宇宙可能存在的三种结局
只不过宇宙对于人类来说过于波澜壮阔,我们实在很难想象这样的宇宙会通过什么样的方式消逝,一些科学家提出了相应的理论,认为宇宙的结局要么坍缩要么热寂,亦或是在真空衰变中走向终结。
万物都有始有终,宇宙在奇点爆炸中诞生,也有一天会走向毁灭。只不过宇宙对于人类来说过于波澜壮阔,我们实在很难想象这样的宇宙会通过什么样的方式消逝,一些科学家提出了相应的理论,认为宇宙的结局要么坍缩要么热寂,亦或是在真空衰变中走向终结。宇宙热寂论认为,伴随着宇宙中高温不断向低温转移,最终宇宙中的热量会达到完美的平衡,不再有温差出现,处于熵增的极限。
这时的宇宙不再有新的恒星诞生,空间也不再扩张。
恒星接二连三的毁灭,留下的中子星和白矮星也会在时间中逐渐熄灭,就连宇宙中的幽灵“黑洞”也会因霍金辐射缓慢蒸发,直至完全消失。
热闹和闪耀的宇宙已经成为了过去,这里现在单调而平静,没有恒星发出的光也没有热量,只有漫天且永恒的黑暗。
这样的宇宙结局过于让人绝望,坍缩论似乎更易让人接受些。
我们都知道,宇宙起源于138亿年前的奇点爆炸,之后依靠爆炸的能量不断向外扩张,以抵抗自身的引力,宇宙就像一个缓缓被吹大的气球,其中的能量就是气球变大的动力,不过与气球不同的是,宇宙自身具有向内的万有引力。
随着能量的消耗,终有一天向外的扩张力会无法抵抗向内的万有引力,最终引发大挤压,使宇宙坍缩回奇点。
相较于前两种终结方式,科学家现在更关注真空衰变。
因为无论是热寂或坍缩,至少都还有百亿年的时间才会发生,然而真空可能随时都会发生,甚至有些科学家认为,宇宙的部分区域已经开始了衰变解体的过程。
宇宙在爆炸中诞生,诞生之初它经历了一系列激烈的相变,我们都知道,宇宙有四大基本作用力:引力,电磁力,强互作用力和弱互作用力,爱因斯坦用他的整个后半生试图把这四种力整合到一个模型中,最后并没有成功。
其实这四种力在宇宙诞生之初,是统一在一起的力,科学家们无法想象也无法描绘出这种宇宙终极作用力究竟是什么样子,不过他们知道,这种力的存在时间并不长。
随着宇宙逐渐膨胀冷却,引力首先从统一的力中分离了出来,强互作用力紧随其后,另外两种力也慢慢各自独立,科学家在现在的粒子加速器中可以通过粒子的碰撞,模拟出早期宇宙的环境。
在这种极高的能量下,甚至可以将电磁力和弱互作用力合二为一,或是还原它们的分离过程。
四大作用力分离之后,宇宙稳定而缓慢的发展,先后形成了原子核与原子,最后原子又结合形成分子,之后恒星诞生再毁灭,周而复始。
和宇宙最初的几微妙相比,宇宙之后的138亿年竟显得有些枯燥无味。
不过宇宙的稳定似乎只是一种假象,最初宇宙的每次“相变”都抹去原有的秩序,建立新的作用力和出现新的粒子,取代原有一切,我们不能肯定这种事不会再次发生,因为科学家发现,真空其实并不稳定。
真空并非真的空无一物。
在物理学的定义中,只要压强远小于105帕的气态空间都可以称为真空,真的没有任何物质的空间在宇宙中是不存在的,即便把实体都去掉,空间中依然又电磁波和光子等非物质粒子,把它们也去除后,空间仍残余着某些能量,我们称之为“真空能”。
要理解宇宙的稳定性,就要了解“相变”的含义:相变是指物体经历迅速而剧烈的转变。
比如水从液体变成气体,或是凝结成冰晶,这些过程就是相变,宇宙的最后一次相变在电磁力从弱核力分裂的时候。
探测宇宙稳定性最好的方法就是判断希格斯玻色子的质量,希格斯玻色子的质量之源是电子核夸克形成的基础,也就是说其他粒子在希格斯玻色子场形成惯性,然后才能具有质量,构筑大千世界,希格斯玻色子无处不在。
量子物理学认为,一个粒子的质量越大,它就越不稳定,因为大质量粒子容易衰变成氢粒子,所以如果希格斯玻色子的质量很小,它存在的时间就会很长,反之就会衰变成其他物质。
科学家观察到,现在希格斯玻色子处于稳定与不稳定之间,即“亚稳态,“它现在是稳定的,不过一旦某些情况发生了变化,它就会快速地衰变,引起宇宙的相变。
相变一旦开始,就会以光速向周围扩张,而相变过的区域物理学规律截然不同,那里已经不是我们了解的宇宙了,而世界和人类的存在都依赖于稳定的自然规律,这个原则被打破后,一切都会消失。
这种灾难不同于小行星撞地球或是太阳熄灭,因为前两者都可以乘坐宇宙飞船逃到其他星系,而真空衰变无处可逃。
不过这样的理论是建立在宇宙基本结构是粒子的基础上,假如宇宙的基本结构是一个个更微小颤动着的弦,一切都会截然不同。
在新研究中,研究人员认为在弦理论下,可以利用非局部效应把宇宙的相变消灭在萌芽状态,避免之后无法控制的扩张,非局部效应它听起来有点像量子纠缠,指的是时空的某处弦,可以即时的影响其他的弦,不管它们相距有多远。
在弦理论下,一旦时空中出现相变泡,非局部效应就会使泡的边缘趋于光滑,导致泡在微观尺度上破裂消散。
也就是说即便宇宙中的某处突然开始了相变,弦理论的这种效应也会阻止它威胁全宇宙,不过即便真的开始了相变,而弦理论又是错误的,我们也不用担心。
因为宇宙是如此之大,只要我们足够远,可能等人类灭绝了,衰变也没有到达太阳系。
★《布宫号》提醒您:民俗信仰仅供参考,请勿过度迷信!