这样的话，宇宙膨胀还有可能从加速转为减速。这意味着，宇宙先是膨胀速度逐渐减慢，到后来反而有可能转为收缩。由于收缩，星系和星系越来越靠近，全部宇宙最终会坍缩为一个＂点＂。理论推测宇宙的这另一种归宿被称为＂大坍缩＂。 此外，还有物理学家做出另外一些对宇宙未来不同的推测。总之，今天关于宇宙未来的预测还是一种众说纷纭的状况。 本文摘编自《科学世界》杂志社出品的《大宇宙》一书，内容有删减改动。因版权所限，本文非经书面授权，请勿转载。 大宇宙 [日]牛顿出版社编 ; 《科学世界》杂志社译 北京 : 科学出版社, 2021.3 ISBN 978-7-03-063584-6 宇宙有上千亿个银河系这样的星系，每个星系又有上千亿颗像太阳这样的恒星，地球只是太阳系里的一颗行星。地球之于宇宙，犹如茫茫海洋中之一滴水，从这一滴水说出整个海洋的故事，确实是不可理解的事！这本篇幅不大的读物就是向大家讲述地球上的人类所能够理解的空间广延138亿光年、时间跨度138亿年的宇宙所发生的故事。本书文字精炼、图文并茂、选题独到，编排精心、篇章标题引人入胜，将宇宙最精彩的故事娓娓道来，是一本非常值得向青少年推荐的优秀读物。 相对论 [日]牛顿出版社编 ; 《科学世界》杂志社译 北京 : 科学出版社, 2021.3 ISBN 978-7-03-063583-9 1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论；10年之后，在狭义相对论的基础上又提出了广义相对论。狭义相对论和广义相对论统称为相对论，已经成为物理学的基础理论。虽然一百多年过去了，但由于相对论的时空观有悖于牛顿的＂常识＂时空观，一般初识相对论的人还都表示难以理解。如今，相对论已经广泛应用于高速（接近于光速）和强引力场（宇宙学）领域，相对论的正确性已经毋庸置疑。本书以图解形式，通俗地讲解相对论的基本概念和不可思议的结论，使得像＂时间变慢＂＂空间收缩＂＂空间弯曲＂等概念不再难懂。读了这本书，有助于我们更了解相对论。 （本文编辑：王亚萍 王芳） 科学出版社 视频号 硬核有料 视听科学