宇宙會以什麼樣的方式結束?科學家給出了不同的預測

別擔心,你還有的是時間。據一些主要研究者的說法,宇宙結束可能是在50億年後的事兒了。

美國國家航空航天局

美國國家航空航天局

考慮到當下世界各地的處境,我們或許不應該談論宇宙末日這個話題,這太病態了;但災難有時也喜歡結伴而行。就像宇宙中的一個常數,所有的一切都肯定會在某個時刻結束。不過,好訊息是,在宇宙末日到來之前,你還有很多時間。

在2010年發表的一篇標題為《永恆的膨脹預示著時間會結束》的研究論文中,研究人員預測宇宙會在大約50億年後結束,諷刺的是,該時間與太陽結束的時間差不多一致。然而,你有想過什麼會導致我們宇宙的終結嗎?或者它是否會提前到來?一些理論物理學家說它可能會在28億年後發生。

宇宙的開始—大爆炸

宇宙的開始—大爆炸

138億年前,一次大爆炸的發生噴湧出了難以想象的能量,為整個宇宙(包括你)的存在奠定了基礎,我們的宇宙也就此出現。此刻,你可以把早期的宇宙想象成一個小氣球,但它有著大爆炸的能量,所以它在數十億年裡不斷膨脹。直到今天,宇宙仍在加速膨脹。「但在很長的時間裡,包括愛因斯坦(Albert Einstein)在內的科學家們都認為宇宙是靜止和無限的。」倫敦大學學院(University College London)的天體物理學講師托馬斯·基廷(Thomas Kitching)說到。

「但那之後的觀察顯示宇宙在膨脹,而且是加速膨脹。這說明它一定起源於一個更緊湊的狀態,也就是我們口中的宇宙大爆炸,這也意味著時間確實有一個起點。」簡而言之,大爆炸產生的能量太多了,導致宇宙仍在繼續膨脹。

但是,宇宙會繼續膨脹嗎?回到我們的氣球例子,如果氣球持續膨脹產生能量和空氣,最終,氣球會因為變得太大而爆破。研究人員認為,在遙遠的將來,宇宙也可能會發生同樣的情況。然而,不只這個,還有很多關於宇宙如何終結的理論存在。一些領頭的研究者認為宇宙要麼坍縮,要麼變小,甚至衰變。

宇宙的終結—大解體

讓我們從我們討論過的第一個理論開始吧

讓我們從我們討論過的第一個理論開始吧。

大解體理論在科學界已經流行多年了。事實是,正如我們已多次提到的那樣,宇宙正在加速膨脹。而隨著時間的推移,宇宙的引力會比它實際所包含的引力更強。最終,這會導致星系、行星、恆星甚至黑洞的東分西裂。還會剩下什麼?什麼都沒有,如果此時人類仍然存在,那麼這個新的「宇宙」只不過是一個個孤立的粒子;就像薩諾斯打了兩次響指一樣,我們的星球會隨之慢慢衰變為放射物。

範德比爾特大學(Vanderbilt University)的物理和數學教授托馬斯·凱法特(Thomas Kephart)和羅伯特·舍勒(Robert Scherrer)是大解體的主要研究者和支持者之一。實際上,他們已經為大解體建立了一個新的數學模型;關於我們宇宙中難以捉摸的暗能量,這個模型也可以提供更多資訊。正如範德比爾特出版團隊所提到的,「關於宇宙的最終命運,新的數學模型會有重要影響。它更傾向於宇宙學家提出的其中一個更激進的觀點,即所謂的「大解體」;它也許也能為暗能量的基本性質提供新的線索

那麼,當宇宙變成了孤立的粒子之後,接下來又會發生什麼?有些人推理說大解體可能會帶來另一次大爆炸,意指宇宙本身可能是毀滅和創造的循環過程。但是,再次聲明,好訊息是你現在不必擔心這些,這都是幾十億年後的事情了。

宇宙的終結—大凍結

宇宙的終結—大凍結

大凍結(也被稱為熱寂)是關於幾十億年後宇宙終結方式的另一種假說,而這個假說不太樂觀。事實上,在本文列出來的所有宇宙終結方式中,它屬於最被廣泛接受的模型之一。

與大解體或大坍縮形成鮮明對比的是,大凍結是建立在熵背後的基本理論上的。我們宇宙這個的巨大的孤立系統會不斷增加其熵,直到達到最大值。在末日到來之日,我們宇宙中的熱量會被消耗殆盡,使得其他可用能量不再有存在的空間。

簡言之,宇宙會停止運動(或運動地非常緩慢),因此就有了「凍結」這個術語;空間中的大氣太稀薄了,以至於恆星也可能會在這個漫無邊際的新空間裡形成。這幾乎就像是把一塊布拉伸到不能再拉伸的程度,但它仍然能夠以微小的增量膨脹。

我們的宇宙將從有序走向無序。基本上,這種情況會使得宇宙出現一個時期:宇宙中的所有物質無休止地膨脹著,直到所有物質最終達到一個統一狀態。

宇宙的終結—大坍縮

宇宙的終結—大坍縮

(圖源:https://www.sohu.com/)

而在我們末日理論的另一端,是宇宙可能會繼續自我坍塌。讓我們回到我們的氣球想法:假如氣球沒有爆破,而是收縮到了原來的起點。這基本上就是大坍縮理論的觀點。

在這種情形下,重力會成為主導力量,宇宙也會在那個時刻永遠地停止膨脹,並隨著時間不斷地坍縮。那麼,這又會帶來什麼?一片混亂。恆星、行星、其他天體、甚至其他星系會相互碰撞,給我們的宇宙帶來一個非常激烈的終結,使其重新回到奇點。

丹麥大學(University of Denmark)的研究人員關於此理論的觀點是:這種內爆相變過程可能已經在我們的宇宙中發生了。這並不是什麼好訊息。在《高能物理學報》上發表的一篇文章中,丹麥研究人員將該過程描述為一個水變成蒸汽的過程。

文章裡說:「相變會從宇宙的某個地方開始並從那裡開始擴散。也許坍縮在宇宙的某個地方已經開始了,而現在它正在啃食宇宙的其他部分。也許此時此就在發生坍縮。又或者它會在10億年後開始於一個很遠的地方。」

好訊息是,最新的研究指出宇宙正在加速膨脹。從宇宙學的觀點來看,我們還沒有充分的理由去相信宇宙坍縮理論,包括丹麥大學的一些研究者也持相同觀點。

宇宙將何去何從?

由於研究人員仍在試圖了解我們宇宙的各個方面,因此仍然很難十分肯定地預測哪種情況會發生。關於宇宙中的暗能量背後特性的研究,最終也許可以幫助研究人員更好地認識我們宇宙不可避免的終結。但不管怎樣,在大多數情況下,你還有幾十億年的時間。關於宇宙末日的哪個理論最讓你抓狂?請在下面留言。

作者: Donovan Alexander

FY: 綠土

選文:天文志願文章組- AnnMayer

翻譯:天文志願文章組-綠土

審核:天文志願文章組-

終審:天文志願文章組-

排版:天文志願文章組-零度星系

美觀:天文志願文章組-

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自:https://interestingengineering.com/one-day-the-universe-will-end-researchers-have-a-couple-ideas-of-how-it-will-happen

本文由天文志願文章組-綠土翻譯自Donovan Alexander的作品,如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫運營者刪除。

結束,感謝您的閱讀與關注

全文排版:天文線上(零度星系)

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