保罗·戴维斯：宇宙的最后三分钟——关于宇宙归宿的最新观念@1995

《宇宙的最後三分鐘》的核心主旨圍繞著對宇宙最終命運的探討。不同於史蒂文·溫伯格探討宇宙起源的《最初三分鐘》，保爾·戴維斯將目光投向了遙遠的未來，基於現代宇宙學與物理學的最新成果，對宇宙可能的終結形式進行了詳盡的預測與推測，並將生命的潛在命運納入其中。

主要論點闡述如下：

  1. 宇宙並非永恆不變，必將走向終結： 作者首先引出熱力學第二定律，即宇宙中孤立系統的熵（無序度）總是增加的。熱量從熱處流向冷處的不可逆過程，暗示著宇宙最終將趨向熱動平衡，達到最大熵狀態，即所謂的「熱寂」（Heat Death）。這種狀態下，任何有意義的物理活動都將停止。這一定律的推論是，宇宙的生命是有限的，如果它是無限老，它早就應該達到熱寂狀態了。這也間接支持了宇宙有一個開端的觀點，例如大爆炸。奧伯斯佯謬（夜空為何是黑暗的）的解決方案之一，也指向了宇宙的有限年齡，進一步強化了宇宙並非永恆的概念。
  2. 宇宙的終極命運取決於其總物質密度： 宇宙的膨脹是源自大爆炸的遺產。這個膨脹速度，以及它能否克服宇宙中所有物質（包括恆星、氣體、塵埃、黑洞以及難以觀測的暗物質）的引力吸引，決定了宇宙的未來。如果宇宙的總物質密度低於某個臨界密度，引力不足以阻止膨脹，宇宙將永恆膨脹下去。反之，如果密度高於臨界值，引力將最終戰勝膨脹，使宇宙停止膨脹並開始收縮，最終匯聚成一場「大危機」（Big Crunch）。宇宙的稱重（給宇宙過磅）面臨巨大挑戰，特別是暗物質的數量難以確定。暴脹理論（Inflation）提出宇宙在極早期經歷了指數級膨脹，它預言宇宙的密度非常接近臨界密度，使得宇宙的最終命運處於永恆膨脹和最終坍縮的邊緣。
  3. 如果宇宙永恆膨脹（熱寂）： 這是宇宙密度低於或等於臨界密度時的可能結局。在極其漫長的時間尺度（遠超恆星壽命、甚至質子壽命）上，恆星會燃盡死亡（白矮星、中子星、黑洞）。星系中的天體會因引力波輻射、引力彈弓效應等緩慢過程而逐漸瓦解，或被拋入星系際空間，或墜入中心的超大質量黑洞。黑洞本身也會通過霍金輻射（Hawking Radiation）極其緩慢地蒸發，雖然這個過程極慢。最終，所有普通物質（質子、中子構成的原子）可能因質子衰變而消失，宇宙將變成一鍋極度稀薄、寒冷、黑暗的由光子、中微子和少量電子-正電子殘餘組成的「稀湯」。這是傳統意義上的熱寂結局，是一個極度荒涼、缺乏任何有意義活動的狀態。
  4. 如果宇宙最終坍縮（大危機）： 這是宇宙密度高於臨界密度時的可能結局。宇宙膨脹達到最大尺寸後，將開始加速收縮。隨著空間體積減小，宇宙背景輻射溫度將不斷升高，環境變得越來越惡劣（宇宙熔爐）。所有的結構（星系、恆星、行星）將被瓦解，原子核在高溫下分裂，物質變成基本粒子湯。坍縮速度越來越快，直到時空曲率達到無限大，所有物質和空間時間本身都可能消失在一個時空奇點中。這是一場突然、劇烈的毀滅性終結。
  5. 智能生命在宇宙末日中的潛在命運： 作者投入大量篇幅探討智能生命（包括人類後裔、可能的技術奇點下的後人類形態）在不同宇宙結局下的生存可能性。
    • 在永恆膨脹、趨向熱寂的宇宙中（慢道上的生命），挑戰在於不斷減少的可利用能量和分散的資源。智能生命可能需要進行技術和生物學上的巨大變革，例如通過基因工程適應環境，發展星際移民技術。為了應對能量枯竭，他們可能需要極度減緩生命活動節奏，進入長期的休眠狀態，以在有限資源下體驗無限的主觀時間（戴森的設想）。提高信息處理效率，甚至實現可逆計算（查爾斯·貝內特和羅爾夫·蘭道爾的工作），可以減少能量消耗。智能生命甚至可能嘗試改造宇宙結構（巴羅和蒂普勒的設想），但這是一場與自然衰退的艱難鬥爭。
    • 在最終坍縮、迎向大危機的宇宙中（快道上的生命），挑戰在於極端惡劣和加速變化的環境。智能生命可能需要利用坍縮末期不斷升高的能量和混亂的時空振盪，通過極快的信息處理速度來體驗無限的主觀時間（巴羅和蒂普勒的設想）。然而，光速限制和最終奇點的存在，可能限制這種可能性。
  6. 突發性宇宙災難與再生（暴卒與再生）： 除了緩慢的退化或最終的坍縮，還存在宇宙可能突然終結的可能性，例如「真空衰變」。如果我們現在所處的真空態不是最低能態（真真空），而是亞穩態（偽真空），它可能通過量子隧道效應隨機地衰變到真真空態。這種衰變將以一個以光速膨脹的真真空泡的形式出現，所到之處的物理規律（包括粒子性質和相互作用）都可能發生劇變，導致一切已知結構的毀滅。更進一步的推測是，即使個別宇宙走向死亡，通過「嬰宇宙」或「子宇宙」（Baby Universe / Child Universe）的概念，新的宇宙可能從母宇宙中「萌芽」或「誕生」，形成一個永恆存在、不斷繁衍的「超宇宙」（Metaverse）。這為整體意義上的「世界無盡頭」提供了可能性，智能生命甚至可能通過技術手段創造新的宇宙來逃避舊宇宙的死亡。
  7. 對循環宇宙模型的質疑（世界無盡頭嗎）： 循環宇宙模型（宇宙在膨脹與坍縮之間永恆脈動）是一個直觀上吸引人的選擇。然而，作者指出，不可逆過程（熵增加，輻射和黑洞積累）會導致每一輪循環變得比上一輪更大、更長（托爾曼的論點），這仍然是熱力學第二定律影響下的演化，並非真正的永恆不變循環，最終還是趨向熱寂。如果循環之間完全斷開因果聯繫，那麼它們更像是一個個獨立的宇宙，而非同一個宇宙的重生。

總結來說，《宇宙的最後三分鐘》並沒有給出一個確定的宇宙結局，而是基於現有物理學理論，描繪了兩種主要可能（永恆膨脹或最終坍縮）及其在極端時間尺度下的物理景象和對智能生命的挑戰。同時，作者也引入了高度推測性的、可能帶來突然終結（真空衰變）或提供永恆存在的可能性（嬰宇宙、永恆暴脹），將宇宙的歸宿與智能和意識的命運緊密聯繫，最終觸及了關於存在意義和宇宙目標的深刻哲學問題。本書強調，不論結局如何，宇宙的演化是一個從簡單到複雜的過程，即使面臨物理上的衰退或終結，智能生命的技術和精神潛力可能使其以某種形式達到超乎想像的永恆或在最後時刻實現無限的體驗。