天有多久，地有多老？——从奇点到蓝天
启蒙读本《千字文》开首就是：天地玄黄，宇宙洪荒。日月盈昃，辰宿列张。天空是黑色的，大地是黄色的；茫茫宇宙辽阔无边。太阳正了又斜，月亮圆了又缺，星辰布满在无边的太空中。双脚踏着实实在在的土地，身体感受四季自然的变化，仰望蔚蓝的天空，对着璀璨无垠的星空，不免会有些臆想、遐想。
天为至尊不可冒犯，所以屈原在《天问》里连珠炮式的只问不答，一开始就对天地的形成发出了提问。天地自然这个那么宏大且复杂的神奇工程，是怎样建成的呢？老子说天长地久，究竟天已有多久，地也有多老了？宇宙是怎样形成的，它又经历了哪些旅程？这是东西方的哲学家在几千年前就不断探索的大问题，也是现代天文物理科学家们不断寻找的答案。
天有多久了？
根据目前权威的美国宇航局（NASA）的论据，如果以现在的时间单位和尺度来说，我们的宇宙应该有138亿岁了。就在大约138亿年前，不知道是什么诱因发生了大爆炸（Big Bang），空间和其所有组成的基本物质随即开始大暴胀（Cosmic Inflation），宇宙从此被“打开”了。如果以零为时间轴的原点，那么大爆炸后在10的负32次方秒时（也就是小数点后31个零1秒）宇宙极速膨胀。这是目前理论能够推导到的最小时间单位。因为所有的物理理论在原点全失效，所以原点被称为“奇点”（Singularity），那是一个体积为零，但密度和温度为无穷大的点。
宇宙大爆炸的这个理论，早在1927年被提出后，科学家们就竭尽所能寻找证据以支持（或推翻）这理论。科学家观察到宇宙正在快速地不断膨胀（称为哈勃膨胀），如此回溯时间就意味着它过去更小、更密。从太空探索船测到的宇宙微波背景（cosmic microwave background）辐射，说明了宇宙确实从一个高温状态演化而来。再从观测到的宇宙中氢、氦等轻元素的比例，与理论预测的大爆炸最初几分钟内核聚合的结果精确吻合。这些理论的推论、计算、观察和试验的结果，都指向了奇点。不过为什么会有奇点的出现，奇点之前又是什么，这仍是个待解之谜。
地有多老了？
宇宙苍穹的舞台设定了，地又是什么时候登场的呢？大爆炸后经过了极其漫长的一段时间，宇宙里的物质和尘埃因互相碰撞、融合，渐渐形成一团巨大的气体云（称为太阳星云）。这太阳星云在内部物质自身引力作用下开始坍缩，在坍缩中心形成了太阳。剩余的物质慢慢形成一个扁平的旋转盘。盘中的粒子在互相吸引聚积，逐渐形成了太阳系里的各行星。小地球由岩石和金属等混合而成，并随着这些天体再碰撞和融合，体积变得更大，引力也不断增强。到了离我们现在大约46亿年前，地球终于形成了。
由于频繁的碰撞以及放射性物质衰变产生的热量，原始地球处于熔融状态。较重的金属（如铁、镍）向中心沉降形成地核，较轻的硅酸盐矿物漂浮在表面形成地幔和原始地壳。大约在45亿年前，一个如现在的火星大小的天体与地球发生剧烈碰撞，碰撞的碎屑在地球轨道上重新聚集，形成了月球。随着地球的冷却，大气中的水蒸气冷凝形成了最初的海洋，为生命的诞生创造了条件。地的实体概念也就形成了。由于人类（智人）的出现，天和地才有了“哲学”上的意义，那么地球在无垠的宇宙里诞生后，人类又是在这时间轴的什么地方才出现的呢？
生命何时出现？
当海洋在地球出现后，简单的微生物大约在42亿至38亿年前开始出现。微生物从化学演化产生有机分子，再从原核生物进展到真核、多细胞生物。在大约5.4亿年前（地质学界称之为寒武纪）各种复杂和多样化的生物体，尤其是无脊椎动物等生物在短时间内爆发式迅速出现，是生命最蓬勃发展的时代。生物接着演进成节肢动物，四足动物和其他各种生物。可惜地球在这5亿年里至少经历了5次重大的灾害，如被大型星体碰撞、地壳移动、火山活动、极端气候变化、冰河融化等。剧烈的变化引发了物种大灭绝，每次的灾害都消灭了百分之八十以上的物种。最近的一次发生在大约6600万年前，这次天灾灭绝了称霸将近1.6亿年的恐龙，剩存的小哺乳动物得以继续演进，而人类（智人）的出现大约能追溯到20万年前。所以说宇宙有138亿年之久，地球有46亿年之老，而人类的天和地（的概念）也只不过约20万年。
从时间的大尺度和比例来看，不容易感受亿万年的这些概念。科学家一般上把宇宙的形成到当下用一天24小时来做比例尺。如果大爆炸始于凌晨零点，那么到了下午4点钟太阳系、地球与月球才出现。原始生命大约在黄昏5点钟后开始形成，到了晚上11点钟以后是多细胞生命的昌盛期。经过了多次生物灭绝的灾难，恐龙也只生存了约“17分钟”后在11点53分灭绝，之后生物再次演进直到离子夜约2秒才有智人的出现。所以说整个人类的文明在24小时的时间尺度里就只是极短暂的不到2秒钟。
天何时荒，地何时老？
常说天荒地老，宇宙和地球会终结吗？我们的宇宙带着整个太阳系正在不断地膨胀，根据目前的主流理论，宇宙将会有三大可能的结局。首先，也是最有可能的是大冻结（Big Freeze）论：宇宙的膨胀会持续加速到恒星的能量耗尽，到时宇宙会进入绝对零度，再没有活动，永久静寂。第二个是大撕裂（Big Rip）论：宇宙里的暗能量不断增加，最终克服所有引力，把一切结构全部撕裂，吞噬，宇宙消失在黑暗中。最后的是大挤压（Big Crunch）论：万有引力最终成为主导，膨胀停止并转为收缩，宇宙最终汇聚为一个密度无穷大的奇点，等待被引发下一次的大爆炸，宇宙重生。不过大家不必太担心，无论是哪一种终结，最快的都会是百亿年后的事。如果用回以上的24小时比例尺来估计，宇宙的终结将是后天以后的事了。
天和地为人类的文明提供了很多想象空间，创作了一个个神话和传说。科学家们却费尽心思寻根究底，打破这些美丽浪漫的神话故事。然而，我们目前所理解的宇宙大爆炸和大暴胀也并非是绝对的开端。从科学角度来看，宇宙的起源仍然是一个悬而未决的问题。宇宙的终结也将是很久很久以后的事，但从地球的历史看来，现代人类和文明的终结肯定会短暂和快速得多。我们应该努力的是如何尽量延续和发展这段极短的文明，不让它被人类的无知行为提早破坏和毁灭。
作者为特约撰稿人
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