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世間萬物都有生老病死,無論是人、動物、植物還是其他生物,都逃不過死亡的命運,那麼,我們生存的這個宇宙呢?它會死亡嗎?長久以來,科學家都認為,總有一天,宇宙會毀滅。但是,問題來了,宇宙毀滅到底是因為什麼呢?又會發生在何時?這會是永久性的,還是說只是漫長循環中的一個環節呢?
以前,人們認為,宇宙的運作類似於朝天空扔一個球,球上升之後,到一定高度就會落下來。
但是事實上,宇宙正在加速膨脹,這就像,拋一個球,看著它越來越快的飛離。那麼是什麼使其加速呢?科學家將其稱為「暗能量」(dark energy),但目前一切都還只是基於理論,我們對於暗能量的特性並不了解。於是,根據相關的理論,衍生出了三種宇宙可能的「死法」。
1
大撕裂(Big rip)
宇宙自其形成一來就一直在擴張,當星系之間的空間進一步擴大時,它們就會逐漸分離開。當然,星系中的空間也在擴大,但這時萬有引力強大到可以維持它們為一體的狀態。
在大撕裂理論中,隨著擴張速度的不斷加快,過了一個臨界點,引力就無法將星系聯繫在一起,於是「大撕裂」就出現了。大的結構,如星系,會首先解體,因為它各個組成部分之間的空間擴張的非常快。接著,大的物體,如黑洞、恒星、行星,將會死亡。它們的引力不再足以維持它們作為一個整體,因此它們就解體了。
最後,空間擴張的速度將超過光速,此時,原子都會受到影響,原子鍵將會斷裂。一旦空間擴張的速度超過光速,宇宙中的粒子將無法相互作用,宇宙將解體為無數個孤單的粒子,獨自漂浮在這個永恒的時空。
2
熱寂或冷寂(Heat death / big freeze)
熱寂理論同樣源於果殼宇宙模型,但與大撕裂理論的區別在於,天體將會保持完整,但經過漫長但有限的時間,它們將被轉化為輻射,而宇宙將永遠擴張下去。
這背後的原理是什麼呢?我們來談談熵吧。熵是指一個系統的混亂程度,系統越混亂,熵值越高,系統就越穩定,所以所有的系統都趨向於熵最大的狀態。(這大概就是我的房間每次收拾完之後又很快亂掉的原因了吧。。。
當我們做了一杯拿鐵瑪奇朵,一開始,它是分層的,但是隨著時間各個部分都會冷卻下來並且形成均一體。
宇宙也是同樣如此,在宇宙越來越大的同時,各天體慢慢消減並分散開來。在恒星生成數代之後,宇宙到達一個臨界點,所有能用於形成恒星的氣體雲都用盡了,宇宙將隨之變黑。
數萬億年之後,剩餘的恒星終將死亡,黑洞也將由於我們所知的「霍金輻射」的作用而慢慢解體蒸發。當這個過程完結,只會剩下稀釋的質子和光子雲,隨後,這些也會消沒。宇宙將靜止在這一瞬間。熵達到最大值,而宇宙也就永遠的死亡了。
除非,雖然在理論上看是有可能的,但要在很長時間後,「量子隧穿」使得熵自發減小,引發下一次的宇宙大爆炸。
3
大坍縮和大反彈(Big crunch & big bounce)
這是最樂觀的理論。如果宇宙中的暗能量少於推算,或者暗能量在隨時間減少,引力終將成為宇宙的主要影響力。在漫長的時間之後,宇宙擴張速度將會減慢並最終停止。然後,一切就反轉了。星系將會競相回縮,宇宙變得越來越小。當然,一個更小的宇宙意味著一個更熱的宇宙,整個宇宙都會迅速升溫。在大坍縮的十萬年前,宇宙背景輻射將熱過大多數星球表面的溫度,這意味著,它們在從外向內的升溫。在大坍縮的幾分鐘前,在一個超級黑洞吞噬一切之前,原子核都將被撕裂。最終,所有的黑洞都將合併為一個包含宇宙一切物質的超級黑洞。在大坍縮前一刻,它將吞噬一切包括自身。大反彈理論提出,這一切已經重復多次了。宇宙會繼續擴張與壓縮的無限循環。
那麼,宇宙終結到底會是什麼樣的呢?目前,熱寂靜理論最為可能。但我們希望這個「永恒死亡」是錯的,希望宇宙將會一次又一次重生。既然無法確定哪個理論是對的,那就讓我們選擇相信最樂觀的那個吧。
參考資料:
j紀錄片《宇宙毀滅的3種方式》
【發起人】
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