简介:据报道,一个国际研究团队近日发表论文称,他们从暗物质和暗能量的角度分析后得出结论,宇宙的寿命至少还有1
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据报道,一个国际研究团队近日发表论文称,他们从暗物质和暗能量的角度分析后得出结论,宇宙的寿命至少还有1400亿年。目前,宇宙起源已经有公认的理论,认为宇宙起源于约138亿年前的大爆炸,随后开始膨胀演化。但关于宇宙如何走向终结,理论假说却多种多样。
“大撕裂”假说
暗能量不断增加使宇宙分崩离析
说起宇宙的空间结构,陈云介绍,其包括平直、闭合和开放3种可能性,可以分别类比于平面、球面和马鞍面。而暗能量则是宇宙中均匀弥漫的一种克服物质(包括普通物质和暗物质)所产生引力的“负引力”。暗能量的性质通常用它的状态方程(就是压强与密度之比)来刻画。不同的暗能量模型下暗能量的状态方程不同。有些模型下暗能量的状态方程是不随时间变化的常数,而这个常数可能等于-1,也可能大于或小于-1;还有些模型下暗能量状态方程是随时间变化的,就是说状态方程可能由大于-1随时间演变为小于-1,也有可能由小于-1变为大于-1。暗能量状态方程等于-1时它的密度是不随时间演化的常数,大于-1时密度会随着时间的增加而减小,而小于-1时密度会随着时间的增加而增大。
由此,陈云表示,“大撕裂”假说认为如果暗能量是状态方程小于-1的“幽灵暗能量”,那么它的密度就会随着时间增加而增加,从而导致宇宙膨胀的速度越来越快,那么随着宇宙的不断膨胀,宇宙中的所有物质(甚至时空本身)最终都会被逐渐撕碎,瓦解为不受束缚的基本粒子和辐射。
暗能量的确是宇宙间最神秘、最丰富的能量形式之一,约占宇宙68.3%的质能,但物理学家真的对它了解不多。上世纪90年代发现暗能量之前,物理学家认为因大爆炸而产生的宇宙膨胀正在减缓甚至停止。此后,通过对超新星的观测,天体物理学家们才意识到其实宇宙膨胀正在加速,并且有研究人员对110亿年前形成的星系进行测绘,发现宇宙正以过山车的速度膨胀。
“大冻结”假说
宇宙温度趋近绝对零度生命不复存在
另一种比较典型的宇宙终结假说就是“大冻结”了。
陈云指出,“大冻结”也被称为“热寂”(heat death)。这种假说认为宇宙最终会演化到一种没有热力学自由能的状态,也就是说宇宙达到一种热力学平衡(即具有最大熵)的状态,同时宇宙温度也趋近(但并未达到)绝对零度,从而任何宏观物理过程和生命都不复存在。在暗能量存在的情况下,不管宇宙空间几何结构是什么样的,“大冻结”都有可能发生。就算没有暗能量,如果宇宙空间几何结构是平直或开放的,“大冻结”也可能出现。
“大冻结”假说认为在宇宙年龄为1万亿至100万亿年期间恒星会正常形成,但随后恒星形成所需的气体逐渐被消耗殆尽,从而使恒星停止发光,整个宇宙将逐渐陷入黑暗之中,随后黑洞将主导整个宇宙, 但是接下来黑洞自身也会因为霍金辐射(指来自黑洞的光和粒子辐射)而消失,然而再接下来宇宙是一直处于这种“大冻结”的状态,还是走向其他状态,还不得而知。
陈云说:“由于暗能量的本质属性尚且不知,因此,宇宙未来的命运可能是‘大撕裂’,也可能是‘大冻结’,同时也有可能是先发生‘大冻结’再进入‘大撕裂’。”
“大坍缩”假说
宇宙膨胀速度不断变慢从而发生坍缩
一些科学家认为,如果宇宙内的物质随着时间推移不断减少,大坍缩便会出现,导致引力成为占据支配地位的力。引力导致宇宙收缩,其结果是恒星、星系和行星相互撞击,宇宙发生塌陷,这就是“大坍缩”假说。理论物理学家表示,宇宙内的一些区域已开始塌陷,这种塌陷将最终吞噬宇宙其他区域。
“此外,关于宇宙终结还有‘大吞噬’假说,我认为是没有科学依据的纯假想。”陈云说,“大吞噬”假说认为宇宙中的黑洞会逐渐吞噬掉所有天体和物质,并发生大黑洞吞噬小黑洞,最终整个宇宙只剩下一个超级大黑洞。这种假想不可信的理由很多,其中最主要的有3条:一黑洞只会吞噬掉进它视界内的物质,视界外的物质是不会被吞噬掉的;二黑洞并不是只进不出的,比如,星系中心的黑洞在吞噬物质的过程中,通常也会产生沿转轴方向向外的喷流,喷出来的物质又为产生新的恒星和星系提供了原料;三在暗能量主导的时期,由于暗能量的负压作用,相距较远的黑洞是不会发生碰撞的,也就是不会出现互相吞噬的情况。、
正如有人说:“我不想知道我是怎么来的,我就想知道我是怎么没的。”对于宇宙究竟会怎么走向终结,科学家们苦苦探寻,提出了“大坍缩”“大撕裂”“大冻结”“大吞噬”等各种假说。
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