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宇宙會不會滅亡?是無限擴張,還是自我坍縮消亡
2023/01/16

宇宙會消亡嗎?宇宙的結局到底是什麼?或許,妳會覺得這個問題過于荒謬、遙遠,這種擔心過于杞人憂天。但目前科學界的一致共識,卻是宇宙必然消亡,只是死亡日期未知,可能在幾萬億萬億年之后,也或許是在妳關閉視訊的下一刻。關于這場遙遙無期的「終極末日」,科學家有四大猜想——大坍縮、大凍結、大撕裂以及真空衰變。

宇宙

今天,隊長將帶領大家一起,去深入了解這四種猜想。拯救宇宙蒼生的重任就靠我們了。

感興趣的朋友,請幫隊長在點贊區長摁點贊,咱們馬上開講。

大坍縮

萬物有始有終。我們都知道,宇宙起源于一場奇點大爆炸,隨后急速膨脹,時空出現,各類基礎物質包括暗物質一同生成,彼此作用牽引,共同創造出無數個色彩斑斕的星體。

但是,宇宙中只有基礎物質和暗物質嗎?

根據科學家的預算,在當前宇宙中,人類可以感知或探知到的物質僅占4.6%,另有24%是暗物質,而剩下的71.4%就厲害了,它被稱為「暗能量」,它是宇宙膨脹的源頭,不斷與宇宙自身引力相對抗,阻止物質與空間的坍縮。

是暗能量和引力之間的對抗,基本上決定了宇宙的結局。

宇宙

那麼這和大坍縮又有什麼關系呢?

根據目前觀察,暗能量的密度保持恒定。不過一旦因某種原因,暗能量的密度驟減,引力占據優勢,推動物質與空間壓縮,便極易導致「宇宙大坍縮」的發生。

目前,現有科技所觀察到的宇宙光譜都是紅移的,也就是光譜譜線向紅色一側移動,說明波長變長,頻率變低,證明宇宙正在擴張。而一旦「大坍縮」發生,宇宙膨脹將踩急剎車,逐漸暫停,宇宙開始向內收縮,此時宇宙光譜譜線開始向藍色一側不斷移動,宇宙溫度和密度均快速上升。此刻,人類若仰望天空,將看到某些只有在科幻片中才能看到的駭人景象:

無數藍色恒星急速燃燒,越來越亮,直到超新星爆發,大量宇宙煙花在死寂中綻放,仿佛正在舉辦一場末日狂歡。同時,星系、星球間的劇烈碰撞,產生的沖擊波與核輻射將宇宙變成一片死亡戰場,任何生命都會瞬間湮滅。

直到最后,所有的宇宙實體,坍縮成一個黑洞,體積趨于無窮小,密度與溫度則趨于無窮大,仿佛回到了奇點的狀態,等待下一次大爆炸的發生。屆時新的宇宙時空將會誕生,如鳳凰涅槃一般,不斷循環下去。

宇宙

實際上,這種假設與我們的實際觀測結果相悖,只要暗能量保持穩定,「大坍縮」就永遠不會發生。不過,這種死法還是幸運的,宇宙將進入輪回,仍抱有生機與希望。不像下一個宇宙結局,只有死寂與絕望。

熱寂(大凍結)

何為「熱寂」呢?顧名思義,就是熱量沉寂冷卻,也稱「大凍結」。這是目前發生機率最大的結局。因為根據近年來的觀測結果,科學家推測,暗能量會一直保持恒定密度,宇宙會一直膨脹下去。

在這個結局里,隨著宇宙加速膨脹,恒星如同深夜中蠟燭,變得越來越黯淡,溫度也越來越低。包括元素、星體在內的宇宙萬物,它們之間的距離越來越遠,新恒星的形成速度會越來越慢。像阿貝爾2029星系團這樣,直徑范圍超過810萬光年的巨大星體結構,將不再出現。

不過,從地球的角度來看,我們的星空將迎來一場壯美景象——受引力作用,作為鄰居的仙女星系將以時速35萬公里的速度襲來,只需要41年,仙女星系將與銀河系撞個滿懷。地球瓦解破碎,人類會在集體哀嚎中,化作一團灰燼。

之后,恒星都將逐個熄滅,坍縮形成的矮星、中子星和黑洞也會繼續衰變蒸發,最后在虛空中只剩下亞原子粒子的海洋,以及永恒的黑暗。

那麼,造成熱寂的元兇到底是什麼呢?

宇宙系統中物質的誕生、運動、消亡等等現象,背后都有一樣東西在驅動,那就是能量。而且只有能量的分布不均勻時,即存在能量差時,才能夠被利用。

比如像水力發電,利用的便是水由高處流到低處所產生勢能,再比如熱量只能從高溫處傳達到低溫處。

可是,妳是否想象過這樣一種情況:當宇宙系統內所有的能量或熱量完全分布均勻時,會發生什麼呢?

答案是,能量差消失,宇宙萬物終將具備同樣的溫度和能量,再也沒有運動的理由。

屆時,宇宙的衰敗無可挽回,恒星全部熄滅,以矮星為代表的各類簡并天體不斷坍縮,整個宇宙又空又冷,溫度無限逼近絕對零度。

宇宙

所有文明與生命都將不復存在,惟有釋放著霍金射線的黑洞存活下來,宇宙正式進入黑洞紀元。

可是妳以為黑洞就可以逃過一切嗎?不,它也在不斷蒸發,直至消亡。而在黑洞爆炸前,可能產生劇烈的伽馬射線,照亮宇宙,化作宇宙最后的強光。終于,宇宙走入寂滅。

大撕裂

相比前面兩個漫長的死亡過程,大撕裂要痛快一些,只需要半個小時。只不過,宇宙一旦選擇這種死法,將極其慘烈。

前文提到暗能量,如果它的密度變得越來越大,宇宙膨脹速度則越來越快。如果我們將宇宙看作一塊手帕,

與暗能量對抗的引力就是手帕上的纖維,維持著手帕的完整,一旦引力小于急速增大的暗能量,宇宙將會瞬間被暗能量撕碎。星系團和星系被打散,星體被撕裂,地球被毀滅。

值得注意的是,這種破壞還將逐級向下,連微小的原子也難逃一劫,它會在宇宙終結前的最后萬億分之一秒內被撕裂。宇宙萬物都會因暗能量而挫骨揚灰。

當然,聽上去很可怕,不過這種結局發生的機率極其小,即便是發生,也是500億年之后的事情了。

真空衰變

真空衰變,是近年來,天文學家才提出的猜想。發生機率更小,不過也更可怕。剛才講到大撕裂的發生時間是30分鐘,在這個空檔里我們還能吃個早飯,但是真空衰變卻是一瞬間的事情,我們根本來不及反應。

首先,說明一點。我們的宇宙是非常懶的,它希望自己可以從高能量狀態回落到一個最低能力狀態,也是最穩定的狀態,那就是「真空狀態」。

長期以來,我們都以為宇宙已經進入了真空態,所以各類星系一直平穩運轉。

而一群物理學家跳了出來,提出了一種大膽猜測。他們認為,我們目前宇宙并未進入最低能量級,只是暫時困在 「能量山谷」中,處于一種「偽真空」狀態,暫時穩定。

一旦有外力給予宇宙一種巨大的能量,比如黑洞蒸發。這種穩定將瞬間打破,宇宙開始向真空跌落。此時,宇宙中會出現一個「真空泡」。

宇宙

真空泡一旦出現,便會光速擴大,帶來巨大的殺傷力。那麼它的殺傷力有多強呢?真空泡雖是真空的,但其泡壁邊緣帶有巨大的能量,會產生強大的壓力。隨著自身擴大,真空泡會摧毀掉一切它接觸過的物質,甚至包括時空本身。就像劉慈欣在科幻小說《朝聞道》中講述的那樣,一台高能粒子加速器將粒子倘若加速到1020電子伏特的能量,將立刻觸發真空衰變的連鎖反應,并將以光速向宇宙擴散,瞬間毀滅一切。總而言之,大坍縮、大凍結、大撕裂,或是真空衰變,不論是哪種宇宙結局,宇宙的寂滅是無法逃避的。雖然極為遙遠,我們人類仍要做好積極準備,努力延緩這場終極末日的降臨,或是選擇如何體面的離開。當然,恒星熄滅、星云爆炸、黑洞蒸發,這些都是巨觀層面上,那麼微觀層面上的寂滅是什麼樣子的呢?對這個話題感興趣的小伙伴,可以彈幕或者評論區留言,當然別忘了給隊長按點贊,來個超級推薦,生活很美好,感謝有妳們,咱們不見不散。

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