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【细思极恐】我们能不能活到宇宙毁灭的那一天

2017-12-19 天下女人研究院

世间万物都有生老病死,无论是人、动物、植物还是其他生物,都逃不过死亡的命运,那么,我们生存的这个宇宙呢?它会死亡吗?长久以来,科学家都认为,总有一天,宇宙会毁灭。但是,问题来了,宇宙毁灭到底是因为什么呢?又会发生在何时?这会是永久性的,还是说只是漫长循环中的一个环节呢?


以前,人们认为,宇宙的运作类似于朝天空扔一个球,球上升之后,到一定高度就会落下来。



但是事实上,宇宙正在加速膨胀,这就像,抛一个球,看着它越来越快的飞离。那么是什么使其加速呢?科学家将其称为“暗能量”(dark energy),但目前一切都还只是基于理论,我们对于暗能量的特性并不了解。于是,根据相关的理论,衍生出了三种宇宙可能的“死法”。



1

大撕裂(Big rip)



宇宙自其形成一来就一直在扩张,当星系之间的空间进一步扩大时,它们就会逐渐分离开。当然,星系中的空间也在扩大,但这时万有引力强大到可以维持它们为一体的状态。



在大撕裂理论中,随着扩张速度的不断加快,过了一个临界点,引力就无法将星系联系在一起,于是“大撕裂”就出现了。大的结构,如星系,会首先解体,因为它各个组成部分之间的空间扩张的非常快。接着,大的物体,如黑洞、恒星、行星,将会死亡。它们的引力不再足以维持它们作为一个整体,因此它们就解体了。



最后,空间扩张的速度将超过光速,此时,原子都会受到影响,原子键将会断裂。一旦空间扩张的速度超过光速,宇宙中的粒子将无法相互作用,宇宙将解体为无数个孤单的粒子,独自漂浮在这个永恒的时空


 2 

热寂或冷寂(Heat death / big freeze)



热寂理论同样源于果壳宇宙模型,但与大撕裂理论的区别在于,天体将会保持完整,但经过漫长但有限的时间,它们将被转化为辐射,而宇宙将永远扩张下去。


这背后的原理是什么呢?我们来谈谈熵吧。是指一个系统的混乱程度,系统越混乱,熵值越高,系统就越稳定,所以所有的系统都趋向于熵最大的状态。(这大概就是我的房间每次收拾完之后又很快乱掉的原因了吧。。。



当我们做了一杯拿铁玛奇朵,一开始,它是分层的,但是随着时间各个部分都会冷却下来并且形成均一体。



宇宙也是同样如此,在宇宙越来越大的同时,各天体慢慢消减并分散开来。在恒星生成数代之后,宇宙到达一个临界点,所有能用于形成恒星的气体云都用尽了,宇宙将随之变黑。



数万亿年之后,剩余的恒星终将死亡,黑洞也将由于我们所知的“霍金辐射”的作用而慢慢解体蒸发。当这个过程完结,只会剩下稀释的质子和光子云,随后,这些也会消没。宇宙将静止在这一瞬间。熵达到最大值,而宇宙也就永远的死亡了。



除非,虽然在理论上看是有可能的,但要在很长时间后,“量子隧穿”使得熵自发减小,引发下一次的宇宙大爆炸


 3 

大坍缩和大反弹(Big crunch & big bounce)



这是最乐观的理论。如果宇宙中的暗能量少于推算,或者暗能量在随时间减少,引力终将成为宇宙的主要影响力。在漫长的时间之后,宇宙扩张速度将会减慢并最终停止。然后,一切就反转了。星系将会竞相回缩,宇宙变得越来越小。当然,一个更小的宇宙意味着一个更热的宇宙,整个宇宙都会迅速升温。在大坍缩的十万年前,宇宙背景辐射将热过大多数星球表面的温度,这意味着,它们在从外向内的升温。在大坍缩的几分钟前,在一个超级黑洞吞噬一切之前,原子核都将被撕裂。最终,所有的黑洞都将合并为一个包含宇宙一切物质的超级黑洞。在大坍缩前一刻,它将吞噬一切包括自身。大反弹理论提出,这一切已经重复多次了。宇宙会继续扩张与压缩的无限循环。



那么,宇宙终结到底会是什么样的呢?目前,热寂静理论最为可能。但我们希望这个“永恒死亡”是错的,希望宇宙将会一次又一次重生。既然无法确定哪个理论是对的,那就让我们选择相信最乐观的那个吧。


参考资料:

j纪录片《宇宙毁灭的3种方式》

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