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就我们所知，宇宙的最初状态根本无特征可言。随着岁月的流逝，出现了我们今天所见到的形形色色而又丰富多采的各种物理系统。因此，宇宙的历史就是复杂结构的组织和成长史。这看上去好像是一种佯谬。我最初曾经解释过，热力学第二定律告诉我们宇宙正在走向死亡，它不可避免地要从初始的低熵状态不知不觉地走向最终的最大熵状态，而且毫无前途可言。那么，事情正在变得更好还是变得更糟呢？
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事实上不存在任何佯谬，因为结构复杂性与熵不是一回事。熵，或者说无序，是信息即有序的反义词：你处理的信息越多，或者说产生出越多的有序，那么所付出的熵的代价就越大，这里的有序意味着另外某个地方的无序。这就是第二定律，熵总是赢家。但是，结构和复杂性并不仅仅是有序和信息。它们只与某些类型的有序或信息有关。举个例子来说，我们清楚地认识细菌和晶体之间的重要差别。这两者都是有序的，但方式却不同。晶体点阵表现出严密的均匀结构；这种结构是很漂亮的，然而却显得呆板，实际上多看便令人生厌。相反，细菌的构造安排得非常精巧，它会使人产生浓厚的兴趣。
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这些看上去好像只是主观上的判断，但利用数学可以使之更具说服力。近年来开创了一个全新的研究领域，它的目标是使结构复杂性这类概念定量化，并力图为结构建立起与现有物理定律有同等地位的一些普适性原理。这一领域现在仍处于摇篮时期，但已经对许多关于有序和混饨的传统假设提出了挑战。
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在《宇宙蓝图》( The Cosmic Blueprint )一书中，我曾经提出有一条“复杂性增加定律”对宇宙是适用的。它应当与热力学第二定律处于同等的地位。这两条定律之间不存在任何不相容性。实际上，对一个物理系统来说，结构复杂性的增加是以熵为代价的。例如，在生物进化的过程中，在一种更为复杂的新有机体出现之前，必然要发生许多破坏性的物理过程和生物过程（例如非适应性突变体的过早死亡）。即使一片雪花的形成产生的余热，也会使宇宙的熵增加。但是，我们已经作过解释，这里不存在任何直接的替换关系，因为结构并不是熵的反义词。
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我非常高兴地看到，许多研究者已经得出类似的结论，并正努力使复杂性“第二定律”公式化。我可以推荐米切尔·沃尔德鲁普( Miichell Waldrup )所著的《复杂性》( Complexity )一书来作为对这类研究进展的绝妙的总结。虽然复杂性定律与热力学第二定律并不矛盾，但它对宇宙变化的解释却大为不同，它所描述的宇宙正在进步，从基本上无特征的初始状态，发展到结构越来越复杂，越来越精巧。
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复杂性第二定律正在不断完善之中，它对宇宙的结局有着深远的意义。如果结构复杂性不是熵的对立物，那么尽管宇宙中负熵的贮存有限，也不需要对复杂性程度加以限制。因复杂性的增加而付出的熵的代价也许完全是附带的，而不是基本的；纯有序化或者进行信息处理正是这种情况。如果是这样的话，那么我们的后裔也许有能力达到结构不断地变得越来越复杂的那种状态，而同时却没有对不断减少的资源造成浪费。尽管他们处理信息的数量也许会受到限制，但就他们的智力活动和体力活动的丰富程度和性质而言，也许并不存在任何的限制。
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在本章以及前面一章中，我一直试图简要他说明宇宙正在缓慢地衰退，但也许永远不会完全把精力消耗殆尽；这也就是要说明那些稀奇古怪的幻想出来的生物为了维持生存而尽力减少不必要的额外开支——这种开支总是越积越多而给他们造成了困难，并借以考察他们为对付热力学第二定律不可避免的逻辑结局所表现的聪明才智。他们不顾一切地为生存下去进行着一场并非完全绝望的斗争，这种场面也许会使某些读者感到兴奋，而另外一些读者可能会对此忧心忡忡。我本人则是两种情绪兼而有之。
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但是，全部推测的基础是假设宇宙将会永远不断地膨胀下去。我们已经知道为什么这只是宇宙的一种可能的命运。如果这种膨胀的减速能足够快，那么有一天宇宙也许会停止膨胀，并开始朝一场大危机收缩。那时，生存下去的希望又是什么呢？
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宇宙的最后三分钟 第九章 快道上的生命
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要是不存在“永恒”，人类或者外星智能人，无论他们的数量有多大，都不可能把生命永远延续下去。如果宇宙作为整体只能存在有限的时间，那么世界未日是不可避免的。在第六章中，我解释了宇宙的最终命运如何取决于它的总重量。观测表明，宇宙的重量所处的地位非常接近永恒膨胀和最终坍缩间的临界点。如果宇宙最终确实会开始出现收缩，任何智慧生物的经历实际上就会同上一章所描述的情况大不相同了。
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宇宙收缩的早期阶段丝毫不构成任何威胁。就像一只扔向空中并已到达轨道顶点的小球那样，宇宙会开始缓慢地向内下落。我们假定到达这个最高点的时刻出现在 1000 亿年以后，那时仍然有许多恒星在继续燃烧，而我们的后裔应当有能力利用光学望远镜跟踪遥远星系的运动：这些星系的退行在逐渐变慢，然后开始回落，彼此越来越接近。今天我们所能见到的星系在那时将会处于大约 4 倍远的距离上，因为宇宙的年龄增大了，那时的天文学家能观测到的距离大约 10 倍于我们能见到的距离。因此他们观测到的宇宙中所包含的星系，应当比我们这个时代能够见到的星系多得多。
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光线穿越宇宙需要好几十亿年时间，这个事实意味着 1000 亿年以后，任何天文学家在很长一段时间内会看不到这种收缩。他们首先注意到的应当是，比较近的星系平均说来相互接近要比彼此远离来得多，但是从遥远星系来的光线仍然会表现出红移。只是在几百亿年以后，系统性的内落才会变得明显。比较容易识别的应当是宇宙背景热辐射温度的微小变化。我们应当记得，这种背景辐射是大爆炸遗留下来的产物，现在它的温度在绝对温标 3 开左右。这个温度会随着宇宙的膨胀而下降。 1000 亿年后，它会降低到 1 开左右。在膨胀的最高点，这个温度降到了最低。一旦收缩开始，温度会重新上升，当宇宙又收缩到与今天有同样密度时再次回升到 3 开。这又需要 1000 亿年时间：宇宙的增大和回落在时间上是对称的。
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对此，没有必要造成恐慌。宇宙不会简单地在一夜之间坍缩。事实上，即使在收缩阶段，我们的后裔也能在几百亿年时间内好好生活，安度时光。但是，如果转折点在更长得多的时间之后出现，譬如出现在 1 亿亿忆年之后，那么情况就不容过份乐观了。这种情况下，在膨胀达到最高点之前恒星已结束燃烧，任何当时还活着的居民会开始面临在永恒膨胀宇宙中所会遇到的同样问题。
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无论转折在什么时候出现，如果从现在开始用年来计量，那么宇宙要在转折后经过相同的年数才再次回到今天的大小。不过，它的样子将会有很大的变化。要是认为转折就出现在 1000 亿年后，那么同现在相比，那个时候黑洞会多得多，而恒星却要少得多。可供人类居住的行星将会非常珍贵了。
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在宇宙到达这个阶段时，它收缩的步伐已经相当快了，大约再过 35 亿年，宇宙的尺度会减小一半，并且不断地加速减小。但是，真正紧张的时刻大约出现在这一阶段之后的 100 亿年，那时宇宙背景热辐射温度的上升开始构成一种严重的威胁。当温度上升到绝对温标 200 开时，像地球这样的行星就很难把热量释放出去，它会越变越热，而且毫无挽回的余地。首先，所有的冰冠或冰川都会融化，然后海洋开始蒸发。
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再过 4000 万年，背景辐射温度会达到今天地球的平均温度。那时，像地球那样的行星将完全不适合人类居住。当然，在太阳膨胀成一颗红巨星时，地球早已承受过类似的命运。但在此时此刻，已没有任何别的地方可去，没有一个安全的避难场所。背景热辐射充满整个宇宙。整个空间的温度都达到摄氏20度，并且还在上升。那时人类或者已适应这种灼热的环境，或者已创造出一些制冷生态系统以推迟被煮烤的威胁。他们都应当注意到，宇宙那时正以一种狂热的步伐在坍缩，每过几百万年尺度就会缩小一半。在收缩的这一阶段，所有还存在的星系都已不能再加以识别了，因为那时它们应当已经并合到一起。但是，空间还是很大的，个别恒星之间的碰撞应当很少出现。
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宇宙在接近它的最后阶段时，环境条件应当同大爆炸后不久起支配作用的那些条件越来越相似。天文学家马丁·里斯( Martin Rees )进行了一项有关宇宙未日学的研究。他运用普通的物理原理已能构造出一幅最后坍缩阶段的景象。宇宙热辐射最终变得非常强，使夜间天空发出淡红色的辉光。漆黑的宇宙慢慢地变成一个无所不包的宇宙熔炉，所有脆弱的生命形式，无论他们躲在何处，都要受到酷热的折磨，而行星的大气层也已被剥得干干净净了。红色的辉光渐渐地变成黄色，然后是白色，直到充满整个宇宙的可怕的热辐射威胁到恒星本身的存在。因为无法把自身的能量辐射出去，恒星热量就会在内部堆积起来，结果发生爆炸。空间会逐渐地被热气体即等离子体所充满，会发出可怕的光芒，同时一直不断地越变越热。
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随着变化步伐的加快，环境条件不断地走向极端。宇宙开始发生明显变化的时间尺度只需要 10 万年，然后只要 1000 年，接下来是 100 年，朝着总的灾变加速前进。温度上升到几百万开，然后是几十亿开。分布在今天浩瀚空间中的物质被挤入很小的体积内。一个星系的质量所占据的空间直径只有几个光年。最后三分钟来临了。
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最终，温度变得极高，甚至连原子核也分裂了。物质被剥离得成了一锅均匀的基本粒子汤。在不到你读完这一页书的时间内，大爆炸和一代又一代恒星创造化学重元素的杰作就被破坏殆尽。保持了无数亿年的最稳定结构——原子核——无可挽回地被摧毁了。除黑洞之外，其余一切结构早已被烧烤得不复存在。现在，宇宙的结构变得很简单，这种结构尽管别致，却是前途凶险，它只剩下几秒钟的生存时间。
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随着宇宙坍缩得越来越快，温度也上升得越来越快，而且没有明确的限制。物质受到的压缩作用极为厉害，区分单个质子和中子已变得毫无意义，所存在的只是一种由夸克组成的等离子体。然 而，坍缩还在加速进行。
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现在所处的阶段离开宇宙最终大灾变只剩下最后几个微秒时间。黑洞开始相互并合，其内部情况与整个宇宙的总体坍缩状态几乎毫无区别。它们现在只不过是一些略为提早到达未日的时空区域，并且正在和宇宙的其他部分掺合在一起。
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在最后那些时刻，引力成为占绝对优势的作用，它毫不留情地把物质和空间碾得粉碎。时空曲率不断地增大。越来越大的空间区域被压缩到越来越小的体积之内。按照常规理论，这场暴缩有着无比强大的威力，所有的物质都因挤压而不复存在，一切有形的东西统统都被消灭，其中也包括空间和时间本身在内，剩下的只是一个时空奇点。
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这就是未日。
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