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宇宙的最終命運:走向死亡?

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【新三才首發】宇宙的最終命運在很大程度上取決於一個未知值:Ω,是整個宇宙中物質和能量密度的度量。如果Ω大於1,則時空將像巨大球體的表面一樣「封閉」。如果沒有暗能量,那麼這樣的宇宙將停止擴張,而開始收縮,最終在被稱為「大危機」的事件中自身崩潰。如果宇宙是封閉的,但有是暗能量,球形宇宙將永遠膨脹。

或者,如果Ω小於1,則空間的幾何形狀將像鞍形表面一樣「開放」。在這種情況下,它的最終命運是「大冰點」,然後是「大裂口」:首先,宇宙的向外加速會將星系和恆星撕裂,使所有物質變得冰冷而孤獨。接下來,加速度將增長得如此之強,以至於壓倒了將原子束縛在一起的力的作用,一切都將被撕裂。

如果Ω等於1,則宇宙將是平坦的,像無限平面一樣在所有方向上延伸。如果沒有暗能量,那麼這樣一個平面的宇宙將永遠膨脹,但是會以不斷減速的速度接近靜止狀態。如果有暗能量,那麼扁平的宇宙最終將經歷失控的膨脹,從而導致大爆炸。天文學家保羅·薩特(Paul Sutter)在2015年12月發表的論文中詳細討論了這一事實,無論它如何發揮作用,宇宙都將死去。

薩特說人們無法通過觀察夜空來意識到這一點,但是最終的黑暗已經開始消散。恆星出現在宇宙舞台上的時間很早,早於130億年前。這場偉大的戲劇僅僅幾億年。然而,宇宙的膨脹稀釋了其中的一切,大約100億年前,擴張達到了臨界點。高峰恆星形成的時代已經過去,我們目前正處於恆星出生率在下降的期間。

同時,暗淡的暗能量正在使宇宙膨脹加速,使星系彼此撕裂的速度快於光速,最後超出了與鄰居星球的任何可能聯繫的範圍,甚至超出了他們的可見度。嬰兒宇宙是熱和光的生物,但遠古時代的宇宙將是昏暗,寒冷的物體。
在這個100萬億年的「星狀」時代結束時,宇宙將只剩下白矮星(有些冷卻到黑矮星)、中子星和黑洞,很多的黑洞。

但這還不是最終的結果。經過無數次引力相互作用後,行星將從其衰變系統中彈出,而星系本身也將失去凝聚力,我們在宇宙中的局部區域將是一個零散殘骸,昏暗的死星隨機散落,黑洞籠罩著深處。

如果有足夠的時間,宇宙將僅由輕粒子(電子、中微子及其類似物)、光子和黑洞組成。黑洞本身可能會通過霍金輻射而溶解,從而在黑洞衰變時短暫地照亮難以穿透的黑暗。在10^100(數學上稱為古戈爾,也就是英語googol)年後,宇宙就再也沒有宏觀的東西了,只剩一團稀薄的粒子和光子湯,它們散佈得很稀薄,幾乎沒有相互作用。這時的宇宙也就形同死去一般。

(編譯:王明真)

(責任編輯:姜啟明)

(文章來源:新三才首發)

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