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宇宙如何终结?10^10^10^56年后,进入最低能量状态

2023-05-06 10:42| 来源: 网络整理| 查看: 265

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宇宙,包罗万象的概念,人类创造的最大的词,没有比它更大的词了-所有的词,一切都包括在内在宇宙中,如果你能找到宇宙之外的东西,明年的诺贝尔奖正在向你招手——可惜今年的刚刚颁发,没有机会了。

那么,宇宙的未来是什么,或者宇宙的尽头是什么?

道格拉斯·亚当斯在科幻小说《宇宙尽头的餐馆》中描绘了这一点。

百万富翁们乘坐超豪华飞船从自己的时空飞到宇宙尽头的餐厅,在那里受到时间弯曲护盾力场的保护,大家一起享受即将到来的辉煌宇宙尽头而盛宴。

在亚当斯的描述中,宇宙的毁灭是华丽的、壮观的、猛烈的、伟大的。光子风暴在餐厅周围聚集成漩涡,准备将最后一颗炽热的恒星撕成碎片。

但这只是文学上的宇宙末日,科学上的宇宙末日会是什么样子呢?

虽然没有人可以进行实验,但理论物理学家通过几千年的观察,已经能够通过数学模型对宇宙进行细致的研究,尤其是在望远镜发明之后,宇宙可能的最终归宿逐渐为人所知。

宇宙第一个可能的归宿是趋于热寂

根据最近的观测,宇宙正在加速膨胀。如果继续这样无限膨胀下去,总有一天,宇宙中所有的恒星都会燃烧殆尽,所有的有效能量都转化为热能,所有物质的温度都会达到热平衡,再也没有能量可以维持运动或生活。

10^15年后,行星将逐渐脱离轨道;

10^16年后,恒星也将离开原来的轨道;

10^40年后,物质的基本粒子质子可能完全衰变,黑洞将在宇宙中占据主导地位;

10^100年后,大部分黑洞蒸发,宇宙进入黑暗时代;

10^150年后,最后剩下的黑洞也将蒸发,所有物质衰变成光子和轻子,宇宙进入光子时代;

10^10^10^56年后,宇宙进入最低能态,之后会发生什么还不清楚。

一种猜想是,宇宙可能永远处于这种真实的热寂状态,量子事件将成为宇宙的主宰;另一种可能性是发生了新的大爆炸并创造了另一个宇宙。

还有一种说法,近乎无限的时间会让量子隧穿的概率从几乎为零变为接近于1,而量子效应引起的核聚变会将所有比铁小的物质都融合成铁56.自发裂变与核衰变还会导致大于铁的物质衰变成铁,10^1500年后宇宙将彻底变成冰冷的钢铁世界。冰冷的铁星在黑暗的宇宙中徘徊,持续到10^10^76年。

还有一种可能,从10^10^26到10^10^76年,量子隧穿会把铁星变成黑洞,或者坍缩成中子星。但是,在这样的时间尺度上,黑洞最终会完全蒸发,而中子星会爆炸,重复之前的过程,所以无论如何10^10^76年后,宇宙将变成几乎完全纯真空,慢慢冷却到绝对零。

宇宙第二个可能的归宿是大坍缩

宇宙将回到奇点状态,开始新的大爆炸。

在这种情况下,宇宙的膨胀速度会逐渐变慢,最终在引力的作用下,在某个时间点,所有的星系都会开始收缩。

这就引出了一个有趣的想法,当宇宙缩小时,时间会倒流,所有的历史都会严格倒转,就像录像带倒带一样,过去变成未来,生活从晚年开始,逐渐回到婴儿期。这种简单的时间回溯宇宙大概是不屑一顾的,我的看法和宇宙差不多。

实际的大崩溃可能要复杂得多。在星系越来越近的过程中,时间也不可逆转地流向未来。

如果那时人类存在,我们就会发现所有星系发出的光都是蓝移的,而不是像现在这样红移的。

宇宙的温度会越来越高,而不是像现在这样越来越接近绝对零。

那时,我们担心的不是现在那么不确定,而是一个非常确定的未来:宇宙会坍缩成一个奇点。

但我们绝对不会看到那一刻,在奇点大坍缩前的数十亿年,宇宙中所有的生命都将消失,宇宙继续孤独地走向它旅程的终点。

距离宇宙末日还有一年左右的时间,所有的星系都会密密麻麻的堆积在一起,宇宙的温度会高于恒星内部的温度,所有的物质都会开始分解,变成无数的元素粒子,宇宙将变成一锅等离子浓汤。

进入奇点大约一个小时后,银河系中心的超大质量黑洞开始相互吞噬。

因为黑洞内部极强的引力场,最终的坍缩会在瞬间完成,重现大爆炸时相反的膨胀过程。

在普朗克时间长度(10^-43秒)内,所有物质都挤在一起,趋向于一个时空曲率无限大的奇点,然后新一轮的大爆炸开始。

呢?你更喜欢这两种宇宙结局中的哪一种?

当然,这两种观点虽然很脑洞大开,但第一种的计算和理论基础更多,受到更多科学家的青睐;第二个由于宇宙急速膨胀,越来越少人支持。

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