宇宙終有一天也會死亡,科學家:宇宙或許會以這三種方式結束

网瘾少女 2022/03/12 檢舉 我要評論
 

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關于宇宙的起源,科學界的主流觀點認為,宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸。有始便有終,人終有一死,死亡不僅僅是生命才存在的特有現象,萬物都有終結,太陽在幾十億年後會走向死亡,宇宙終有一天也會死亡。

那宇宙究竟會以什麼方式結束呢?宇宙未來的命運將會走向何方?

關于這個問題,科學家現在已經有了初步的答案,普遍認為宇宙的終極命運將會是以下三種方式中的其中一種。

大坍縮、大撕裂、大凍結,宇宙或許會以其中一種方式結束

宇宙的終極命運是現代物理學研究的最重要的問題之一,根據科學家的分析,宇宙未來會走向何方,主要取決于暗能量及宇宙的空間幾何結構,並由此誕生了三大假說:大撕裂、大凍結和大坍縮。

關于宇宙的空間幾何結構,科學家認為存在三種可能性:平坦、閉合和開放,分別類比于平面、球面和馬鞍面。

學過廣義相對論的都知道,有質量的物質能夠彎曲時空,影響時空的幾何結構。研究發現,宇宙中占比最多的物質不是由原子構成的普通物質,而是暗能量和暗物質。根據質能方程,質量和能量本質上沒有區別,是物質存在的不同形式。若以質能總量來計算,目前已知宇宙中暗物質約占24%,暗能量約占71%,普通物質約占5%。

暗物質究竟由什麼粒子構成,目前不得而知,但這種物質不參與電磁相互作用,也就是說我們通過電磁波看不見它。不過,普通物質和暗物質都能夠產生引力。

至于暗能量,就更加神秘了,這種物質我們肉眼不可見,但它卻在宇宙中均勻彌漫分佈,是一種帶有負引力性質的物質。引力能讓兩個物體相互吸引靠近,而這種負引力則具有斥力屬性,在宇宙大爆炸138億年之後,宇宙還在加速膨脹,就是源于暗能量的作用。

關于暗能量的性質,科學家們通常用壓強與密度之比的狀態方程來刻畫。現階段,不同暗能量模型下的暗能量狀態方程不同,有些模型下狀態方程是不隨時間變化的,而有些模型下狀態方程是隨時間變化的。

1,大撕裂假說

科學家認為,如果暗能量的密度隨著時間的增加而增加,它將使宇宙的膨脹速度越來越快,最終宇宙中的所有物質甚至時空本身都會被逐漸撕裂,最終只剩下不受束縛的基本粒子和輻射。

「大撕裂」之所以排第一,就是因為宇宙現在受暗能量的影響正在加速膨脹。探測器發回的資料顯示,距離每增加326萬光年,宇宙空間中那些遙遠星系遠離我們的速度大約就會增加「74公里每秒」。

而在上世紀90年代發現暗能量之前,物理學家們普遍認為因大爆炸而產生的宇宙膨脹正在減緩甚至停止。不過後來通過對數量眾多的超新星的觀測,科學家終于發現宇宙膨脹其實正在加速。而且,相對于以往的膨脹速度,宇宙現在正以過山車式的速度膨脹。研究顯示,這種加速膨脹的過程大約始于50億年前。

2,大凍結假說

大凍結也被稱為「熱寂」,在這種狀態下,宇宙溫度趨近絕對零度(零下273.15攝氏度),生命都將不復存在,宇宙中的萬物將停止運轉,整個宇宙將陷入一片黑暗。

該理論認為,宇宙應該是一個孤立封閉的系統,由于宇宙中的熵(系統的無序程度)一直在增加,宇宙最終會演化到一種熱力學平衡的狀態。此時,宇宙中的熵達到了最大值。當熵達到它的最大值時,宇宙中的所有能量將均勻地分佈在整個宇宙空間內,同時宇宙溫度也趨近(但並不能達到)絕對零度。在這種極端低溫條件下,萬物的運動變化幾乎趨于靜止,生命自然也就不存在了。

由于暗能量的性質尚不明確,宇宙未來可能是先發生大凍結,再進入大撕裂;亦或是進入其中一種命運。

3,大坍縮假說

前面說到宇宙正在加速膨脹,部分科學家認為,如果暗能量的密度會隨著時間的增加而減小,未來引力將成為佔據支配地位的力量,那麼宇宙將會停止膨脹並收縮,最終導致星系乃至萬物開始坍塌,收縮到一個很小的空間范圍內。

然而在坍縮之後又將發生什麼?科學家們推測出了其中一種可能,認為隨著宇宙不斷的坍縮,甚至是加速坍縮,宇宙很有可能會回到它的初始狀態,並再一次發生大爆炸。

如果宇宙真的會以這種方式結束,那麼或許正應驗了很多人的想法,人死後會回歸大自然,成為新生命的養料,宇宙也會在「大爆炸」和「大坍縮」之間循環往復。

不過,目前的觀測資料並不支援「大坍縮」假說。

其它假說

除了上面所說的三種假說,關于宇宙的終極命運,比較著名的還有‘大吞噬’假說。

該理論認為,宇宙中的黑洞會逐漸吞噬掉宇宙中的一切,並且大黑洞不斷吞噬小黑洞,最終整個宇宙就只剩下一個大黑洞,或者說整個宇宙成為了一個超級黑洞。

不過,這種假說我認為根本不可能發生。因為黑洞不是貪吃蛇,它不會在宇宙空間中到處亂跑,它只會吞噬掉進它視界內的物質,黑洞周圍的物質只要距離它足夠遠,且圍繞著它運轉的速度較快,就不會掉進去。況且,黑洞並不是只進不出的,而且現在宇宙正在加速膨脹,相距較遠的兩個黑洞,根本不可能出現互相吞噬的情況,別說吞噬萬物了。

總結

說了這麼多,這些都只是假說,我們也不必太為宇宙的終極命運擔心,畢竟人類進入文明社會才不到1萬年,科學發展還很有限,對宇宙的認知也很有限。就算是最有可能的大撕裂,科學家們也不敢完全確定。

對于宇宙的壽命,在2018年的時候,一個國際研究團隊發表論文稱,通過對暗物質和暗能量的分析後得出結論,宇宙可能會一直膨脹下去,宇宙的壽命至少還有1400億年。

這麼長的時間,如果人類的發展能夠持續下去,不滅絕、不倒退,究竟能夠進入到什麼水準的科技文明呢?簡直不可想象。如果只有一個宇宙,那麼人類不管如何發展,最終都抵擋不住大趨勢。扭轉宇宙的命運,我們或許辦不到,但如果真的存在其它宇宙,或許未來的人類能夠通過某種技術手段到達那裡,以延續人類文明的火種。

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