宇宙最後會發生的事，黑矮星的最終爆發

從大爆炸到星辰鎖住的物質

宇宙誕生後不是立刻明亮熱鬧，而是一片暖暗的氣體海洋，主要是氫和氦。這些氣體慢慢凝結，造就了第一代巨星。大質量的恆星生命短促而劇烈，燃燒並合成出新的元素，最後以超新星把大部分元素撒回空間，讓下一代恆星可以用這些材料再次誕生。

但不是所有氣體都能回到宇宙中。每一代恆星會產生大量壽命極長、燃燒極慢的紅矮星，它們的結局是變成白矮星，將物質長期鎖住；還有一部分質量被中子星或黑洞吞噬。結果是，可供未來形成新恆星的氣體逐漸減少——事實上超過九成未來會誕生的恆星已經在今日之前形成了。

當大多數恆星耗盡燃料，它們會變成白矮星：尺寸約地球大小、質量卻接近太陽一半或更多，密度極高，表面溫度可達數萬度，但不再有核融合。白矮星會非常緩慢地冷卻，需時至少一兆年（10的12次方年）以上，最終變成與太空一樣冷的黑矮星，肉眼看不見，整個宇宙會越來越暗。

到了萬億年、百萬億年以後，星系內的天體會被拋出或落入中心黑洞，星系相互分離，宇宙變成由孤立天體組成的廣大虛無。

黑洞也會靠霍金輻射蒸發消失，但時間極其漫長：最大的黑洞蒸發需要大約10的100次方年。這數字雖巨大，卻在更長的黑矮星物理過程前仍顯得短暫。

要知道黑矮星為何能抵抗重力不塌成黑洞，我們得了解「退化物質」。想像一列地鐵，電子是乘客。平常乘客可以散開，但在黑矮星裡，密度極高，乘客被擠得水泄不通。電子之間的相互排斥（量子起源的壓力）就像乘客極力推開別人，形成一股向外的力，抵抗重力把整顆星壓扁。

這股由電子提供的壓力是白矮／黑矮星支撐的關鍵，讓它們能長久存在，即便內部幾乎接近絕對零度。

即使在極低溫下，粒子有時仍能憑量子力學的「穿隧效應」跳過能量障礙，兩個原子核合在一起。這在恆星熱核融合中很常見，但在黑矮星則發生得極為緩慢──可能隔了數兆年、百兆年甚至更多，才會出現一次融合事件。

在孤獨的黑矮星核心，碳核偶爾通過穿隧結合成鎂，氧核結合成矽，隨著時間推移，原子核逐漸向更重的元素演進。這個過程超越我們日常能想像的時間尺度：遠比黑洞蒸發更漫長、幾乎沒有任何時間比喻能描述。

當核融合一路進展到產生鎳-56時，問題出現了：鎳-56會放射性衰變成鐵，並在過程中釋放正電子（反電子）。這些正電子會與電子相遇並湮滅，直接減少星內可以承擔壓力的電子數目。

電子少了，退化壓力下降，重力開始佔優。對於質量較大的黑矮星來說，失去足夠多電子會導致整顆星無法支撐，最終發生不可控制的重力坍縮——然後以超新星般的爆發結束生命，短暫照亮原本漆黑的宇宙。

這場黑矮星的最終爆發，可能發生在遠超我們想像的時間尺度（文獻中甚至提到至少10的1000次方年這類天文級數），是宇宙中最後一次能被稱為「有趣」的事件。之後，所有可見物理過程都將走向停歇，宇宙回到真正的黑暗與寂靜。

但這不需要讓人沮喪：這個結局遙遠得幾乎等於永遠，而在我們的時代，宇宙仍然充滿探索與發現的機會。理解這些極端的未來過程，不僅讓我們感受宇宙尺度的宏大，也教我們如何用簡單的比喻（如地鐵乘客）把深奧的物理變得可理解。今天的我們可以安心地去好奇、去學習，因為真正的終章還在極其漫長的未來。