宇宙有毁灭的一天吗?宇宙的最终归宿是什么?

宇宙是永恒的吗?

一直以来,人类都以为宇宙是永恒的,说白了就是宇宙是一直存在的,宇宙不会随着时间的流逝而发生大的变化。按照这个理论,宇宙就应该是无始无终的,也就没有最终命运了。放眼整个科学史,不少学者都在坚守这个信念。

牛顿在提出万有引力定律时,万有引力定律就与这个观念是相互矛盾的,这是因为按照万有引力定律,宇宙应该会在引力的作用下向在中心收缩,可是人类并没有观测到这个现象的存在。为了解决这个问题,牛顿就提出宇宙是无限大的,宇宙处处都是中心,处处引力都是动态平衡的。

同样的,物理学界的另外一个大神爱因斯坦也遇到了同样的尴尬的境地。爱因斯坦提出广义相对论时,在整个广义相对论的理论有一个描述宇宙的方程,也被称为广义相对论的引力场方程。

爱因斯坦在一开始推导出这个方程时,他就发现这个方程预示着宇宙应该是在随着时间膨胀的。而爱因斯坦认为这是不符合他的宇宙观的。于是,他就在这个方程当中加入了一个宇宙学常数,只要这个常数合理取值,宇宙可以处于静态,不随着时间的流逝而变化。

物理学史最伟大的两位科学家都认为:宇宙是静态的。那是不是意味着这就是事实呢?

答案显然是否定的,在爱因斯坦提出广义相对论没多久,他就惨遭打脸,这也就意味着宇宙应该是动态的,宇宙应该是有终局的,那具体是咋回事呢?

宇宙是动态的!

在爱因斯坦认为宇宙是静止的时,一些学者就提出了他们的不同观点,比如:弗里德曼,勒梅特,他们认为爱因斯坦这么做是不科学的。尤其是勒梅特,他认为宇宙应该是随着时间的流逝而膨胀的,并且根据这个进行倒推,宇宙应该是诞生于一个炙热的起点。

不过,勒梅特只是在理论上对此进行阐述,到底是爱因斯坦还是他对了还很难说,毕竟科学理论是需要实证的。勒梅特发表论文后第二年,有一位天文学家哈勃发表了一篇震撼整个天文学界的论文。哈勃一直在观测银河系的天体,他就发现,银河系外的星系都在离我们远去。那这能说明什么呢?

要知道,如果是星系自己在动,那应该有的星系在向我们靠近,有的在远去,而不是都在向我们远去。这只能说明一点,那就是空间整体在膨胀,所以星系才会都在离我们远去,就好比我们吹大一个气球一样,星系就好比气球表面的小点,当气球变大时,小点之间的距离也在拉大。

通过哈勃的观测结果,我们就可以知道,爱因斯坦这次真的错了,宇宙是在随着时间的流逝而膨胀。据说爱因斯坦也曾经说给广义相对论场方程加宇宙学常数是他一生中犯过最大的错误。既然宇宙会随着时间的流逝而发生改变,那宇宙的终局应该是什么样呢?

宇宙的终局

在哈勃的观测之后,科学家就基于爱因斯坦宇宙学方程,哈勃的观测结果等科学家的研究成果,建立起了标准宇宙模型。这个模型可以描述宇宙的演化。后来,标准宇宙模型后来不断发展,科学家发现宇宙中还存在着两种我们看不到的物质,一个叫做暗物质,一个叫做暗能量。其中暗物质起到的是引力的作用,而暗能量起到的是斥力的作用。物质之间的比例其实就会影响到宇宙的未来。

但是由于我们无法直接观测暗物质和暗能量,因此我们还可以根据标准宇宙模型进行推导,就得到一个结论:影响宇宙未来的演化主要取决于物质密度

如果宇宙的密度高于临界密度,宇宙就会向中心挤压,宇宙就会热死亡。在整个条件下,宇宙的终局对应了三个结果,一个就是大挤压,宇宙空间收缩成一个奇点,如果那个时候还有生物,那么这些生物大概率就是被热死或者压死。

有的科学家还认为,这个挤压的力非常大,可能还会触发大爆炸,这种终局叫做大反弹。基于这样的认知,有的科学家甚至提出,宇宙可能就是在“大爆炸-大挤压”的循环往复中演化

如果平均密度小于或者等于临界密度,那宇宙对应的就是冷死亡。在这种情况下,宇宙就会一直膨胀下去,最终宇宙的原子结构都会被拉扯开,物质都无法构成,这也被称为大撕裂

在冷死亡的这结局中,还有一种是基于熵增定律推导出来的,这个终局叫做热寂说。说的是宇宙最终处处温度相等,不再有热传递,也就没有信息传递,宇宙像一潭死水,陷入一片死寂。

那宇宙的终局是这五种结局中的哪种呢?

目前我们测到的宇宙密度大概是小于或者接近于临界密度,也就是说,按照目前的宇宙物质密度情况,宇宙的终局应该是对应着冷死亡的那2种。不过,这里要说明一点,宇宙的平均密度是动态变化的,这个参数会发生什么变化还很难说。

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