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并最终抵达热寂状态
并最终抵达热寂状态
* 来源 :http://www.la-maison.com.cn * 作者 : * 发表时间 : 2017-11-08 08:43

随后在1929年,美国天文学家埃德温哈勃发现了宇宙的确正在膨胀的证据。获悉这一情况之后,爱因斯坦改变了自己的观点,并将自己此前对静态宇宙理论的坚持称为我职业生涯中最大的错误。

相对论预言,作为一个整体,宇宙必定正处于膨胀或收缩的状态下,而不可能保持相同大小。爱因斯坦是在1917年意识到这一点的,在当时他完全无法接受这样的结果,以至于认为一定是自己的理论哪里出错了。

举例来说,你的小汽车之所以能够在路上开动,这是因为你的车子的引擎内部温度要比外部更高。你使用的家用计算机需要依赖你家附近的发电厂提供能源,而那座电 厂的工作基础可能是烧水使之沸腾并用水蒸气驱动发电机组。另外,你需要吃东西来维持生命,而你之所以会有食物可吃,还要感谢太阳与宇宙其他区域之间存在的温度差。

然而地球也仅仅是太阳系中的行星之一,太阳也只是银河系中数千亿颗恒星之一,而在我们可以观测的宇宙之中,还有着数以千亿计的其他星系。所有这一切的命运将会是什么?宇宙会终结吗?

依照我们目前的科学认识水平甚至还无力去探讨这一切为何会如此,我们甚至还无法断言宇宙是否将会迎来一个确定的突然终结或是缓慢的消亡。但按照目前我们对于物理学的最佳理解,宇宙最终将会有几种不同的结局,但它们无一例外都将是灾难性的。物理学同时也给出了我们该如何做,或许就可以逃脱灭亡(注意,仅仅是或许)的一些线索。

我们对于宇宙终结的第一个线索来自热力学,也就是对热的研究。热力学就像是个一脸狰狞的物理学传道士,沿着街道行走,手上拿着一张大大的海报,上面写着:热寂就要降临。但尽管从名字上听起来非常恐怖,但它的实际意义并非是说我们将会被活活烧死,这里的热寂更多指代的是热力差的消亡。

据英国广播公司网站报道,对于本文以下将要叙述的内容请保持镇定:我们的地球注定将会毁灭。但如果你幸灾乐祸,那么还有一个消息,那就是你可能还需要等上一段时间,比如60亿年在那之后,膨胀为红巨星的太阳将吞噬整个地球。

于是他们决定开展一次宇宙大调查,目的是查明宇宙中究竟含有多少充填物。这项研究的结果却发现我们宇宙中充填物的量奇怪的恰好位于临界点的附近,这就让我们宇宙的未来命运变得捉摸不定。

那么如果宇宙的确正处于膨胀之中,那么在此之前宇宙一定要比现在更小。这一想法催生了宇宙大爆炸学说的出现。该理论认为宇宙最初是从某种极端微小的开端肇始 的,随后发生了难以置信的快速膨胀。甚至在今天我们仍然能够在微波波段的背景辐射中目睹宇宙大爆炸留下的余晖,这是一种均匀的电磁波信号,分布在宇宙 的所有方向上。

只要这些充填物的量没有多到超过某个临界点,那么我们宇宙将会继续膨胀,并最终抵达热寂状态,在大冻结中迎来死亡。但如果宇宙中充填物的数量超过了临界值水平,那么宇宙的膨胀就将不断减速并最后停滞。随后,宇宙开始出现收缩,变得越来越小,温度不断上升,密度不断加大。最终,宇宙迎来终极压缩的命运与大爆炸的情景相反,这种情况被人们称作大塌缩。

相对论指出物质和能量会弯曲时空。这种时空与质能之间的关系就像是舞台与在它上面表演的演员,只是在这里舞台延伸到了整个宇宙。而根据爱因斯坦的想法,宇宙中的物质将决定宇宙本身的最终命运。

然而,一旦宇宙抵达热寂状态,宇宙中任何区域,一切事物都将是同一个温度。这就意味着宇宙中任何有趣的事物都将不复存在。所有的恒星都将死亡,几乎所有的物质都已经衰变分解,最终整个宇宙中将只剩下稀疏分布的均匀的粒子与辐射汤。甚至连这宇宙汤中的能量也将最终随着宇宙的膨胀而被彻底稀释掉,使其温度降到只比绝对零度超出一点点的水平上就在这大冻结中,整个宇宙陷入一片死寂:均匀而彻底的寒冷,死寂,空旷。

实际上,在19世纪初物理学家们最初发展出热力学理论时,人们曾经一度认为这样的热寂理论似乎就是我们的宇宙唯一确定的宿命。但在大约100年前,爱因斯坦提出的广义相对论却指出,宇宙将面临远比这更加狂暴的命运。

于是,我们所在宇宙的命运完全取决于一个非常简单的问题的答案:宇宙将会继续膨胀吗?这种膨胀有多快?对于一个包含大量常规充填物的宇宙,如物质和光,那么这个问题的答案就取决于这些充填物的量有多少。更多的充填物就意味着更加强大的引力,而这会将一切往回拉,从而导致宇宙的膨胀减速。

大冻结还是大塌缩?

热寂就要降临

这听上去似乎并没有什么大不了的,但实际上这样的前景甚至要比将我们直接烧死更加糟糕。这是因为我们生活中的几乎任何事物都需要仰赖于某种程度温差的存在,不管是直接的还是间接的。

在20世纪的大部分时间里,天体物理学家们无法判断这两种可能情景中究竟哪一种才是真实情况。我们究竟将迎来何种终极命运?大冻结还是大塌缩?冰还是火?

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