宇宙会以什么样的方式结束?科学家给出了不同的预测

别担心,你还有的是时间。据一些主要研究者的说法,宇宙结束可能是在50亿年后的事儿了。

美国国家航空航天局

考虑到当下世界各地的处境,我们或许不应该谈论宇宙末日这个话题,这太病态了;但灾难有时也喜欢结伴而行。就像宇宙中的一个常数,所有的一切都肯定会在某个时刻结束。不过,好消息是,在宇宙末日到来之前,你还有很多时间。

在2010年发表的一篇标题为《永恒的膨胀预示着时间会结束》的研究论文中,研究人员预测宇宙会在大约50亿年后结束,讽刺的是,该时间与太阳结束的时间差不多一致。然而,你有想过什么会导致我们宇宙的终结吗?或者它是否会提前到来?一些理论物理学家说它可能会在28亿年后发生。

宇宙的开始—大爆炸

138亿年前,一次大爆炸的发生喷涌出了难以想象的能量,为整个宇宙(包括你)的存在奠定了基础,我们的宇宙也就此出现。此刻,你可以把早期的宇宙想象成一个小气球,但它有着大爆炸的能量,所以它在数十亿年里不断膨胀。直到今天,宇宙仍在加速膨胀。“但在很长的时间里,包括爱因斯坦(Albert Einstein)在内的科学家们都认为宇宙是静止和无限的。”伦敦大学学院(University College London)的天体物理学讲师托马斯·基廷(Thomas Kitching)说到。

“但那之后的观察显示宇宙在膨胀,而且是加速膨胀。这说明它一定起源于一个更紧凑的状态,也就是我们口中的宇宙大爆炸,这也意味着时间确实有一个起点。”简而言之,大爆炸产生的能量太多了,导致宇宙仍在继续膨胀。

但是,宇宙会继续膨胀吗?回到我们的气球例子,如果气球持续膨胀产生能量和空气,最终,气球会因为变得太大而爆破。研究人员认为,在遥远的将来,宇宙也可能会发生同样的情况。然而,不只这个,还有很多关于宇宙如何终结的理论存在。一些领头的研究者认为宇宙要么坍缩,要么变小,甚至衰变。

宇宙的终结—大解体


让我们从我们讨论过的第一个理论开始吧。

大解体理论在科学界已经流行多年了。事实是,正如我们已多次提到的那样,宇宙正在加速膨胀。而随着时间的推移,宇宙的引力会比它实际所包含的引力更强。最终,这会导致星系、行星、恒星甚至黑洞的东分西裂。还会剩下什么?什么都没有,如果此时人类仍然存在,那么这个新的“宇宙”只不过是一个个孤立的粒子;就像萨诺斯打了两次响指一样,我们的星球会随之慢慢衰变为放射物。

范德比尔特大学(Vanderbilt University)的物理和数学教授托马斯·凯法特(Thomas Kephart)和罗伯特·舍勒(Robert Scherrer)是大解体的主要研究者和支持者之一。实际上,他们已经为大解体建立了一个新的数学模型;关于我们宇宙中难以捉摸的暗能量,这个模型也可以提供更多信息。正如范德比尔特出版团队所提到的,“关于宇宙的最终命运,新的数学模型会有重要影响。它更倾向于宇宙学家提出的其中一个更激进的观点,即所谓的“大解体”;它也许也能为暗能量的基本性质提供新的线索

那么,当宇宙变成了孤立的粒子之后,接下来又会发生什么?有些人推理说大解体可能会带来另一次大爆炸,意指宇宙本身可能是毁灭和创造的循环过程。但是,再次声明,好消息是你现在不必担心这些,这都是几十亿年后的事情了。

宇宙的终结—大冻结

大冻结(也被称为热寂)是关于几十亿年后宇宙终结方式的另一种假说,而这个假说不太乐观。事实上,在本文列出来的所有宇宙终结方式中,它属于最被广泛接受的模型之一。

与大解体或大坍缩形成鲜明对比的是,大冻结是建立在熵背后的基本理论上的。我们宇宙这个的巨大的孤立系统会不断增加其熵,直到达到最大值。在末日到来之日,我们宇宙中的热量会被消耗殆尽,使得其他可用能量不再有存在的空间。

简言之,宇宙会停止运动(或运动地非常缓慢),因此就有了“冻结”这个术语;空间中的大气太稀薄了,以至于恒星也可能会在这个漫无边际的新空间里形成。这几乎就像是把一块布拉伸到不能再拉伸的程度,但它仍然能够以微小的增量膨胀。

我们的宇宙将从有序走向无序。基本上,这种情况会使得宇宙出现一个时期:宇宙中的所有物质无休止地膨胀着,直到所有物质最终达到一个统一状态。

宇宙的终结—大坍缩


而在我们末日理论的另一端,是宇宙可能会继续自我坍塌。让我们回到我们的气球想法:假如气球没有爆破,而是收缩到了原来的起点。这基本上就是大坍缩理论的观点。

在这种情形下,重力会成为主导力量,宇宙也会在那个时刻永远地停止膨胀,并随着时间不断地坍缩。那么,这又会带来什么?一片混乱。恒星、行星、其他天体、甚至其他星系会相互碰撞,给我们的宇宙带来一个非常激烈的终结,使其重新回到奇点。

丹麦大学(University of Denmark)的研究人员关于此理论的观点是:这种内爆相变过程可能已经在我们的宇宙中发生了。这并不是什么好消息。在《高能物理学报》上发表的一篇文章中,丹麦研究人员将该过程描述为一个水变成蒸汽的过程。

文章里说:“相变会从宇宙的某个地方开始并从那里开始扩散。也许坍缩在宇宙的某个地方已经开始了,而现在它正在啃食宇宙的其他部分。也许此时此就在发生坍缩。又或者它会在10亿年后开始于一个很远的地方。 ”

好消息是,最新的研究指出宇宙正在加速膨胀。从宇宙学的观点来看,我们还没有充分的理由去相信宇宙坍缩理论,包括丹麦大学的一些研究者也持相同观点。

宇宙将何去何从?

由于研究人员仍在试图了解我们宇宙的各个方面,因此仍然很难十分肯定地预测哪种情况会发生。关于宇宙中的暗能量背后特性的研究,最终也许可以帮助研究人员更好地认识我们宇宙不可避免的终结。但不管怎样,在大多数情况下,你还有几十亿年的时间。关于宇宙末日的哪个理论最让你抓狂?请在下面留言。

作者: Donovan Alexander

FY: 绿土

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