老子说道生一,一生二,三生万物。神话传说里,盘古开天辟地,天地山川万物才诞生。
从宏观的角度去看,天地万物诞生的起点,也可以说是宇宙的起点。既然有起点,同样就会有终结。
地球上山川河流历经千百万年,也会发生沧海桑田般变化。宇宙存续时间即便再久,也会有一个最终的改变。
有诞生就会有死亡
宇宙诞生于何时,宗教的概念中比如基督教,有神创世纪的说法。创世纪,用现代科学去理解,就可看作是宇宙起点。
现代科学发现了宇宙在膨胀,从最初的一团,而后开始膨胀成浩渺无际。这一理念在上世纪20年代由天文学家发现,在这个基础上建立起了现代科学对宇宙的基本认知。
该理论的创立者埃德温·哈勃,曾工作与威尔逊山的天文台。那是1929年,哈勃几乎整天用一架直径达到了2.5米的大型望远镜观察天空。
通过对天空和星象的观察,哈勃建立起了全新的探讨宇宙的秩序。他提出一项理论,星系的光谱线在红移,光泽越暗说明红移越厉害。表明它们在离我们而去,而且距离我们越远的星系,说明它们远离的速度也越快。
这便是基于宇宙大爆炸而产生的膨胀理论。这一理论在出现前期,曾经一度面临很大的争议,直到上世纪60年代,新的一代的科学家发现了背景辐射,才证明了宇宙确实发生过大爆炸。
而这种背景辐射,是宇宙早期爆炸星云的残留物,这等于给爆炸留下了证据。
虽然科学界大致了解了宇宙的起点,可是对于宇宙的终点是什么,却还是一无所知。就像宗教中提到的末世一样,世界末日就类似于宇宙的终点。
宗教中都有关于终结的概念,科学体系下的宇宙,同样也会有个终结吧。当然在哲学家看来,万事万物的存在和终结似乎没有内在的关联,而且本身都是独立的现象。
可是在科学家看来,宇宙的存在,或者说宇宙的状态,与它的过去和现在乃至将来,都会是有关联的。
只要有关联,就能推导出宇宙的过去,进而也能推演出宇宙的未来。现在的主流观点,都认为宇宙在膨胀,那么它能无限膨胀下去吗?它会像一个被吹破的气球一样,最终爆裂开来吗?还是说它有其他不为我们所知的终结方式呢?
围绕这一点,在大爆炸理论没有出现之前,有科学家就推导出了宇宙的一个结局。
将在热寂中“死去”
所谓热寂是一种假说和猜想,它是建立在热力学第二定律上的一种假设。19世纪50年代,物理学家威廉·汤姆森提出了热寂的理论。
他的这一理论是根据推导得出的。就像一台蒸汽机在运转,不断工作的过程中有能量损失,待到外部不再为其提供能量,运转将彻底停止。
同样宇宙就好比这台蒸汽机,作为一个独立的系统它内部的万事万物都在运转中。恒星发光发热,行星绕着恒星运转,星系又围绕更大的星系运转。
能量不会是无限的,何况在这个过程中,还有不可做功即未能提供运转能量的“熵”的存在。只要这一不能发挥作用的“无用能量”不断累积,最终当它的数值达到一个临界点时,所有的有序就会转向无序,所有的有效能量都会转化成无效乃至耗尽,这便是热寂。
在这种状态下,维持宇宙整体运转的能量不复存在。物理学家开尔文后来曾进一步形容:那时候的宇宙将是永恒的静止和不可动摇的静止。
恒星的能量耗尽不再发光,所有巨大星体都变成了相对暗淡的白矮星,在之后它们又会变成彻底死去的黑洞。
黑洞会在吞噬一切的过程中逐步扩张,只要将时间拉到足够远,整个宇宙都会被黑洞所笼罩。
科学界还根据热寂的理论,推导出了宇宙从诞生到死亡的年份和发生的事情。在10的10次方年内,宇宙还处于快速膨胀过程,以人类的视角去看,天上的星星会因为离我们越来越远而逐渐不可见。
在10的14次方年内,各恒星的能量会逐渐耗尽并枯竭,宇宙中的恒星一个个死去,只有行星、陨石、矮行星、黑洞等物质继续存在。在这个过程中,宇宙里会逐渐失去所有的光亮。
到10的15次方年内,由于恒星能量耗尽,束缚行星的力量不复存在,大量围绕恒星运转的行星,开始脱离各自轨道。
接着到10的16次方年,死去的恒星也脱离了自己的轨道,整个宇宙开始陷入混乱和无序,只有黑洞在加速扩张。
你以为这就结束了吗,还早着呢。从10的36次方年到10的40次方年,这个过程是质子衰变的过程。待到这个过程结束后,宇宙里的一切就只剩黑洞了。
接下来从10的40次方年到10的100次方年,宇宙将完全由黑洞所主宰。在这个阶段,黑洞也会产生特殊的辐射效应,即“霍金辐射”。这就好比黑洞的质量,也在缓慢的消失和蒸发。
按照理论上的推测,这时候的宇宙内,将不再有任何能量上的交换。这时候,就可以说宇宙死去了。
理论上,在10的1000次方年后,宇宙内一切陷入最低能量状态,熵值达到了最大。宇宙可以说是死翘翘,甚至就连死的状态都不存在了。好比一具尸体,死后一段时间还有腐烂的躯体存在,待到一切消失后便什么都没有了。
在这种状态下会发生什么呢?现在的物理学家猜想不出来。有人认为,这种状态会永恒存在,即无生无死,陷入彻底的热寂和虚无之中。
当然,上述一切只是围绕热寂理论而推导出的一种宇宙终结方式。
在挤压中回到原点
上世纪20年代,苏联的物理学家提出了宇宙终结的另一种方式。宇宙不会无限度膨胀,宇宙最关键的是密度和质量。
这个理论认为,宇宙未来的膨胀,会因为物质足够多而停止,甚至会开启一个反向的过程,即从膨胀变成回缩。
在这个过程中,理论上膨胀的宇宙会逐渐缩小,如果用人类的视角去看,就好比天上的星星不是在远去,而是彼此间越来越靠近。
到最后,所有的星体都会回缩并挤压在一起,这个理论就被称为大挤压。那么到那个时候宇宙会变成什么呢?就好比变成了一个巨大的火球。
甚至该理论还进一步指出,在宇宙回缩成一个球之后,将会再次开启另一次爆炸。反复持续这个过程的话,宇宙就好像在轮回一样。
不过,科学界对于大挤压的理论并不太认可。因为根据现有的观测发现,宇宙还在继续膨胀,并没有因为星体引力的存在而减缓甚至逆转。但也有科学家认为,宇宙中存在的暗能量,可能会推动大挤压的发生。
有意思的是,对于大挤压后的下一次爆炸,乃至无限轮回,爱因斯坦在上世纪30年代,也曾思考过这样的循环。
会被极限拉扯
构成宇宙的一切是物质,而物质又是一个个的粒子乃至原子。这些物质最终会随着宇宙的膨胀而撕裂开来,各自间的距离将会无限大。
这便是2003年一种全新的宇宙死亡理论,即在未来的时间内,宇宙在持续膨胀中会被撕裂。
这一理论中的时间并非无限,而是宇宙还在膨胀过程中就会被撕裂。该理论中发挥终极作用的还是暗能量,这是一种假想中的具有负引力的能量。
在它的作用下,未来宇宙不光撕裂,星系和恒星乃至行星,所有的物质都会被撕裂。引力的作用,才让万事万物都会有聚合,而暗能量产生的负引力,正好跟引力是相反的。
一切都被撕裂,就连原子都被撕裂,整个宇宙自然也就不复存在了。不过,目前的科学家对于暗能量只是推测。
未来的宇宙会怎么样
究竟哪种方式才是宇宙的终极死亡结果,科学家倒是很想推演出来,但很可惜目前的人类无法完成这一宏大的目标。
科学界只能将宇宙未来的命运,设定为一种开放的方式。简单来说就是,如果时间没有终结的话,宇宙也将是永恒的。
当然,任何一种存在的形式,也是一种存在的状态。如果物质足够多的情况下,宇宙的膨胀也会逐渐刹车。停止膨胀后会怎么样,是回缩还是保持原来的状态,目前去看这些结局都是开放式的。
哪怕是一些非主流的理论,对于宇宙的终极命运,也会为其设想一种存在的结局。有观点就认为,宇宙的结局是各种物质性能的转化,至于这种转化是什么,可能是引力的消失,可能是紊乱,也可能是构成宇宙基础粒子的性能改变。
假如发生这样的变化,现在地球上的物理定理可能就完全失效了。到那个时候,宇宙或许就死了吧。
结语
考虑宇宙最终的命运,就像考虑我们自己死后会发生什么一样。当然,由于我们人类是宇宙中的一分子,我们身处宇宙这个系统之中,因此各种考虑,永远跳不出“只缘身在此山中”的圈子。
也因此,考虑宇宙的死亡,包括考虑未来和过去,一切不过是人类大脑的推演和想象。那么所谓的永恒,似乎也就只是想象中的永恒。死亡,同样也是想象中的死亡。
当然,一旦构成了想象,永恒就会被定格成记忆。宇宙纵然有一天会灰飞烟灭,在我们的记忆深处,它至少延续过华光。
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