時(shí)光隨著(zhù)生命分秒不斷的變化與進(jìn)化，正在這顆繁忙擁擠的星球上飛逝。同時(shí)，人類(lèi)壽命也越來(lái)越長(cháng)：67年是全球平均水平，比起石器時(shí)代，僅延長(cháng)了短短20的年間?，F代科學(xué)提供了一個(gè)震撼人心的角度。我們的一生，甚至是窮極人類(lèi)這一物種存在的歷史，與地球45億年的壽命相比也只是曇花一現，和宇宙，137億年的壽命比起來(lái)則更不值一提?，F在看來(lái)，整個(gè)宇宙存在于借來(lái)的時(shí)間當中。它和一個(gè)更加宏大的時(shí)間比較起來(lái)可能也只不過(guò)是一瞬間。我們不禁要問(wèn)，時(shí)間何時(shí)結束？
我們的生活是受周而復始的清醒和睡眠，春夏秋冬，出生和死亡所控制的。對時(shí)間周期性的了解，使得我們和自然界息息相關(guān)，但它并沒(méi)有回答科學(xué)的問(wèn)題。如何解釋地球的過(guò)去，其地質(zhì)時(shí)代和古老令人心醉的生物？我們的世界是從何而來(lái)呢？又將會(huì )在何時(shí)以何種方式終結？
在哥白尼和達爾文催生的革命中，我們開(kāi)始將時(shí)間看作為箭頭。它在宇宙中，總是不斷變化。路德維?！げ柶澛?，19世紀的物理學(xué)家，找到一種規律，他相信這控制了時(shí)間箭頭的指向。根據熱力學(xué)第二定律，熵，保持了無(wú)序性始終趨于增加。從整齊有序的出發(fā)點(diǎn)，元素，生物，地球，太陽(yáng)以及銀河系。終將達到高熵或說(shuō)無(wú)序。
在死亡與重生的循環(huán)中，自然通過(guò)不斷地重組物質(zhì)與能量使其進(jìn)入更低的“熵”，來(lái)對抗這不可避免的瓦解。熵會(huì )贏(yíng)得這場(chǎng)戰斗，并把時(shí)間之箭停歇么？還是時(shí)間，會(huì )固執地不斷前行？
我們是觀(guān)察員，同時(shí)也是這龐雜過(guò)程中的一員。我們力求掌握時(shí)間的運作，即使鐘表正時(shí)刻我們自己的某種終結進(jìn)行計時(shí)。我們通向時(shí)間本質(zhì)的窗戶(hù)是那些機械，那些我們用來(lái)跟蹤和測量不斷變化的宇宙的機械。
從哪些古老的機械鐘，到放射性元素的衰變或用望遠鏡測量遙遠物體的速度。一天24小時(shí)，我們的生活與地球旋轉一次所花費的時(shí)間同步移動(dòng)。如果你通過(guò)星星而不是太陽(yáng)來(lái)判斷，可以說(shuō)，這是實(shí)際上是23小時(shí)，56分又4.1秒。地球在其出生時(shí)，從塑造了她自身的碎石與塵埃的碰撞中獲得了自旋。但它正因月球引力的拖動(dòng)，逐漸失去自旋。
這就是為什么，在恐龍時(shí)代，一年有370天，也是為什么每隔約18個(gè)月，我們要添加1閏秒。幾百萬(wàn)年來(lái)，我們獲得了整整一個(gè)小時(shí)。晝夜周期如此穩定可靠，以至于它已經(jīng)調節了我們身體內部的化學(xué)反應。被我們的視網(wǎng)膜捕捉到的日漸衰減的太陽(yáng)光線(xiàn)，動(dòng)態(tài)的設定了所謂的“晝夜節律”。
這時(shí)候，我們的大腦開(kāi)始分泌一種叫褪黑素的激素，它告訴我們的身體要準備睡覺(jué)了。最后，在晨光中，褪黑激素的流動(dòng)停止。我們的血壓尖峰、體溫和心率同步上升，因為我們要到外面的世界活動(dòng)了。我們的日子，我們的生活在宇宙而言非常之短暫。但是，通過(guò)我們的意識，我們已經(jīng)學(xué)會(huì )了按照時(shí)間，追蹤那企圖越變越長(cháng)的（晝夜）間隔。
通過(guò)精確的測量，我們了解到，地球每365.256366天繞太陽(yáng)一周。太陽(yáng)能擊中我們這個(gè)星球的大部分，被反射回空間或由塵埃和云所吸收。其余的催使我們的星球活力四射。你隨處都可以發(fā)現它。那在熱帶海洋潮起潮落中的熱量，那每年融化又再凍結的兩極的冰，那陸生、海生植物產(chǎn)生葉綠素的季節性周期。都有他的影子。這些長(cháng)短不一周期嵌入在更長(cháng)的地球周期之中。例如洋流，被認為是完整的循環(huán)，短的也要四世紀；長(cháng)的，更是長(cháng)達16個(gè)世紀。其隨著(zhù)地球自轉準時(shí)的移動(dòng)，引出了一系列環(huán)環(huán)相扣的擺動(dòng)，被稱(chēng)為米蘭科維奇周期。被指責為引發(fā)發(fā)每十萬(wàn)年一遇的冰河期的元兇。
再有就是碳循環(huán)。植物從空中或海上捕獲它。碳元素總能找到他自己的辦法進(jìn)入土壤或成為植物腐爛的海洋沉積物亦或以廢棄物的形式離開(kāi)食品鏈。它（碳元素）可以借一個(gè)火山爆發(fā)，海平面急劇降低的機會(huì )，重回大氣，這往往要經(jīng)歷數百萬(wàn)年的時(shí)間。我們在塑造這樣一個(gè)星球的過(guò)程中，在整個(gè)宇宙的演化中只是扮演了最為渺小的角色。
因此，為了一睹時(shí)間更廣泛的弧線(xiàn)，我們必須尋找更龐大的統治著(zhù)宇宙的周期。目前占有統治地位的理論是宇宙始于暴脹的空間，即大爆炸。此時(shí)熵在各處均一地處于非常低的水平，在甚為微小的時(shí)間里，亞原子粒子，如夸克和輕子攪成一鍋熱湯。在幾微秒內，他們結合成原子，在不斷運動(dòng)中為始初紀元定下調子。宇宙冷卻隨著(zhù)它的膨脹冷卻下來(lái)，變得越來(lái)越暗淡，落入了宇宙的黑暗時(shí)代。不過(guò)，伴隨著(zhù)這一切同時(shí)發(fā)生，重力拉著(zhù)粒子結合在一起，與擴張抗衡。
幾億年后，更大團的物質(zhì)被拖到一起。這些孤立的一份一份的氣體變得足夠密集，升溫并點(diǎn)燃。便開(kāi)啟了恒星的時(shí)代。在這個(gè)光榮的時(shí)代，宇宙播灑下了我們在望遠鏡下看到的的豐富景觀(guān)。數以百萬(wàn)億計的恒星，照亮了全宇宙的星系。這個(gè)時(shí)代被因大小不同，而擁有有不同生命周期的眾多恒星所定義。
恒星如此璀璨，是因為因為重力不斷將物質(zhì)在他們的核心擊碎。釋放的能量不斷推出并平衡了向內的重力。能源與重力之間的戰斗肆虐在恒星周?chē)挠钪?。但在大質(zhì)量恒星中，在其產(chǎn)生約10億年后重力開(kāi)始贏(yíng)得這平衡中的優(yōu)勢與傾斜。當集中在恒星核心的質(zhì)量達到臨界值時(shí)，星核塌縮。塌縮中釋放的能量，會(huì )導致恒星爆炸的光線(xiàn)和碎片，在整個(gè)宇宙都能看到。
在這顆超新星爆發(fā)之后，沖擊波造成附近的灰塵和氣體云碰撞并點(diǎn)燃，形成幾代較小的恒星，例如我們的太陽(yáng)。恒星形成過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，就是太陽(yáng)系在太陽(yáng)星云的碰撞中誕生了。行星的生命周期，特別是那些“近日”行星，與他們的監護恒星緊緊緊綁定。像我們的太陽(yáng)這樣年齡的恒星，他們的成長(cháng)更熱，更明亮。
從現在開(kāi)始的10億年，開(kāi)始拼湊我們地球家園的末日。隨著(zhù)洶涌的太陽(yáng)風(fēng)開(kāi)始轟擊走我們的大氣，地表水會(huì )逐漸消失，地球將變得不再適合人類(lèi)居住。最后，太陽(yáng)將開(kāi)始膨脹，變得如此之大，將把地球吞噬。與太陽(yáng)外邊緣的摩擦會(huì )導致這一次藍色的世界，逐漸螺旋向內跌去。除非他們有足夠大形成超新星爆發(fā)，大多數恒星結束自己生命的方式與其說(shuō)是爆炸，不如說(shuō)只是嗚咽一聲，這被記錄在由哈勃太空望眼鏡所拍攝的畫(huà)廊里。
隨著(zhù)時(shí)間的推移，太陽(yáng)風(fēng)推動(dòng)它的最外層，形成一種非常壯觀(guān)的花般的景象。這正是發(fā)生在大約12,000年前催生的明星，著(zhù)名的螺旋星云。巨大的發(fā)光指環(huán)其實(shí)是垂死恒星的最外層。在內，密集氣體形成的氣輻不斷抗衡著(zhù)永不停歇的恒星風(fēng)。恒星本身現在卻是一個(gè)暗淡，冷卻的白矮星。它的大小和我們的地球一樣，但密度卻大了20萬(wàn)倍。這一切也將發(fā)生于我們的太陽(yáng)身上。一個(gè)遙遠的文明可能正在掃描行星，但到那時(shí)，他們將看不到地球。
能量和重力之間的戰斗，在每一個(gè)像我們這樣的星系里的每一個(gè)角落不斷重復重力拖著(zhù)氣體云形成恒星，恒星正在各種時(shí)間尺度上燃燒著(zhù)自己這一切取決于它們的大小。假以時(shí)日，歷代小恒星作為星系的一員，它將會(huì )越來(lái)越黯淡。如果它們的恒星被攪活起來(lái)并與另一個(gè)星系結合，那么一些星系會(huì )出現臨時(shí)的重生。
這一切注定要發(fā)生在我們的銀河系身上。在我們的太陽(yáng)開(kāi)始吞噬我們的星球時(shí)，所有剩余的地球人將看到來(lái)自仙女座的星光，在我們的銀河系平面上方若隱若現。計算機模擬顯示，兩個(gè)星系看起來(lái)都想將對方撕成碎片。如果迎頭相撞，在這兩個(gè)星系中的恒星將逐漸聯(lián)合起來(lái)，形成一個(gè)巨大的馬蹄包一樣的星系被稱(chēng)為一個(gè)橢圓星系。合并中的一切騷亂，可能會(huì )刺激新一波恒星出世，重振新的更大的星系。
這類(lèi)事件，在臨近星系的合并中，在恒星運動(dòng)的紀元進(jìn)入后期階段時(shí)將變得十分尋常。但是，宇宙在大尺度上越來(lái)越稀薄是不可避免的。在宏觀(guān)尺度上，最近對于宇宙膨脹速率的研究表明，宇宙作為一個(gè)整體，沒(méi)有被重力征服的危險?；蛘f(shuō)，以大緊縮結束的危險。事實(shí)上，在過(guò)去6億年來(lái)，宇宙開(kāi)始加速向外擴張。重力正在因一種被稱(chēng)為暗能量的看不見(jiàn)的力量失去控制權。你現在星系帶間空間的空洞中，就可以看到這一切的證據。這些空洞就像不斷擴大的氣泡。凡泡沫墻壁觸碰的地方，你便可以看到星系細絲。隨著(zhù)泡沫的增長(cháng)，星系絲將延伸并被拉斷。星系之間的距離擴大的步伐將越來(lái)越快。最后，無(wú)論你在宇宙中的何方，你只能看到只有幾個(gè)孤立的星系群擠在一起，和其他星系間沒(méi)有任何聯(lián)系，也找不到任何他們如何到達那里的線(xiàn)索。
在從現在開(kāi)始，數萬(wàn)數十億年后的遙遠未來(lái)，天空將越來(lái)越黑暗，因為一切都會(huì )彼此疏離。在那遙遠的暮光時(shí)代，一個(gè)所謂的好地方是重力和能源結下延長(cháng)休戰的地方。也許是這樣的：離一顆并不比我們的木星大多少的，宇宙中最小和最暗的恒星——紅矮星，不遠的地方。他們已成為避難行星，足夠接近（紅矮星），以至于昏暗的光線(xiàn)可以維持液態(tài)水和生命。褐矮星和紅矮星在我們的銀河系中的恒星將占據絕大多數。事實(shí)上，合并后，其質(zhì)量超過(guò)了所有的大質(zhì)量恒星。因為他們燒得如此之慢，也因為他們萬(wàn)年無(wú)疆的壽命，他們將會(huì )是終結。一個(gè)時(shí)代，將延長(cháng)到百萬(wàn)億年。
即使它們的宿主星系變得黯淡，另一個(gè)進(jìn)程將開(kāi)始改造這些小小的邊遠據點(diǎn)。隨著(zhù)時(shí)間的推移，物質(zhì)之間的因緣際會(huì )會(huì )擾亂它們的軌道，有些走向銀河系的中心，有些投往虛空。以這種方式，星系可能會(huì )逐漸蒸發(fā)，密集的物質(zhì)濃度將積聚在核心。當這一切發(fā)生時(shí)，宇宙開(kāi)始扮演一個(gè)新的角色。歡迎來(lái)到墮落的時(shí)代，此時(shí)宇宙被穩步降溫的紅矮星、白矮星，以及由燒焦的超新星爆炸形成的中子星所充斥。盡管這些死亡恒星已經(jīng)用完了自己的核燃料，他們仍然繼續產(chǎn)出少量能量。湮滅那些流浪到他們掌握之中的暗物質(zhì)粒子。宇宙在此將演化放緩到爬行的速度。
質(zhì)子，所有原子的積木，會(huì )慢慢解聚，轉變成亞原子粒子再衰變成光子。所有現今存在的質(zhì)子，都可以追溯到早期的宇宙時(shí)刻。他們最終的衰褪，將迎來(lái)墮落的時(shí)代的結束，大約在在大爆炸一萬(wàn)億億億億年后。1后面要跟40個(gè)0。再后來(lái)會(huì )發(fā)生什么樣的圖景，取決于我們在未來(lái)幾年內于法國和瑞士邊境，正要做的有史以來(lái)最大的物理實(shí)驗中能學(xué)到什么。
100米深的地下，大型強子對撞機的建立，是為了從相對的方向加速粒子。這將通過(guò)一個(gè)巨大的長(cháng)27公里左右的環(huán)形結構來(lái)實(shí)現。當他們到達接近光速時(shí)，科學(xué)家們會(huì )使他們猛烈碰撞。這一切只有一個(gè)目的：定義宇宙在最后時(shí)刻的視野，也就是最終時(shí)刻最持久的物質(zhì)。黑洞，從數萬(wàn)到數百億倍太陽(yáng)質(zhì)量（的黑洞），占據著(zhù)當今各大星系的中心。由于這些星系的年齡，超過(guò)數萬(wàn)億年的時(shí)間里，他們的質(zhì)量會(huì )向中心螺旋聚攏并進(jìn)入越來(lái)越貪婪的黑洞之中。
可以想象，這些黑洞可能最終無(wú)比龐大。但是，當他們最終停止生長(cháng)，他們也將遭到時(shí)間的蹂躪么？根據物理學(xué)家斯蒂芬·霍金的說(shuō)法，答案是肯定的?？茖W(xué)家們希望能夠在高能大型強子對撞機的粒子碰撞中進(jìn)行測試。我們的想法是，我們整個(gè)宇宙，帶有相反電荷的粒子對，將在真空的空間中不斷涌現。他們通常會(huì )摧毀對方。
但是，當這一切發(fā)生在一個(gè)黑洞事件視界中，一個(gè)粒子可以被拉入（黑洞）而另一個(gè)則逃逸。具有緩慢從黑洞中吸出能量和質(zhì)量的效應。如果這是真的，那么即使黑洞最終注定要失敗。但肯定（這一推論）并不容易。創(chuàng )建一個(gè)微型黑洞，它似乎需要如此多的能量，甚至多于任何地球上的對撞機可以處理的能量。也就是說(shuō)，除非有多于的地球的大自然和地球重力（的能量），這完全超乎我們的想象。
關(guān)鍵在于我們所知道的宇宙是否是一個(gè)更復雜的宇宙現實(shí)的一部分，超越了三維空間 - 加上時(shí)間 - 就存在我們的日常生活中。我們可能就像昆蟲(chóng)，生活在一個(gè)池塘的二維表面，對它下面的“深度”和復雜的現實(shí)渾然不知。這很有可能，一個(gè)看不見(jiàn)的額外維度一個(gè)極其微小的尺度上，與我們的世界相交。
根據一部分科學(xué)家的說(shuō)法，在極高能的粒子碰撞時(shí)，創(chuàng )建一個(gè)微型黑洞所需要的的額外引力可能來(lái)自額外的維度。當他們看到由霍金的理論所預言的粒子浴時(shí)，便知道黑洞產(chǎn)生了它的存在將開(kāi)啟一扇窗口，通向更深層次的宇宙的現實(shí)，將揭示出我們宇宙的終極未來(lái)。根據霍金的理論，今日已觀(guān)察到的一個(gè)黑洞將會(huì )在那時(shí)鐘從現在開(kāi)始敲響的第'十的一百次方'年后，壽終正寢。也就是一“googol”年后。這便是我們所知的宇宙的終點(diǎn)。
但再往長(cháng)遠看呢？也就是說(shuō)，十的googol次方那么多，一“googolplex”年？如果你把這個(gè)數字所有的零，每一個(gè)以一個(gè)微小的點(diǎn)書(shū)寫(xiě)，它會(huì )跨越人類(lèi)可以觀(guān)測到的宇宙。偉大的時(shí)間之肩那時(shí)會(huì )停下它的腳步么？若現代理論是正確的。他們認為我們的宇宙是一個(gè)更大的宇宙周期的出生和死亡的一部分，整個(gè)新的宇宙，處于巨大的，超越我們目前的空間。
整個(gè)宏大之事，我們宇宙的時(shí)間跨度在其中可能只是曇花一現?，F在回到地球。我們是大恒星時(shí)代的產(chǎn)品，也是其偉大場(chǎng)面、重力和能量的見(jiàn)證者。毫無(wú)疑問(wèn)，在遠離我們的某處也有其他眾生試圖理解宇宙。他們也可能發(fā)明了“時(shí)間”的概念，并發(fā)展出自己的優(yōu)于各方的理論。他們的發(fā)現 - 還有我們的 - 因為熵的作用，不會(huì )永久延續，我們也將走上與恒星相同的道路，而恒星早晚會(huì )讓位于新的宇宙紀元。我們的宇宙在其生命歷程中，也終將讓位給盛大的新時(shí)代。
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