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宇宙会有终结吗?哪一种结局最有可能?

据《生活科学》报道,几千年来,人们一直想知道一个问题的答案,那就是:宇宙会有尽头吗?

美国诗人艾略特在描述世界末日时写道:“不是爆炸,而是呜咽。” “但是如果你想得到更详细的答案,你会发现物理学家已经在自己的头脑中反复思考这个问题很多次了,并且列出了几个最有可能的结果。

罗伯特卡德维尔,新罕布什尔州达特茅斯大学的宇宙学家,指出:“在教科书和宇宙学课上,我们了解到宇宙的未来有三种不同的命运 “

在其中一个命运中,宇宙将永远膨胀,所以宇宙中的所有物质最终将完全分解并成为能量形式。宇宙将在寂静中慢慢“死亡”,这就是物理学家通常所说的“热

死亡”;或者,根据第二条命运路径,重力最终会停止宇宙的无限膨胀,并开始反向收缩的过程,最终宇宙会崩溃,导致“反向大爆炸”的过程,即所谓的“大

嘎吱”(Big

Crunch);除了这两种方式,还有第三种方式:宇宙中的暗能量会导致宇宙加速膨胀,越来越快,导致无法控制的“大撕裂”(Big Rip)。"

在讨论宇宙的死亡之前,让我们先来看看宇宙的诞生。 我们目前的理解是时间和空都起源于大爆炸,这是亚原子尺度、超高温和超高密度点突然爆炸膨胀的结果。 当一切开始逐渐冷却并冷却到一定温度时,粒子开始形成,并逐渐在宇宙中建立起那些大规模的结构,例如星系,然后恒星、行星、地球,我们就诞生了。 今天是宇宙诞生后大约137亿年,但我们仍然不知道宇宙能存在多久。

宇宙的第一个命运是“热沉默”:有一天,宇宙中所有的恒星最终都会耗尽它们最后的能量,相继死去。宇宙中不会有闪亮的恒星,只有致密的星体会留下:白矮星、中子星等。 但是那些质量最高的恒星死后会留下黑洞。 尽管这些黑洞并不像许多人认为的那样贪婪,但只要时间一长,宇宙中的大部分物质仍然会被这些黑洞吞噬。 这时,一些奇怪的事情会发生。

已故英国物理学家霍金认为黑洞并非完全“无法进入,而是产生一种特殊的辐射效应,称为霍金辐射” 这种辐射实际上消耗了黑?吹囊恍┲柿浚贾潞诙椿郝罢舴ⅰ薄? 英国赫尔大学天体物理学家凯文

平布莱特(凯文

Pimbblet)指出,在大约10到100次方年之后(是的,这是一个非常大的数字,写为1后跟100个零),宇宙中的所有黑洞都会蒸发消失。 这时,宇宙将变空,只留下虚拟的能量空

相反,如果遵循“大挤压”理论给出的未来前景,恒星和星系之间的引力相互作用总有一天会开始拖动整个宇宙并导致它收缩。 整个过程有点像大爆炸的反向过程。在这个过程中,星系团将逐渐相互靠近,并最终合并。恒星和行星相互碰撞和融合。最终,整个宇宙和其中的一切将回到无限大小和密度的点,就像大爆炸之前一样

这种前景让科学家本能地喜欢它,因为它似乎提供了一种传统意义上的对称性。 正如卡德维尔所说:“这很简单明了 这就像去野餐,回来时什么都没带,什么都没留下。

宇宙命运的第三个也是最后一个假设是“大撕裂”。" 在这种情况下,暗能量将发挥重要作用。 暗能量是一种“负引力”的存在。它将对抗重力,加速宇宙的膨胀。目前,人类对暗能量的本质几乎一无所知。

在暗能量的作用下,宇宙将迅速膨胀,直到遥远的星系变得如此遥远,以至于它们发出的光再也无法到达我们的眼睛。 随着加速度的继续,接近的天体开始一个接一个地后退,消失在视线之外。太阳系将被“黑暗墙”包围。环顾四周,宇宙是黑暗的,就像没有星光的黑暗海洋。

紧接着物体本身的解体,个星系将解体,太阳系将解体,然后让你的思维继续,个行星将被撕裂,然后组成所有物质的原子将被生命撕裂,最后,整个宇宙将被暗能量撕裂,一切都将被毁灭

哪个结局最有可能?

看到这一点,读者自然会问:根据我们目前的理解,上述哪种前景最有可能发生?由于我们对暗能量几乎一无所知,科学家仍然无法确定哪一种更有可能发生。 然而,卡德维尔预计,人类在观测设备方面的进步,如即将部署的美国宇航局的“宽视场红外巡天望远镜”(WFIRST)和“大型综合巡天望远镜”(LSST),将有助于人类最终阐明暗能量的行为,这可能有助于我们更好地预测宇宙的最终命运。

关于宇宙末日还有其他不太主流的理论。 在已知物理定律的范围内,有一种观点认为希格斯玻色子是由粒子物理的标准模型预测出来的,它的存在在2012年得到了欧洲粒子物理研究所(CERN)的证实。它的功能是给其他粒子一个质量,这将摧毁宇宙中的一切。从理论上讲,虽然这听起来不正常,但确实有可能。

2012年首次被发现时,科学家发现这种粒子的质量大约是质子的126倍。 但是理论上,希格斯玻色子的质量值可以改变 这是因为宇宙目前可能还没有处于它的最低能量水平。 整个宇宙可能处于所谓的“不稳定伪真理空”中,这是相对于“甄珍空” 如果希格斯粒子以某种方式衰变为质量更小的状态,那么整个宇宙将变成一个能量水平更低的“真实空状态”。

如果希格斯粒子的质量突然变小,或者其他性质发生显着变化,那么宇宙中所有物质的性质都会随之改变 也许突然之间,电子将不再能够围绕质子移动,所以原子将不再存在。 同样,光子可能被赋予质量,所以阳光照射在我们身上,我们会感觉像下雨,但这是“小雨” 作为一种生物,它能在这样的世界生存吗?我不知道。

卡德维尔说:“我可以称之为某种由粒子物理环境造成的灾难。” 它并没有直接导致宇宙的毁灭,它只是让人们非常不确定生命是否还能存在于其中。 "