宇宙全貌 宇宙終將死亡。但為何?又是如何?以及宇宙會(huì)就此永遠(yuǎn)死亡嗎?還有,我們是怎么知道的? 首先,宇宙正在膨脹,應(yīng)該說不只是膨脹,宇宙正在加速膨脹。原因就是:暗能量??茖W(xué)家認(rèn)為暗能量是一種奇異現(xiàn)象,它充斥于整個(gè)宇宙之中。一直到1998年,我們終于了解到宇宙就像一個(gè)拋向天空的小球。球向上飛行,但總是會(huì)在某個(gè)時(shí)間再次落下,但宇宙的膨脹速度實(shí)際上是在加速,就像把小球丟向空中,然后看著它飛走,然后越飛越快。 宇宙大爆炸被認(rèn)為是目前宇宙的起點(diǎn) 那加速度究竟來自何處?這個(gè)嘛,我們不知道,但我們叫他“暗能量”。愛因斯坦首先意識(shí)其存在,但他后來認(rèn)為暗能量不可信,現(xiàn)在的天文學(xué)家認(rèn)為它的存在可能性很高。問題是,它是個(gè)理論,而我們實(shí)際上也并不知道暗能量的性質(zhì)。 不過,有多種理論來闡述了宇宙可能的三種大結(jié)局。 第一種:“大撕裂(Big Rip)”。 自誕生起,宇宙從未停止膨脹。而基于某種未知的原因,膨脹所產(chǎn)生的空間在各處平均分配著。由于星系之間的空間膨脹,所以它們的距離越來越遠(yuǎn)。雖然而在星系內(nèi)的空間也在膨脹,但是引力的強(qiáng)度依然足夠來維持星系的完整。 大撕裂使一切都不復(fù)存在 然而,在大撕裂模型中,空間膨脹的速度變得極端的快速,空間的膨脹快到引力再也無法抵銷它的效果,結(jié)果就是“大撕裂”。首先,像星系一樣的大型結(jié)構(gòu)遭到撕裂,這是因?yàn)閱蝹€(gè)物體之間的空間的快速膨脹。接著,諸如黑洞、恒星和行星等大型天體的死亡,因?yàn)樗鼈兊囊υ僖矝]能力將它們聚在一起,所以它們分解成其組成物質(zhì)。最后,空間膨脹的速度會(huì)超過光速。然后原子會(huì)被其影響而無法形成化學(xué)鍵。 當(dāng)膨脹速度超越光速,宇宙中的任何粒子,將再也無法產(chǎn)生任何交互作用。宇宙將分解成無數(shù)的孤立粒子,它們?cè)谶@個(gè)奇異、沒有時(shí)間的宇宙中接觸不到任何東西。嗯...而你說你很孤單寂寞?! 第二種:“熱寂(Heat Death)”或“冷寂(Big Freeze)”。 簡(jiǎn)單來說,熱寂和大撕裂的不同處在于:在熱寂中大多物質(zhì)會(huì)維持其完整性,并且會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)但有限的時(shí)間轉(zhuǎn)變成放射物,而同時(shí),宇宙也會(huì)永遠(yuǎn)的膨脹下去。這是怎么回事呢? 我們得先談?wù)劅崃W(xué)中“熵”的概念,所有系統(tǒng)總是傾向于變成熵值最高的形態(tài)(即熵增原理)。就像一杯咖啡一樣,雖然在一開始時(shí),存在著不同的溫度區(qū)域,但隨時(shí)間過去,它的溫度總會(huì)降下來直至均相。這點(diǎn)也同樣適用于宇宙。 宇宙可能消亡于無盡的冷寂之中 所以,當(dāng)宇宙變的越來越大時(shí),物質(zhì)會(huì)慢慢的衰變與分散。在未來某時(shí),數(shù)代的恒星凋亡后,而所有可以用于形成恒星的氣體云耗盡后,宇宙將開始轉(zhuǎn)入黑暗。最后一代恒星將會(huì)死亡;黑洞也將慢慢的縮小,在數(shù)萬億年后最終蒸發(fā)殆盡(這個(gè)現(xiàn)象是由霍金輻射引起)。在黑洞蒸發(fā)殆盡后,宇宙中僅會(huì)殘存少量的光子與輕粒子。在那些粒子也衰變之后,所有宇宙中的活動(dòng)終會(huì)止息于此,熵值達(dá)到最大值,宇宙也永遠(yuǎn)死去。 除非...理論上,有種現(xiàn)象可能發(fā)生,在一段無限長(zhǎng)的時(shí)間過后,熵值可能會(huì)自發(fā)地減少,并引發(fā)一個(gè)被稱為“量子隧穿(quantum tunneling)”的效應(yīng),而再一次出現(xiàn)大爆炸(Big Bang)。 第三種:“大擠壓(Big Crunch)”和“大反彈(Big Bounce)”。 這個(gè)是所有結(jié)局中讓人開心的一個(gè)。如果暗能量比我們所想像的要少,或如果暗能量會(huì)隨著時(shí)間減少,引力將會(huì)再次主宰宇宙。在萬億年內(nèi),宇宙的膨脹速率將會(huì)減速,甚至停止。在那以后,一切都會(huì)倒轉(zhuǎn)。隨著宇宙變得越來越小,星系會(huì)彼此慢慢融合。由于較小的宇宙也意味著較高溫的宇宙,溫度會(huì)在宇宙各處同時(shí)升高。 在大擠壓發(fā)生千年前,背景輻射會(huì)變得比大多數(shù)恒星表面的溫度都高,這也意味著它們會(huì)被從外往內(nèi)加溫。在大擠壓發(fā)生幾分鐘前,原子核會(huì)被撕裂,超大質(zhì)量黑洞會(huì)在不久后吞噬一切。最后,所有的黑洞會(huì)融合成一個(gè)究極黑洞(supermassive mega-black hole),它擁有整個(gè)宇宙的質(zhì)量。而在大擠壓前幾秒,它會(huì)吞噬整個(gè)宇宙,甚至吞噬掉它自己。 最終究極黑洞將會(huì)吞噬一切 大反彈理論認(rèn)為這個(gè)過程已經(jīng)發(fā)生過很多次了,而宇宙也因此經(jīng)歷過了無數(shù)次的膨脹和收縮。這樣不是也很好嗎? 所以宇宙的終焉究竟會(huì)發(fā)生什么事呢?從現(xiàn)在看來,熱寂似乎是最有可能的結(jié)局,但我們怪羅希望這個(gè)“永遠(yuǎn)死去”之類的是錯(cuò)誤的,而是宇宙將一次又一次的重新開始。 宇宙創(chuàng)生于138.2億年前的一場(chǎng)驚天大爆炸 既然我們完全不知未來宇宙會(huì)走向何方,我們不如就認(rèn)為那個(gè)最正面的理論“大反彈”是正確的吧! |
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