研究认为我们的星球不免会遭到厄运——约60亿年之后,太阳内部的氢元素将会全数耗损殆尽,太阳光会是以消逝,届时地球生命将因而掉去能量来历而灭尽。那时的太阳会膨胀变大,将会履历红巨星、白矮星、黑矮星而衰亡。然而地球只是太阳系中的一颗行星,太阳只是银河系中上千亿个恒星中的一颗,就算是浩瀚如银河系,也只是在可不雅测的宇宙中数千亿个星系之一。那么,这整个广漠的宇宙,将会以何种体例竣事现在的存在?本文介绍了宇宙衰亡的四种可能的体例。
大冻结
是什么使得我们这个宿世界可以或许合理地运转?谜底是能量!您的车能开动是因为汽车耗损了能量;您的笔记本能运行是因为有电能,而这个电能是由燃料燃烧发生的热能转化来的;包罗人在内的所有地球生物之所以能维持生命,得益于太阳的能量。若是有一天,宇宙的能量全耗损完了,您能想象会是什么样子吗?毫无疑问,那时宇宙就会像死了一样沉寂,科学家们称之为“热寂”。也有人也称为“大冻结”,意为万物的活动被冻结。浩繁科学家猜测我们的宇宙将以大冻结的体例竣事。
那么,为什么会发生这个环境呢?这是由热力学第二定律得出的。
热力学第二定律是热力学根基定律之一,它揭示了这么一条道理:在天然过程中,一个孤立系统的总紊乱度(即“熵”)不会减小。也就是说,我们整个宇宙执政着熵增大的偏向在进步,终有一天宇宙的熵会达到最大值,尔后将不再改变。当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中的其他有用能量已经全数转化为热能,所有物质都因达到热均衡而处于不异的温度下。到时,因为燃料耗尽,所有的恒星都不再发光,宇宙的热活动终止,整个宇宙陷入一片阴冷无朝气的大暗中傍边。
在19宿世纪初期热力学成长今后,热寂是宇宙衰亡的独一选项。但进入20宿世纪今后,跟着科技的前进和天文物理学的成长,人们对于宇宙的领会加倍深切,更多宇宙衰亡的可能性被提出来。现在关于宇宙如何衰亡的猜测已经跨越了10种。
大坍缩
对相对论和量子力学两大范畴都作出精采进献、被誉为20宿世纪最伟大的物理学家的爱因斯坦居然也曾公开认可错误,而且将这个错误称为“平生中最大的错误”。
这是怎么回事呢?本来,爱因斯坦一起头就相信宇宙是静态的,不会膨胀也不会缩小。可是这与他本身缔造的引力场方程相矛盾——从引力场方程可以揣度出宇宙是转变的。为了撑持宇宙是静态不变的不雅点,爱因斯坦往引力场方程里插手了一个常数,称之为“宇宙学常数”。然而在1929年,美国科学家哈勃发现星系红移的哈勃定律,证实宇宙在不竭的膨胀,彻底否认了爱因斯坦的“静态宇宙模子”。听到哈勃的发现后,固然那时爱因斯坦已经“名震全国”,但他仍十分大度地公开认可往引力场方程引入宇宙学常数是个错误的行为。
哈勃定律奠基了膨胀宇宙模子的根本,膨胀宇宙模子今朝仍被泛博科学家所接管。一个天然而然的问题随之呈现,宇宙会一向膨胀到什么水平?最终的成果会是怎么样的?若是宇宙永无休止膨胀的话,热寂依然是宇宙的竣事体例。
但以霍金为代表的科学家认为:当宇宙膨胀到必然水平今后,膨胀遏制。然后跟着引力的感化,宇宙将起头缩短,标的目的内塌陷,直到它坍塌回为超等热、超浓密的奇点。
这是因为宇宙初始的大爆炸发生了很是壮大的冲力,促使宇宙标的目的外膨胀。但若是宇宙的密度足够大,就会迫使这种膨胀的趋向削弱,速度减慢。而当膨胀到必然水平今后,宇宙就会因为引力的感化起头缩短。暗物质的发现给了我们无限联想,这种无处不在但却看不见的物质也许大量充溢空间,能发生壮大的引力帮我们把这个宿世界拉回来。
但“大坍缩”理论活着纪之交时遭到了“闷头一棍”—— 1998年,美国劳伦斯伯克利国度尝试室天体物理学家索尔·珀尔马特经由过程不雅测Ia型超新星发现:宇宙在加快膨胀!如斯看来,宇宙的引力并没有像我们所想象的那样起感化,似乎“大冻结”比“变回奇点”的可能性要大得多。
大转变
想象这样一个场景?一小我手里握着一粒神奇的“冰晶”,他把“冰晶”往海里一扔,全宿世界的海刹时结冰了。
这是什么冰晶如斯厉害?这就是冰9。
现实上,一杯水想要结冰,首先就要先形当作冰晶,而冰晶的发生不仅仅要求温度低于水的熔点,还要求水中最好要有杂质——杂质有助于冰晶的形当作。而一旦有一粒冰晶存在,整杯水就会像触发机关一样的快速固结当作冰。所以,一杯100%纯净的水,即使水过冷(温度低于熔点),它还不会结冰。但您只要往水里扔一粒冰晶,水刹时就会全数结冰。物质倾标的目的于标的目的加倍不变的状况转化——假设有一个球被放在一个小坡的坡顶,坡顶的球不不变,轻易滚到低处。这时只要有人推一下球,球就会滚到相对不变的坡底。近似的,低温下的水结冰就像是坡顶的球滚下坡底,而冰晶就是鞭策球滚动的外力。
冰9其实是科特·冯内古特的小说《猫的摇篮》中呈现的一种虚构材料。冰9的熔点为45.8℃。当冰九与温度低于45.8°C的液态水接触时,它会充任晶种,并导致水凝固,形当作更多的低能量的冰9。这个工作看起来很荒谬,却给我们一个深深的开导:宇宙会不会就像一杯过冷的水,它将一向平稳运行,直到一个带来没顶之灾的“冰晶”呈现,这将导致宇宙的状况敏捷标的目的“冰”转化。
科学家们认为这个“冰晶”就是真空气泡。真空气泡里面并非没有物质,因为按照量子力学的道理,真空内也存在粒子,但它们是刹时发生和衰变的。真空气泡以宇宙最低能量的状况存在,它可以兼并一切。其衰亡宇宙的体例即是真空衰减——真空气泡以光速囊括一切,其规模也不竭变大。被它覆盖住的区域内,不仅生物无法存活,所有的物质甚至城市被打得破坏,酿成看不见的微不雅粒子。
大扯破
2003年,美国新罕布什尔达特茅斯大学的物理学家罗伯特·卡德威尔提出了“大扯破”假说。卡德威尔认为:550亿年后,宇宙膨胀到必然的水平,宇宙里所有的物质城市被扯破,甚至连原子都不克不及幸免。小如原子都可能被扯破,这个终局无疑是十分惨烈的,实在令人惊骇!
一般来说,宇宙的物质(包含通俗物质和暗物质)发生的引力使宇宙有缩短的趋向,但一向以来宇宙的膨胀并没有一丝减慢的迹象,甚至还在加快进行。很较着,物质的引力感化败给了一种促使宇宙膨胀的神秘力量,科学家们将这个未知的幕后“推手”称为“暗能量”。而恰是这股将宇宙撑大的未知能量——暗能量,可能在几百亿年后将宇宙撕个破坏。
为什么暗能量将会扯破宇宙呢?因为暗能量能供给一种未知的斥力,该斥力使得能使物质彼此排斥。当暗能量的数目达到必然值时,它发生的斥力变得很是强,远弘远于此刻已知的四种根基力——万有引力、电磁彼此感化力、弱彼此感化力、强彼此感化力,足以撕开所有坚忍的星系。任何物质甚至连原子都将被扯破。固然宇宙一向在膨胀,但暗能量的密度倒是一个恒定值,这意味着暗能量的数目会跟着宇宙的膨胀而变大。可以想象,宇宙膨胀几百亿年后,各个星球已经相距得很是远。当您身处此中一个星球时,您根基可以认为其他星球不存在。但这还不是最差的成果,因为您身处的这颗星球也即将消逝——彼时的暗能量变得半斤八两大,所有的物质就会被碎裂当作细小的粒子,整个宇宙将当作为一片看不到的废墟。
毫无疑问,不管宇宙以这四种体例中的哪一种衰亡,人类都将遭遇没顶之灾。但就算宇宙终将走标的目的衰亡,那也是几百亿年后的工作,留给人类的时候还很充沛。所以我们此刻担忧宇宙灭尽,不免难免有点庸人自扰。人类也并非不克不及挺过宇宙大灾难,因为按照平行宇宙理论,这个宿世界可以许可多个宇宙并行——我们可以缔造出一个宇宙,然后跳进去,即使外部的宇宙发生庞大转变,人类可以在本身缔造的宇宙里面平安渡过危机。








