宇宙的結局是「大撕裂」還是「熱寂」?為何物質的宿命是毀滅

科學新視界science 發佈 2022-05-02T23:42:16.165803+00:00

無數億年後,我們的宇宙會迎來怎樣的結局?其實現在很多人都知道,我們的宇宙來自138億年前的一場宇宙大爆炸,這場大爆炸則是來源於一個奇點。

無數億年後,我們的宇宙會迎來怎樣的結局?根據現有的理論準備,科學家認為宇宙最可能迎來兩種結局。

第一種結局:宇宙中所有的基本粒子以超光速相互遠離導致「大撕裂」。

第二種結局:宇宙的熵達到最大,導致「熱寂」。

想要說宇宙的結局,不能避開的就是宇宙的起點。其實現在很多人都知道,我們的宇宙來自138億年前的一場宇宙大爆炸,這場大爆炸則是來源於一個奇點。在現在,宇宙大爆炸理論基本上已經成為了最主流的科學理論,但是在這個理論提出之初,大多數科學家對其都是嗤之以鼻的。

科學界是如何不屑這個理論的呢?舉個例子,當初天文學家哈勃通過觀察發現了宇宙正在膨脹的事實,這是宇宙大爆炸理論的基礎之一。愛因斯坦則在研究廣義相對的時候則是計算出了一個動態的宇宙,最後為了讓宇宙相對靜態,他竟然否定了自己的計算結果,強行引入了「宇宙常數」,這完全就是對宇宙膨脹的否定。

後來愛因斯坦知道了哈勃的觀測結果,竟然還不信,於是自己跑到天文台親自去觀測,最後不得不相信這一事實,於是不得不刪除宇宙常數,最後更是將其視為自己一生最大的錯誤。

當然這句話不對,愛因斯坦一生中最大的錯誤實際是對量子力學的否定,他完全不信玻爾的那套哥本哈根學派解釋。至於宇宙常數與如今標準宇宙模型里的暗能量遙相呼應,這就是另外的故事了。

言歸正傳,在大爆炸之初,在沒有時間也沒有空間且一切未知的混沌狀態下,一個體積無限小,密度無限大, 溫度無限高,時空曲率無限大的「奇點」發生了大爆炸。大爆炸發生數秒之後,宇宙經過了「暴漲期」、「粒子期」、「核時期」,隨後就是數萬年的「物質期」,到這裡宇宙終於出現了物質;就這樣又過了幾十萬年,星系和恆星系統終於形成。

從現狀來看,宇宙雖然有138億歲的「高齡」了,但是我們的宇宙實際上還很年輕,因為從現有的情況來看,宇宙走向終結至少還有數百上千億年。但是無論還有多久,只要是有限的,那麼這一天一定會到來,那麼無數億年後,宇宙將如何迎來終結?

我們先來看看「大撕裂理論」,這個理論其實是根據標準宇宙模型里的暗能量來的,也叫「宇宙暗能量假說」。這個理論認為,宇宙的空間正在暗能量的作用下不斷地加速膨脹,但是空間中的物質卻沒有發生膨脹,這是因為物體間的萬有引力阻擋了這個膨脹作用。

但是對距離很遠的星系或者星系團而言,它們之間的距離經常以千萬光年甚至上億光年計算。在這個尺度下,引力的作用微乎其微,完全不是空間膨脹的對手,因此我們會觀測到星系正在加速遠離我們。

這個遠離是不可逆的,走了就不回來了,走得越遠就離開得越快,這意味著隨著時間的推移,我們將再也看不到別的星系。直到有一天,就連恆星之間的引力也不足以對抗空間膨脹了,這時候,星系就會發生解體,其他的恆星也會離我們而去,假如這時你還可以仰望天空,那你的頭頂將是一片黑暗。

膨脹進一步發展下去,當物體間的引力都無法對抗空間膨脹了,宇宙中絕大多數的宏觀物體都會發生解體,恆星粉碎,行星解體。到最後,就連電磁力和強相互作用力也對抗不了空間膨脹,這時所有的物質都會瓦解,就連微觀結構都會被撕裂。然後宇宙中只剩下基本粒子,最終所有的基本粒子相互遠離的速度達到甚至光速,這就是所謂的「大撕裂理論」。

那什麼是「熱寂」呢?科學家所理解的熱寂其實就是宇宙繼續加速膨脹,最終導致整個宇宙都接近絕對零度的場景。這時候,所有的恆星都已經熄滅,整個宇宙都暗淡無光,黑洞成為了宇宙的絕對主角。當然,由於霍金輻射的存在,黑洞也開始慢慢蒸發。最終,所有物質都均勻地分布在宇宙中,宇宙的熵達到最大值。

處於熵增極限的宇宙變得單調而平靜,這裡沒有光也沒有天體,宇宙失去了所有的活力,一切都變得沒有了意義,熱鬧的宇宙,熾熱的光芒都成為了過去。假如你有幸看到這一場景,看到這漫天的黑暗,這一望無際的空虛,一切意義都消失,一切存在都不見,那你的存在和不存在和「無」就沒有區別的。

從結果上來看,「熱寂」好像是包含於「大撕裂」的,因為大撕裂的場景其實就是熵達到最大值的情況。因此可以這麼理解,「熱寂」不一定是「大撕裂」,但「大撕裂」一定是「熱寂」。

拋開這些,我們不禁要問,為何宇宙的終結一定要是毀滅,若一定要如此,那此刻的繁華又有什麼意思。就如同人類,既然死亡終將經到來,那為何還要追求生命的精彩?如果一定要有一個答案的話,那也許就是:過程比結局重要,經歷比結果精彩!

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