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你有没有想过宇宙未来会以何种方式终结?就在近期,《宇宙学与粒子天体物理学》杂志上发表了一项最新的研究,物理学家提出了一种全新的观点,而且预测了宇宙未来的寿命还剩多少。
人类的生命和宇宙相比当然是微不足道的,所以考虑宇宙的寿命似乎有些杞人忧天。但是随着物理学的不断进步,科学家其实一直想触摸宇宙的本源和未来发展方向。
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那么,关于宇宙的终结方式,截止到目前,科学家提出了哪些观点?这些观点又有什么不同呢?
宇宙还剩 200 亿年寿命?
最新的这项研究,是由康奈尔大学的物理学教授利用最新暗能量数据计算得来的。他们的研究观点并不新颖,也就是此前提出的假说中的一种,宇宙未来会在一场剧烈的大坍缩中终结。
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不同的是,这一次的物理学家在假说的基础上,进一步计算得出了宇宙的寿命以及剩下的寿命。他们利用新的理论模型计算得出了全新的数据。
按照最新的观点,宇宙的寿命也是有限的,大约是330亿年左右。在这之前,宇宙整体处于持续向外膨胀的状态,这一时间段持续了大约138亿年,而这个数据过去多年来物理学界普遍认可。
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利用最新暗能量的数据计算则显示,宇宙未来的走向取决于宇宙学常数的符号。如果得出的数据显示为正数,那么宇宙还会膨胀下去,而且是无限膨胀,如果是负,那么宇宙将会在膨胀到极限后开始坍塌,这也就意味着宇宙内的时空结构将会彻底走向终结。
按照最新的结论,并且根据模型的推算显示,宇宙的坍塌将在大约200亿年后开始。换句话说,宇宙的寿命还剩下200亿年左右。这个观点本身并不新颖,但最新的研究明确了宇宙何时坍缩,以及会以何种方式坍缩。
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科学家多年来一直在研究宇宙的总质量,这其中绝大部分都属于暗能量。在研究者看来,暗能量本身还存在着更复杂的动态行为,而最新的研究就是利用这一点提出了一种全新的模型。
而宇宙本身不为人知的这一面,很有可能将底层的宇宙学常数推向负值区域,也就是负数。如果出现这样的情况,那么宇宙最终就会坍缩。
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如果这项研究站得住脚,并且在未来得到进一步验证,那就意味着,不光生命有始有终,宇宙本身也有始有终。宇宙绝对不是永恒的存在,而是存在一个永恒的终点。
其他的假说也都支持这一点,因为所有的研究都是在探讨宇宙将来会以何种方式终结。
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暗能量增加导致宇宙崩溃
每天晚上,你抬头仰望夜空,肯定想过宇宙为什么会如此的浩瀚和无垠。现在主流的观点是,宇宙自诞生之初便开始向四周围不断膨胀,这才使其拥有了近乎无限的空间。
任何一种生命都是有限的,所以科学家也一直在思考一个问题,难道宇宙就是无限存在的吗?难道宇宙就不会是有限的吗?在这个逻辑之上,科学界才提出了大撕裂的观点。这个观点的核心就是暗能量在发挥作用。
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科学界对暗能量的了解还很少。上世纪90年代之前,物理学家一度认为宇宙因为大爆炸而膨胀,然后这个膨胀的过程会逐渐减缓,到最后彻底停止。但是后来科学家通过对超新星的观测却发现宇宙非但没有停止膨胀,反倒还在加速膨胀。
这个原因就是暗能量在产生作用,这是宇宙内部最丰富的能量,却是又最神秘的能量形式。目前科学家推测,暗能量的质能占到了宇宙总质能的68%以上。
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换句话说,我们肉眼所看到的星星,以及天文观测仪器看到的宇宙,仅仅是一小部分,其余的一大部分,我们其实看不到。目前科学界普遍认为,正是这看不到的部分对宇宙产生着决定性的影响。
简单来说,如果宇宙中的暗能量不断增强且持续扩散,就一定会推动所有的星系系统相互分离,最终会导致行星离恒星越来越远,而且这个过程还在持续增强。
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发展到最后,强大的暗能量甚至能够把原子核从原子中撕扯出来,也就是说,构成宇宙的所有物质都会因为暗能量的存在而被彻底吞噬,就连最基本的粒子也会被撕扯成碎片,而不会按照原来的宇宙法则运行和存在。
试想一下,发展到最后,连微观层面的原子都都被撕扯了,那么宏观层面的宇宙体系还会存在吗?只能是分崩离析,这便是大撕裂观点的核心。
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举一个不恰当的例子,如果说宇宙是一间大的屋子,这间屋子里的一切物品都是有序摆放,而且是按照各自的规则存在和运行的,那么暗能量是什么呢?暗能量就好比是这间屋子里产出的垃圾。
宇宙大屋是封闭的,内部的物品,包括所有的一切都不能转移到外面。假设暗能量是垃圾,而且还是看不见的垃圾,那么这种东西达到一定程度之后,就会彻底覆盖原先屋内的陈设。
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大撕裂的观点是动态式的,假设暗能量就是宇宙大屋内的垃圾,越聚越多,最终会把整间屋子给憋爆。换句话说,暗能量就相当于是目前宇宙所有运作体系的反面存在。
整个宇宙归于永恒的平静
另一种宇宙终结的假说就是大冻结,也叫热寂,这种假说出现的时间较早,因为这是根据热力学的运行规则而产生的一种思考。
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整个人类社会,包括世间万物乃至整个宇宙体系都处在一种熵增状态,这是一种什么样的状态呢?举例来说,同样是在一个房间里,如果这个房间有人居住的话,房间内的物品摆放和秩序就是井然有序的。
可是一间屋子一旦没有人去收拾,那么就会逐渐陷入无序且混乱的状态。一间屋子是如此,一个社会也是如此,如果社会失去了管理,也会陷入无序状态。
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大到整个自然界,乃至整个宇宙也处在一种有序的状态,地球绕着太阳运行,而太阳整个恒星系统又在绕着银河系运行,这本身就是一种有序模式。
但是这种运行却并非是永恒的,因为像太阳这样的恒星会死亡,一旦太阳来到生命的终点,围绕太阳运行的几大行星也会被吞噬,到那个时候,整个太阳系就会分崩离析。
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宇宙如此浩渺,像太阳系这样的恒星系统多到数不胜数,有新的恒星系统诞生,自然就会有老的恒星系统死亡,而那些死去的恒星系统自然就处在了无序的状态。
但是这个过程却不是永恒的,如果把时间拉长到极致,就会发现,整个宇宙内的恒星系统都会陷入无序的死亡状态。到最后,包括宇宙本身也会陷入无序的死亡状态。一旦来到这个阶段,也就意味着熵增达到了极限值。
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到那个时候,整个宇宙所有的星系系统都会死亡,所有的宇宙规则也都绝对停止,宇宙陷入彻底的黑暗之中,从人类的角度去理解,这就是死亡。最关键的是,这个从有序到无序的过程是不可逆的。
这就是为什么科学家说,人类终其一生其实就是一个反熵增的过程,因为人类自诞生下那一刻起,熵增就开始了,熵增的终点就是死亡。然而人类在活着的过程中需要构筑秩序,所以人类本身活着就是在反熵增。
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整个宇宙也处于这样的状态,星系的运行也相当于是反熵增,但是不管这个过程拉到多长,最终还是会迎来终点,至于说到达终点之后会发生什么,科学家也不知道。
从持续膨胀到发生坍缩
最后一种假说就是前面提到的大坍缩观点。科学家认为,如果宇宙内的物质随着时间的推移会减少,那么就一定会引发宇宙的大坍缩。到了那种时候,行星会相互撞击,恒星系统也会相互撞击,整个宇宙分崩离析。
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但也有科学家认为,这种假说其实并不成立,因为宇宙目前还在膨胀之中,即便有暗物质会发挥作用,也没有其他数据支撑大坍缩会出现。
不过,根据最新的研究,科学家认为暗能量在宇宙未来会产生相反的作用,也就是说,不但会帮助宇宙持续膨胀,在膨胀达到极限之后,还会产生反作用力,导致坍缩。
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甚至还有一些融汇式的观点,认为宇宙达到大冻结的状态之后,接下来就会发生大撕裂或者是大坍缩。但不管是哪种观点,现在一切都只是推测,因为人类的生命相对于宇宙的存在而言太短,人类没办法等到那一天的降临,即便是人类能够延续文明,也不见得能够延续那么久。
所以,上述几种观点也都只是假设,基于目前的观测和研究得出的一些基本推论。宇宙未来究竟会怎么样,现在的人类给不出确切的答案。
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结语
另外还有一种观点认为,宇宙最终的终结方式是被黑洞吞噬,黑洞最终会吞噬掉所有的天体和物质,然后大的黑洞还会吞噬掉小的黑洞,最终整个宇宙实际上变成了一个超级大黑洞。这就相当于在一张白纸上涂上墨汁,最终墨汁铺满了整张白纸。
不过,也有科学家反驳这种观点,因为黑洞的吞噬行为是被动的,只有进入其视野范围内的物质才会被吞噬。另外,黑洞并非只进不出,黑洞在吞噬别的物质的过程中,也会向外持续喷流,而喷出来的新物质,实际上是新恒星和新星系诞生的原料。
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因此,在目前所有的假说中,黑洞吞噬宇宙这种假说是最站不住脚的。通过人类对宇宙的观测,已经发现了可以反驳的例证。至于其他几种观点,既不能证明其完全正确,也不能证明其错误,所以未来还会继续研究。
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而研究宇宙本身,本质上是人类在对抗未知,在对抗死亡。
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