宇宙將如何終結?

大約60億年后 , 地球很可能被蒸發 , 因為屆時垂死的太陽將膨脹成一顆紅巨星吞沒地球 。 但地球只是太陽系里的一顆行星 , 太陽只是銀河系里幾千億顆恒星中的一顆 , 整個可觀測宇宙里存在幾千億個星系 , 那么它們的命運是什么呢?宇宙將如何終結?科學很少關注于這將如何發生 , 我們甚至不確定宇宙是否會到達一個確定的終點 , 或者就是慢慢縮小 。 我們對物理學最好的理解表明宇宙模式存在的幾種可能我們提供了一些如何存活的暗示 。

宇宙將如何終結?



宇宙將如何終結?



有關宇宙終結的第一個線索來自熱力學 。 宇宙的熱死亡并不是如同充滿火焰的地獄 , 而是死于不同差異的熱 。 這聽上去可能并不令人害怕 , 但熱寂比活活燒死更糟糕 。 這是因為幾乎日常生活的一切事物都需要某種溫度差異 , 無論是直接的還是間接的 。 例如 , 你的汽車能夠跑動是因為發動機內部比外部更熱 。 你的電腦依靠當地電廠提供的電運行 , 而電可能來源于加熱水或者風力發電 。
宇宙將如何終結?



然而 , 一旦宇宙到達熱寂 , 任何地方的任何事物都是相同溫度 , 這意味著將不會發生任何事情 。 每一顆恒星都將死亡 , 幾乎所有物質都將腐爛 , 最終剩下的只是稀疏的粒子湯和輻射 。 即使這個湯的能量也會因宇宙膨脹而被時間沖走 , 留下萬物溫度只略微高于絕對零度 。 在這個“大凍結”(Big Freeze)情境里 , 宇宙將變得寒冷、死亡和空虛 。 在19世紀早期發展熱力學理論之后 , 熱寂似乎是宇宙終結的唯一可能性 。 但是100年后 , 愛因斯坦的廣義相對論表明宇宙可能擁有一個更加戲劇性的命運 。
宇宙將如何終結?



廣義相對論認為物質和能量會彎曲時空 。 時空和物質-能量之間的關系延伸至整個宇宙 。 根據愛因斯坦的觀點 , 宇宙的事物決定了宇宙本身的最終命運 。 這一理論預測宇宙作為整體要么膨脹要么收縮 。 它的大小不會維持恒定不變 。 1917年愛因斯坦意識到這一點 , 但他不愿相信這一點以至于創造了自己的理論 。
1929年 , 美國天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)發現了宇宙正在膨脹的證據 。 愛因斯坦改變了心意 , 表示他之前堅持靜態宇宙是職業生涯“犯的最大的錯” 。 如果宇宙在膨脹 , 那么它之前一定比現在小 。 這導致了宇宙大爆炸理論:宇宙最開始是極其小的 , 然后瞬間快速膨脹 。 即使是現在我們仍可以看到宇宙大爆炸的“余暉” , 也就是宇宙微波背景輻射——一種來自天空各個方向的恒定無線電波流 。
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宇宙的命運取決于一個非常簡單的問題:宇宙是否將繼續膨脹?速度有多快?對于一個包含正?!皷|西” , 例如物質和光的宇宙而言 , 這個問題的答案取決于這些東西有多少 。 更多東西意味著更多引力 , 它將拖拽所有一切并減慢膨脹速率 。
只要東西的數量不超過一個嚴格的界限 , 宇宙將繼續膨脹 , 最終經歷熱寂和凍干 。 但如果東西數量太多 , 那么宇宙的膨脹可能會減慢和停止 。 然后宇宙開始收縮 。 一個收縮的宇宙將變得越來越小 , 變得更熱更密集 , 最終形成一個緊湊的地獄 , 有點類似顛倒的宇宙大爆炸 , 被稱為宇宙大收縮(Big Crunch) 。

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