《三体》中的物理知识：引力波与多元宇宙

在1998年以前，几乎所有人都相信宇宙虽然在膨胀，但膨胀在减速，将来的很多很多年之后，膨胀的速度可能无限趋近于零，也可能会降低到零，然后宇宙开始收缩变小。这是一个自然的想法，自从大约150亿年前发生的大爆炸以来宇宙一直在膨胀，但目前的膨胀速度已经比宇宙早期变小了很多，许多人认为宇宙的膨胀一直在减速，观测也似乎支持这个自然而然的想法。有趣的是，几乎没有人质疑过观测数据，尽管现在回头看以前的观测数据，并没有在严格的意义上告诉我们宇宙的膨胀在减速。

为什么物理学家特别相信宇宙膨胀的速度在减小呢？这是因为主导宇宙的力是万有引力，即使是爱因斯坦的理论也不能改变这个事实。在万有引力的主导下，宇宙中所有天体之间的相对速度都会变小。

爱因斯坦为了获得一个静止的宇宙引入了一个万有斥力。万有斥力只是宇宙加速膨胀的解释之一。从现代物理学的观点来看，他的理论相当于认为真空中存在某种永远不会因为宇宙膨胀而稀释的能量，这个能量的密度保持恒定。这种能量叫暗能量。

暗能量的性质决定了我们宇宙的命运。这是因为，暗能量现在是主导宇宙的能量，它占宇宙中所有能量的60%以上，而我们肉眼能够看到的物质以及肉眼看不到的暗物质只有不到40%。

我们稍微谈一下暗物质，它是暗能量之外占宇宙能量组分最大的。这种物质看不见摸不着，但天文学家在20世纪60年代，就发现它的存在了。它的存在导致星系和星系团的万有引力比可见物质引起的万有引力大得多，天文学家通过观测恒星围绕星系中心的运动速度，可以推断出暗物质要比普通物质多了5至6倍。

不论是普通物质、暗物质，还是辐射，这些能量密度在宇宙空间膨胀下被稀释，而暗能量呢，在数十亿年之内没有明显的变化。也就是说，数十亿年到上百亿年之后，暗能量不仅主导宇宙，还远远高于其他能量份额。

还有一种可能，暗能量密度其实在慢慢变大。如果是这样，暗能量密度会在有限时间内变成无限大，也就是说，万有斥力变成无限大。不需要专家我们都能推测将会发生什么，宇宙中所有空间和物质都会被撕裂——首先是银河系被撕裂，然后是地球被甩出太阳系，接着是月球被甩出地球的引力范围，然后地球本身被撕裂……直到每个原子，每个原子核，每个质子和中子都被撕裂。