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宇宙最后的命运

2020-10-09 16:38 作者:人生的意义网 阅读:

宇宙最后的命运

宇宙,一个包罗万象的概念,人类创造的字词中最大的一个,没有任何一个词比它更大——所有的字词,所有的一切都包罗在宇宙之中,如果你能找出一个宇宙之外的东西,明年的诺贝尔奖就在向你招手了——很遗憾,今年的刚刚发完,没机会了。

那么,宇宙的未来,或者说宇宙的终点究竟是什么呢?

道格拉斯·亚当斯在科幻小说《宇宙尽头的餐馆》中对此进行了描绘。

腰缠万贯的富豪们乘坐极超豪华的宇宙飞船,从各自的时空飞到宇宙尽头的餐馆,这里有时间弯曲防护盾力场的保护,大家一边大快朵颐,一边欣赏即将到来的宇宙末日璀璨。

在亚当斯的描述中,宇宙的毁灭是艳丽的、壮观的、狂暴的、伟大的,光子风暴在餐馆四周聚合成涡流,准备将最后的恒星撕个粉碎。

但这只是文学上的宇宙终点,科学上的宇宙终点会是什么样的呢?

虽然谁也没法进行实验,不过通过数千年来的观察,尤其是望远镜发明后科学家们对宇宙深处的观测,理论物理学家们已可通过数学模型对宇宙进行详细的研究,宇宙可能的最后归宿也渐渐趋于可知。


宇宙的第一种可能归宿是趋于热寂

根据近年来的观察,宇宙正在加速膨胀,如果就这样一直无限地膨胀下去,终有一天,宇宙中所有恒星都会燃尽最后的火焰,所有有效能量都全部转化为热能,所有物质温度会达到热平衡,再没有任何可以维持运动或生命的能量存在。

10^15年后,行星将会逐步脱离轨道;

10^16年后,恒星也会脱离原始轨道;

10^40年后,组成物质的基础粒子质子可能会完全衰变,黑洞将占据宇宙的主导地位;

10^100年后,绝大多数黑洞都已蒸发完毕,宇宙进入黑暗时代;

10^150年后,最后残余的黑洞也将蒸发完毕,所有物质都衰变成光子和轻子,宇宙进入光子时代;

10^10^10^56年后,宇宙进入最低能量状态,之后会发生什么目前并不清楚。


一种猜想是宇宙可能永远停留在这种真正意义上的热寂状态,量子事件将会成为宇宙主宰;一种可能是发生新的大爆炸,创建另一个宇宙。

还有一种说法称,近乎无限的时间,将让量子隧穿的几率从几近于零变成接近于1,量子效应导致的核聚变将会使所有小于铁的物质都融合成铁56,而自发裂变和核衰变也会使大于铁的物质衰变成铁,宇宙在10^1500年后就将完全成为冰冷的钢铁世界,一颗颗冰冷的铁星游荡在黑暗的宇宙中,并一直持续到10^10^76年。

这其中也有一种可能,从10^10^26年到10^10^76年,量子隧穿会将铁星变成黑洞,或者坍缩成中子星。然而在这样的时间尺度上,黑洞最终还是会完全蒸发,中子星也会爆发并重复以前的过程,所以无论如何到10^10^76年后,宇宙将变成一个几乎完全纯净的真空,并慢慢冷却到绝对零度。


宇宙的第二种可能归宿是大坍缩

宇宙将会回到奇点状态,重新开始新的大爆炸。

在这种情况下,宇宙的膨胀速度将会逐渐减慢,最终在引力的作用下,在某一个时间点,所有的星系都将开始收缩。

这就产生了一种有趣的观点,这个观点认为在宇宙收缩的时候,时间将会倒流,所有历史都将严格反向演绎,就像录像带倒带一样,过去变成未来,人生从老年开始,逐步回到婴儿时代。这种简单的时光倒流宇宙估计是不屑为之的,我的看法也和宇宙略同。

实际的大坍缩可能复杂得多,在星系逐渐靠拢的过程中,同样伴随着时间不可逆地流向未来。

如果人类那时还存在的话,我们会发现所有星系发出的光都在蓝移,而不是现在的红移。

宇宙的温度将会越来越高,而不是现在这样越来越靠近绝对零度。

那时候我们担心的就不像现在那么不确定了,而是一个非常确定的未来:宇宙将会坍缩成一个奇点。

不过我们肯定看不到那个时刻了,在离大坍缩奇点还有数十亿年的时候,所有生命就将在宇宙中消失,宇宙继续向着它旅程的终点孤独地行进。

在离宇宙尽头还有大约一年的时候,所有星系都将密密麻麻挤在一起,宇宙的温度会比恒星内部的温度还高,所有物质开始分解,变成无数基本粒子,宇宙成为一锅等离子浓汤。

在离奇点约一小时的时候,星系中央的超大质量黑洞开始互相吞噬。

由于黑洞内部具有极其强大的引力场,最后的坍缩将在瞬间完成,重现宇宙大爆炸时暴胀的相反过程。

在普朗克时间(10^-43秒)长度内,所有的物质暴挤在一起,趋于一个时空曲率无限大的奇点,然后开始新一轮的宇宙大爆炸。


怎么样?这两种宇宙终点你更喜欢哪一种呢?

当然,虽然两种观点都很脑洞,但第一种有着更多的计算和理论基础,受到更多科学家的青睐;第二种由于现在宇宙正在加速膨胀,所以已越来越少人支持了。

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