假如宇宙終結,人類能幸存嗎?科學家給出4種宇宙毀滅的方式

漫酱~ 2022/12/21 檢舉 我要評論

一直以來,宇宙對于我們來說,充滿著無限的好奇,但同時又感到熟悉而陌生。幾乎所有形容宇宙的詞匯中,無一不在說宇宙的無窮大。 那麼宇宙究竟是什麼樣子的呢?2009年5月14日由歐洲航天局研制的「普朗克」(Planck)望遠鏡,在法屬圭ɡuī亞那航天中心搭乘泰雷茲·阿萊尼亞航天公司研制阿里安-5火箭,按時到達指定軌道,并順利展開探測宇宙的拍攝工作。

經過15個月的拍攝, 終于在2010年7月的時候匯聚成了這張宇宙全景圖,這張橢圓形的宇宙全景圖,看上去其貌不揚,但是它的珍貴之處在于捕捉到宇宙微波背景輻射,輻射圖成功捕捉到宇宙大爆炸的遺留痕跡, 為人類勾畫出一張137億年前大爆炸后新生宇宙的藍圖

那麼在這張圖上,你知道銀河系在哪一個位置嗎?就在這張圖靠近左上方位置的一個小點。我們的 太陽系又處在銀河系的邊緣地帶。而地球在宇宙中又是那麼的渺小。在目前可觀測的宇宙中,就有成千上萬個星系,而太陽只是宇宙中億億億億顆恒星中的一個。

科學家推斷 太陽的年齡約為46億年,它還可以繼續燃燒約50億年。而我們宇宙誕生于137萬年前的一個奇點,從此就開啟了無限膨脹的過程,也就是說我們的宇宙已經有137億年的壽命,那麼宇宙有沒有生命終結的一天呢?宇宙又將會以何種方式消失呢?科學家勾畫出了4種宇宙毀滅的方式,今天我們就一起感受這4種宇宙毀滅的恐怖方式吧。

凍結與崩塌 

1929年,現代著名的物理學家阿爾伯特·愛因斯坦, 曾表示自己一生事業中最大的錯誤就是堅持宇宙是靜止的觀點。他發出這樣的感嘆的主要原因是, 在同年美國天文學家埃德溫·哈勃發現了宇宙膨脹的確鑿證據。

然而在1917年,愛因斯坦就預言了宇宙處在膨脹或收縮狀態中,由于沒有找到相關的證據,愛因斯坦還是堅持了宇宙是靜止的傳統觀念。 埃德溫·哈勃所發現的宇宙膨脹證據,就是來自遙遠星系光線的紅移與它們的距離成正比。這條定律是哈勃和米爾頓·修默生在接近十年的觀測之后,于1929年首次公式化的,也被稱為哈勃定律。

這是哈勃定律的公式 Vf = Hc x D。哈勃定律被認為是在擴展空間范例上的第一個觀察依據。依照哈勃定律,如果說宇宙一直在膨脹,那麼它以前肯定就比現在要小。由此科學家推斷,宇宙在最初的時候,是一個小到讓人難以置信的東西。并將其稱為奇點,奇點是時空無限彎曲的那一個點。

奇點可以是宇宙大爆炸之前宇宙所存在的形式,由此宇宙大爆炸理論誕生了。然后宇宙就開啟了超速的膨脹。時至今日,科學家也能夠在宇宙微博背景輻射中看到大爆炸的微小漣漪。那麼宇宙還會繼續膨脹嗎?又會以多快的速度膨脹呢?

宇宙內部被各種星云、星系、天體所填充著,我們暫且將這些物質稱為宇宙的填充物。在宇宙中填充物是什麼并不重要,重要的是能量。比如光和其他物質,在宇宙中,并不看重物質的種類,而是關注量的多少。簡單地說,宇宙中的填充物越多,那就意味著有著更多的吸引力。而 引力最大的作用,就是能夠將物質聚集到一起。就好比每一個天體的形成。 聚集成的物質越大,其引力就越大。如此就能減弱宇宙膨脹的速度。

這里有一個條件,就是 填充物的數量不超過宇宙膨脹的臨界點,那麼宇宙就會繼續膨脹下去。最終達到熱寂狀態,冰凍而亡。如果宇宙的填充物超過了膨脹的臨界點,那麼宇宙就會停止膨脹,轉而開始向內收縮,最終將會收縮成為宇宙大爆炸之前的那個臨界點。也可以把宇宙的收縮看做是宇宙大爆炸的反面。這種假說也被科學家稱之為「大崩塌」。

也就是說宇宙終結的方式除了膨脹假說之外,還有一個大崩塌假說。按照宇宙大爆炸理論,在大爆炸發生之后,隨著時間的推移,宇宙的膨脹速度將因為物質之間的引力作用而逐漸減慢,就像緩慢踩了剎車的汽車一樣。可是研究發現,宇宙膨脹的速度并沒隨著時間推移逐漸放緩,而是正在加速膨脹,這是什麼原因呢?

臨界狀態 

1998年,美國加州大學的高級科學家索爾皮爾姆特和和澳大利亞國立大學的天文學家布賴恩施密特兩人,分別領導兩個科研小組,通過觀測發現, 宇宙中那些較遠的星系正在以越來越快的速度遠離我們,簡單的說就是宇宙正在加速膨脹。仿佛一輛不斷踩油門的汽車,而不是像此前科學家所預測的那樣處于減速膨脹狀態。 然而宇宙中的正常物質和能量是無法使宇宙產生如此大的行為的。也就是說,驅使宇宙加速膨脹的是一種全新的能量,這種能量與其他物質能量都不同。科學家將其命名為暗能量。

在宇宙學中,暗能量是某些人的猜想, 指一種充溢空間的、具有負壓強的能量。按照相對論,這種負壓強在長距離類似于一種反引力。它和暗物質都不會吸收、反射或者輻射光,所以人類無法直接使用現有的技術進行觀測。

暗能量在宇宙中是均勻分布,和其他物質不同的是,不會因為引力而匯聚成更大的物體。暗物質在宇宙中大約占總物質的70%,值得注意的是,對于通常的能量,也就是我們常說的輻射、重子和冷暗物質的壓強都是非負的,也就是說,宇宙必定存在著一種未知的負壓物質主導大爆炸后的宇宙。

如果暗能量是驅動宇宙運動的一種能量的假說成立,那麼宇宙就會一直加速膨脹。也就是說宇宙大崩塌的可能幾乎不存在,但是隨著宇宙的膨脹,其體積逐漸增大,因而暗能量也將逐漸增大。最終,它會達到一個臨界點,使得宇宙最終處于大凍結。

但是「宇宙大撕裂」理論認為,暗能量將摧毀宇宙每個區域。科學家從當前數據中推斷出未來宇宙所遭遇的最壞結果是,167億年之后,宇宙將終結于一次暗能量的「宇宙大撕裂」。在宇宙終結之前的3290萬年前銀河系將產生引力崩潰。令人感到欣慰的消息是,世界末日在遙遠的167億年之后才會出現。所以不必過于擔心。

熱寂降臨 

除了以上描述的3種宇宙終結假說外,還有一種叫做熱寂的宇宙終結假說,什麼是熱寂呢?百科給出的解釋是:是猜想宇宙終極命運的一種假說。根據熱力學第二定律,作為一個「孤立」的系統, 宇宙的熵會隨著時間的流逝而增加,由有序向無序發展,當宇宙的熵達到最大值時,宇宙中的其他有效能量已經全數轉化為熱能,所有物質溫度達到熱平衡。什麼意思呢?就是說幾乎所有的事物,直接或間接的,都需要某種形式的溫度差。比如我們駕駛的汽車,是因為發動機內部比外部更熱,所以才能行駛,而人類的食物是依靠太陽和宇宙間的巨大溫差,才能有效成長。

而熱寂就是消除事物的內外溫度差,達到熱平衡。試想一下,太陽的溫度和宇宙的溫度,趨于平衡,地球上的動植物還有生長的可能嗎?同理, 宇宙一旦達到熱寂狀態,所有空間中的一切事物都將是同一溫度,這也就意味著,宇宙將停止一切活動。而此時宇宙中的每一顆星球都會消亡。彼時宇宙中的一切物質都將灰飛煙滅,最后就連物質消亡時,留下的寥寥無幾的粒子和輻射,也會在宇宙的膨脹下,迅速衰竭。而此時的宇宙一片死寂,到處都滿是寒冷,最終宇宙將在空寂的大凍結中進入終結狀態。

人類的退路

在前面我列舉了科學家推測的 大凍結、大崩塌、宇宙大撕裂、熱寂等4種宇宙終結的假說。雖然這些假說理論預測的發生時間基本都在百億年之后,但是并不妨礙我們去做另一種假設。假設人類能夠延續到宇宙終結的那一天,無論是人類還是其他物種,能夠生存下來嗎?當我們都認為不能生存下來的時候,科學家卻給出了不一樣的答案。

1979年,美國普林斯頓高等學術研究所的物理學家弗里曼·戴森,在他的一篇論文中,就探討過這個問題。他認為在宇宙終結時,物種可以通過自身的改造在宇宙大凍結中幸存,但是面對地獄般的宇宙大崩塌,生命似乎沒有生還的可能。不過他的這種慶幸的論斷,很快就讓他悲觀了起來。

自從暗能量假說的誕生,奠定了宇宙加速膨脹的理論基礎。 宇宙加速膨脹,也就意味著,很多的天體都會離我們遠去,也就是說,我們終將失去和大部分星系之間的聯系。而此時弗里曼·戴森在看待宇宙終結,人類是否幸存的問題上,表現得非常的悲觀,他表示,從長遠來看,這是一種非常令人悲催的情形。不過戴森還表示,人類作為單獨的個體,沒有任何的理由去為宇宙擔憂。

除了人類個體本身的壽命之外,那就是目前的研究成果,依然無法確定宇宙是否會這樣一直膨脹下去。同時對于宇宙加速膨脹的根本原因還不得而知。戴森還說 ,隨著宇宙的膨脹,會變得越來越大,這種加速最終會觸碰臨界狀態,最終減緩膨脹。如此一來人類還有機會。但是問題來了,要是宇宙膨脹沒有發生減速,那麼又會是什麼情形呢?

對于這個問題,一些物理學家給出了解決方案,那就是在實驗室里自己創造一個宇宙,然后自己跳進去。美國麻省理工學院的阿蘭·古斯,是研究這方面的專家,他認為依照目前的物理定律能否支撐這樣做法,若是可能的話,在實驗室創造宇宙的技術遠遠超出我們目前能夠預見的一切科技。如果所有的物理定律和技術都是支持的話,第一步就是創造出一種密度極高的物質,這個物質的密度要高到介于崩塌為黑洞的臨界點。然后迅速清空該區域內的其他物質,這樣能夠迫使此區域快速膨脹。

但是實際上,人類已經開創了一個全新的宇宙,隨著空間的膨脹,宇宙將會收縮,形成一個扭曲的空間氣泡,此時空間內部要比外部更大。也就是說新的宇宙誕生,也就自然地擺脫了宇宙的約束。不過這些都只是猜想,因為基于現在的認知水平,無法確定這樣做是否真的可行。

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