宇宙最終的命運(yùn)是物理學(xué)研究的重要問題之一,近日,一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)在物理評(píng)論雜志上發(fā)表了一篇論文,他們利用暗物質(zhì)和暗能量的最新數(shù)據(jù),對宇宙的壽命進(jìn)行了估算,得出了一個(gè)令人驚訝的結(jié)論:宇宙的壽命至少還有1400億年。目前,宇宙起源已有公認(rèn)的理論,認(rèn)為宇宙起源于約138億年前的一次大爆炸,但關(guān)于宇宙如何走向終結(jié),目前還沒有一個(gè)確定的答案,只有一些基于不同理論的假設(shè)。對于宇宙會(huì)怎樣走向終結(jié),科學(xué)家們提出了“大坍縮”、“大撕裂”、“大凍結(jié)”等各種假說,試圖揭開宇宙的最終命運(yùn)。在正式進(jìn)入今天的主題之前,問下屏幕前的您,宇宙未來會(huì)以哪種方式終結(jié)?請?jiān)谠u(píng)論區(qū)留下你的想法和看法。
“大坍縮”假說
一些科學(xué)家認(rèn)為,如果隨著時(shí)間的推移,宇宙內(nèi)的物質(zhì)不斷減少,"大坍縮"可能會(huì)發(fā)生,這將導(dǎo)致引力成為主導(dǎo)的力量。引力將導(dǎo)致宇宙收縮,這將導(dǎo)致恒星、星系和行星之間相互碰撞,宇宙將經(jīng)歷一次巨大的坍縮,這就是大坍縮假說。根據(jù)大坍縮假說,由于物質(zhì)的引力作用,宇宙的膨脹速度將不斷減慢,最終停止膨脹并發(fā)生坍縮。然而,在坍縮之后會(huì)發(fā)生什么尚不確定;其中一種可能性是宇宙坍縮到其初始狀態(tài),并再次經(jīng)歷一次大爆炸,從而使宇宙進(jìn)入一個(gè)循環(huán)的狀態(tài),然而,這種假說并沒有得到最新的宇宙學(xué)觀測的支持。根據(jù)最新的觀測數(shù)據(jù),宇宙的膨脹速度不僅沒有變慢,反而在不斷加快,這意味著宇宙正在經(jīng)歷一種加速膨脹的階段,因此,目前的觀測數(shù)據(jù)更傾向于支持“大凍結(jié)”或“大撕裂”等其他假說。
“大撕裂”假說
宇宙在未來會(huì)擁有怎樣的結(jié)局,目前看來主要依賴暗能量的性質(zhì)。暗能量是一種神秘的能量,它均勻地彌漫在宇宙中,與物質(zhì)所產(chǎn)生的引力相反,它會(huì)推動(dòng)宇宙加速膨脹。暗能量據(jù)估計(jì)約占宇宙總能量的68.3%。盡管如此,物理學(xué)家對暗能量的本質(zhì)了解仍然有限。直到上世紀(jì)90年代,科學(xué)家們才通過對超新星的觀測發(fā)現(xiàn)了暗能量的存在。之前,物理學(xué)家們一直認(rèn)為宇宙膨脹由于大爆炸的影響而逐漸減緩甚至停止。但通過觀測,天體物理學(xué)家們才意識(shí)到實(shí)際上宇宙的膨脹速度正在加速。為了研究暗能量的本質(zhì),物理學(xué)家用它的狀態(tài)方程來刻畫它,不同的暗能量模型下,暗能量的狀態(tài)方程是不同的。有些模型認(rèn)為,暗能量的狀態(tài)方程是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常數(shù),這個(gè)常數(shù)可能等于1,也可能大于或小于1。如果暗能量的狀態(tài)方程等于1,那么它的密度就是一個(gè)不隨時(shí)間演化的常數(shù),這種情況下,暗能量就相當(dāng)于一個(gè)宇宙學(xué)常數(shù),它是量子力學(xué)中真空能的一種解釋。
如果暗能量的狀態(tài)方程大于1,那么它的密度會(huì)隨著時(shí)間的增加而減小,這種情況下,暗能量就相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)量場,它是一種可以與物質(zhì)相互作用的場。還有些模型認(rèn)為,暗能量的狀態(tài)方程是隨時(shí)間變化的,也就是說它可能由大于1隨時(shí)間演變?yōu)樾∮?,也有可能由小于1變?yōu)榇笥?。如果暗能量的狀態(tài)方程小于1,那么它的密度會(huì)隨著時(shí)間的增加而增大,這種情況下,暗能量就相當(dāng)于一種“幽靈暗能量”,它會(huì)導(dǎo)致宇宙“大撕裂”。根據(jù)“大撕裂”假說,如果暗能量是“幽靈暗能量”,那么它的密度就會(huì)隨著時(shí)間增加而增加,從而導(dǎo)致宇宙膨脹的速度越來越快,超過一切已知的物理極限。隨著宇宙的不斷膨脹,宇宙中的所有物質(zhì)最終都會(huì)被逐漸撕碎,瓦解為不受束縛的基本粒子。
“大凍結(jié)”假說
“大凍結(jié)”也被稱為“熱寂”。這是一種關(guān)于宇宙終極命運(yùn)的假說,它認(rèn)為宇宙最終會(huì)演化到一種沒有任何可用能量的狀態(tài),也就是說宇宙達(dá)到一種熱力學(xué)平衡,所有的物質(zhì)和輻射都均勻地分布在整個(gè)空間,同時(shí)宇宙溫度也趨近絕對零度。在這種狀態(tài)下,任何宏觀物理過程和生命都不可能存在。根據(jù)這一假設(shè),即使在暗能量存在的情況下,無論宇宙的空間幾何結(jié)構(gòu)如何,“大凍結(jié)”都有可能發(fā)生。即使沒有暗能量,如果宇宙的空間幾何結(jié)構(gòu)是平直的或開放的,“大凍結(jié)”也可能發(fā)生。根據(jù)“大凍結(jié)”假設(shè),在宇宙年齡為1千億年至1萬億年期間,恒星會(huì)正常形成和演化,但隨后恒星所需的氣體將被消耗殆盡,從而使恒星停止發(fā)光發(fā)熱,整個(gè)宇宙將逐漸陷入黑暗之中。
隨后,黑洞將主導(dǎo)整個(gè)宇宙,它們會(huì)吞噬掉周圍的物質(zhì),甚至彼此碰撞和合并。但黑洞自身也不是永恒的,它們會(huì)因?yàn)榛艚疠椛涠饾u蒸發(fā)。接下來,宇宙將處于一種大凍結(jié)的狀態(tài)。一些科學(xué)家表示,隨著宇宙不斷的演化,熾熱氣體逐漸形成恒星、行星,滋生了人類和各種生命形式,但熵也會(huì)逐漸增加。一旦宇宙走向無序,很難停止或逆轉(zhuǎn),就像食物會(huì)腐爛、人類會(huì)滅亡一樣。熵也會(huì)不斷在增加,當(dāng)宇宙中的混亂達(dá)到最大程度時(shí),“大凍結(jié)”也將來臨。一旦熵達(dá)到最大值,所有能量將均勻分布在整個(gè)宇宙中,但任何可重復(fù)使用的能量或熱量將不再存在,這意味著能量消耗的過程將停止。從根本上說,宇宙中的一切將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
以上三種便是科學(xué)家假設(shè)宇宙未來的結(jié)局?偟膩碚f,在人類目前的數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)所能觸及的極限范圍內(nèi),給宇宙的最終命運(yùn)下結(jié)論,實(shí)在是太早了點(diǎn)。畢竟宇宙已經(jīng)存在上百億年,而人類真正研究宇宙的時(shí)間甚至不到100年,或許對于宇宙的真實(shí)樣子,人類連描述的能力都沒有,更別提預(yù)言它最終的結(jié)局了。關(guān)于宇宙未來會(huì)擁有怎樣的結(jié)局,你們怎么認(rèn)為呢!歡迎大家一鍵三連,本期內(nèi)容就到這里了,感謝大家觀看。
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