宇宙是长生不老吗?

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  差别的宗教在宇宙死灭的时间和体例那个问题上观点差别,它们之间有着很大的不合。有的宗教警示世人,宇宙的消亡尽在面前,启迪录上所讲的惊天动地的大扑灭必然会发作,功人将遭到最严苛的审讯。还有一些宗教则教诲人们,天堂即未来临,平和平和平静的天堂末将代替我们如今所处的恶劣而无常的世界。

  而有些东方宗教则倾向于认为,世界是一个因果轮回的过程,我们都处于轮回之中,那个世界的消亡预示着另一个世界的重生。

关于宇宙死灭的时间和空间,宗教的不合如斯之大,那么现代科学又是若何对待宇宙的末结呢?

热力学第二定律在无情地削弱宇宙的组织,使宇宙进进混沌。

  物理学家向人类展现了一种极其令人沮丧的前景:宇宙一定沿着不成逆转的标的目的消亡下往,走向一种热力学平衡形态,即到达更大的无序形态,然后令人感应有趣的事就再也不会发作了,那就是“热死”。

几乎没有物理学家对热力学第二定律的有效性提出思疑,因为对整个物理学来说,它是一个根本的定律。

  第二定律付与了那个世界的时间不合错误称性,将过往和将来区别开来。违背热力学第二定律就等于将时间倒转。

我们很猎奇,把宇宙驱向更大的无序的末结形态的灾难事实具有什么性量,第二定律并没有对此停止讲述。在过往的30年里,现代天文学得到高速开展,从一些细节上详尽阐明那些最末将要扑灭宇宙的复杂组织的事务已然具有可能性。

  并且,我们也有可能详尽阐明我们四周世界的活动了。

就我们所处的宇宙区域而言,地球的命运是与太阳的命运息息相关的。地球上的生命依靠着阳光保存,任何对太阳现状的毁坏城市形成灾难。太阳一旦发作变故,地球就会遭到连累,人类将无处可往。任何改动太阳恒定的热输出的因素一旦呈现,就能突破地球懦弱的天气平衡,使我们进进灾难性的冰期。

  太阳系磁场与太阳风(即来自太阳外表的不变的粒子流)相关,它的改变也可能带来同样的灾难性后果。假设地球四周的哪个恒星发作了爆炸,我们也会被迫陷进致命的辐射之中,寡行星的运行轨道也会因为某个黑洞穿过太阳系而发作改变。

即便地球能逃脱所有那一切令人失看的可能性,它也无法永久庇护现状,实正的“永久长存”。

  太阳所辐射出来的大量的能量,需要靠核燃料停止填补,而太阳的燃料储蓄是有限的,末有一天会干涸。天体物理学家估量,40亿〜50亿年后,太阳会耗尽燃料。宇宙如今的年龄是180亿年,而太阳的年龄已在45亿年,正处在昌盛的中年。

跟着燃料的削减,太阳会膨大起来,酿成天文学家所说的一种红巨星太阳的内核一边在困难地庇护能量消费,一边在继续不竭地收缩,那种趋向曲至发作了量子效应才会使它不变下来。

  在那个阶段,太阳可能会膨胀到足以淹没太阳四周的行星,地球的大气也被剥离,岩石熔化,以至汽化。从此之后,太阳会进进一个虚无缥渺的形态,效率不高的氦燃料核反响将代替如今非常充沛的氢燃料的核反响,氦燃料烧完之后,更重的、再更重的元素将会陆续燃烧。

当所有的燃料消耗殆尽时,太阳就是由铁一类的较重的元素构成的了。

  那时,核聚变不会再释放能量。原子核的最不变的形态就是铁。根据热力学第二定律,一切系统都逃求到达其最不变的形态。在那一阶段,太阳的中心温度会稳步上升到接近10亿摄氏度。太阳内部外向的压力将削弱下往,引力在燃料耗尽之后将占据收配地位。太阳将起头在本身的重压下收缩,猛烈挤压其内部的物量,其物量的密度将高达每立方厘米100万克。

  太阳在燃尽收缩后将会变得跟地球一样的大小,在亿年的岁月里渐渐地暗淡下往,最初冷却成为一个黑矮星。

恒星先是不不变,然后是燃料干涸、恒星倾圮,那一套同样反复的形式是在我们的星系以及所有其他星系之中都存在的。所有的恒星会相继烧完本身的核燃料,最初因为无法支持本身的重量,被引力摧垮。

有些恒星(如超新星)死得颇为壮看。超新星内核先通过触目惊心的塌缩,将本身炸成碎片,从而释放出浩荡的能量。那些突如其来的超新星爆炸之后,此中较轻的将酿成一些漂浮的碎片,凝聚在一块高度压缩的物量四周。在那高度压缩的物量之中,量量相当于太阳的物量能被压成一个曲径只要几英里的圆球。

  如许的物量重量是无法想象的浩荡,地球上所有大陆的重量加在一路都不如一调羹如许的物量重。以至是原子都无法承担如斯浩荡的重力。于是,原子被迫向里瓦解,酿成了一些地道的中子。天文学家们之所以熟悉中子星,是因为中星子在过往的超新星的爆炸碎片中时常被发现。

在面临引力浩荡无比的力量的情状下,较重的死星以至不克不及够通过酿成中子星的体例来不变本身。它们会加速收缩,最初酿成可怕的黑洞。

宇宙学家爱德华•哈里森用形象生动的语言描述了宇宙迟缓衰亡的过程:

所有的恒星都将像即将燃尽的蜡烛一样逐步黯然下往,然后相继熄灭。

  在空间的深处,几浩瀚无比的天体城邦和星系,带着灿烂的汗青笔录缓缓地死往。在成百亿年的岁月里,宇宙会越来越暗中。

物理系统在摸索更高形态的过程中开垦了一些奇异的路子。我们星系的组织最末会跟着我们所在的星系中恒星的燃尽而起头崩溃。太阳之类的恒星若要燃尽,得需要几十亿年的时间,而在那段时间里,星际气体中将会不竭产生新的恒星。

  固然太阳灭亡所花的时间比力小的恒星走向灭亡所花的时间可能要小几千倍,然而,锁闭在恒星之中的有序的能量最末仍是以辐射的形式杂乱无章地漫衍到宇宙中往,我们所在的星系不成制止地将会暗淡、冷却下往,其他的星系也会遭到类似的命运。

那些已经灭亡的恒星仍会有大量的活动,但其活动的时间标准大大增加了。

  燃尽的恒星仍留有残骸在星系中飘游,它们经常会发作碰碰。任何恒星以及其他物量城市被碰着的黑洞淹没。并且,假设像某些天文学家所认为的那样,我们的星系的中心有一个大黑洞,那么,那个黑洞将会越变越大。那是因为引力辐射是空间的波纹,那些波纹会令一切大量量物体的轨道能量衰竭下往。

  而黑洞会放射出来大量的引力辐射,它们会使恒星的轨道渐渐地颓坏。在极长的时间里,星系中心会聚集越来越多的恒星残骸,那些残骸最末将被那永不知饱的黑洞淹没。有些死星假设可以幸运地碰上了其他的恒星,那么它将逃离那种厄运。那是因为它们被那些恒星碰出星系,成为星系之间一望无际的空间中的孤单的遨游者。

然而,就算那些死星、某些气体和尘埃可以逃脱死于黑洞的厄运,也是白搭无功的,因为那种逃脱只是暂时的。假设大同一论是准确的,那么,在宇宙中飘荡的那些核物量就是不不变的,大约1032年之后,它们的核物量就会蒸发清洁。中子和量子酿成正电子、电子,正电子和电子又进而彼此湮灭,并埋没任何其他再生的电子。

  一切固体物量就如许合成了。宇宙的现实膨胀速度决定了那种大残杀的最末成果。假设实是像有人估量的那样膨胀得较快,那么,电子和正电子就会被快速膨胀的宇宙扯开,它们就无法相碰,因而也就不会发作完全的湮灭,一些粒子将会残存在宇宙中。那些湮灭的粒子则产生伽马辐射,伽马辐射自己也跟着宇宙的膨胀而迟缓地削弱。

  除此之外,还有大爆炸残留下来的中微子和热辐射。固然它们相互间的降温速度有所差别,但是所有那些工具城市逐步冷却下来,温度跌向绝对零度。辐射比物量(电子和正电子)冷却得慢。因而,虽然辐射和物量都走向绝对零度,它们的温差也逐步减小,但是,它们之间老是存在必然的温差,而那温差原则上讲是能用做自在能量的来源的。

  我们相信,在必然限度之内,热死现象永久不会发作。那是因为虽然高度衰竭的宇宙的已接近其更大值,但却从未到达其更大值。

电子和正电子的湮灭会跟着宇宙膨胀速度的放慢而愈加随便发作。然而,电子和正电子彼此扑灭并不是是单纯的偶尔碰碰的成果。它们可以构成一些被称做电子对的“原子”是因为电磁力使电子被吸引到正电子那里。

  计算展现,在1071年之后,因为宇宙的迟缓膨胀,大部门粒子城市成为电子对,但电子对那种原子其实是令人骇怪,竟有万万亿光年那么大!那些粒子围绕着相互迟缓地扭转,它们运动1厘米要花100万年的时间。电子对是不不变的,它们发射的很低能的光子会十分迟缓地损坏它们的浩荡轨道。

  10116年之后,大部门电子对将会瓦解,所有的粒子将发作接触,浩荡的湮灭将会立即发作。每个电子在电子对的轨道崩坏的过程中,城市对“原子”将放射出很多于1022个光子,使大大地增大。

黑洞也并不是不断静行不动。黑洞从严厉意义上来说其实不黑,反而借助热辐射不断散发出幽暗的光。

  一个量量跟太阳一样大的黑洞,温度才只要绝对温度的零上一百亿分之一度,几乎低得同情,而超等黑洞的温度更低。黑洞会通过吸收热量来增大致积。只要宇宙的布景温度高于它们的温度,它就会通过吸收热量而十分迟缓地继续增大。当黑洞与其他物体或其他黑洞相碰时,仍然会呈现一些活动,黑洞的扭转会跟着黑洞自旋的消耗逐步慢下来。

  但是,当宇宙的布景温度最初降到黑洞的温度以下时,便会产生最为猛烈的改变。

假设黑洞的温度高于四周情况,就会缺失热量,能量也会随之缺失。能量的缺失将会使黑洞收缩。而黑洞收缩又会使温度略微增高,使能量辐射加速。于是,黑洞便起头走向无法按捺的蒸发过程。

  黑洞的收缩速度在极长的时间段内会不断向上攀升,最初,大约颠末10108年之后,那些起初比良多星系加在一路还重的黑洞将会蒸发得干清洁净,荡然无存。

如今,黑洞的灭亡其实不被人们所知,但黑洞似乎有可能缩得极小,变得很热,于是起头创造物量。在那一阶段,黑洞只能存活几十亿年。

  最初,黑洞很可能爆炸,酿成一些伽马射线,消逝得无影无踪。

上述那些研究展现,我们如今所看到的那个充满生命力、浩瀚无际的宇宙将会变得荒寂黯然、毫无生气。虽然宇宙消亡所需时间长得让我们无法想象,但是,毫无疑问,我们目前所看到、感触感染到的一切都必定要消逝,只留下那暗中、冷冷、萧条的空间,此中的物量密度越来越低,只要几个零散的中微子和光子,以及很少的其他工具。

  那个排场让良多科学家觉得非常沮丧。

然而,宇宙还有另一种下场。我们是在假设宇宙会不断膨胀下往的前提下才得出上述让人沮丧的结论的。那个假设其实不确实。人们已知,因为引力继续地按捺星系别离,从而宇宙的膨胀速度不断在稳步地降低。有些天文学家认为,宇宙的膨胀有一天会停下来。

  至于现实情状能否如斯,要由宇宙引力的大小来定,而物量的密度是决定宇宙引力的大小的因素。想要估量总体的物量密度几乎是不成能的,因为宇宙物量包罗看不见的物量(如中微子和黑洞)以及看不见的能量(如引力波)。

假设宇宙的膨胀实的停下来了,宇宙也不会连结静行。

  宇宙会起头收缩,其收缩运动是其膨胀阶段的时间映像。宇宙的收缩速度在一起头的时候,是迟缓的,但几百亿年之后,收缩的速度就会加快。各星系如今是相互飞离,那时就会起头彼此靠近,并且以越来越快的速度靠近。无法想象的大灾难就会发作在宇宙的收缩阶段。

当宇宙缩至现有大小的1%时,温度在收缩效应的刺激下会高到水的沸点,地球(假若太阳在做困兽犹斗时地球有幸不死)将会变得无法栖身。

  那时,星系会跟着各空间靠在一路,相互合成,看察者无法对它们停止区分。宇宙若进一步收缩,温度还会进一步进步,那时,天空自己会酿成火热的火炉,恒星在那白热化的空间之中也会起头沸腾,然后爆炸。

那时,一切事务的历程城市加快。所有的构造城市崩溃,它们的原子也四分五裂。

  在短短几千年的时间里,敏捷增高的温度将原子核自己也击成碎片。那时,事务的时间标准将小得匪夷所思。宇宙先是在几分钟的时间里收缩一些,然后又在几秒钟,又在几微秒钟里收缩良多。宇宙的收缩被累加的引力酿成了失控的向内爆炸。那就是所谓的“大倾圮”。

那时的宇宙间隔灭亡就只要几微秒的时间。

  大倾圮就像倒转的大爆炸。核粒子团结成夸克,所有的亚核粒子在短暂的时间里都被创造了出来,但是,整个宇宙霎时缩得比一个原子还小,于是,时空自己也合成了。

假设宇宙是天主设想的,它就肯定因为必然的目标而存在。假设那目标永久也无法实现,天主就会设想失败。

  假设目标实现了,宇宙陆续存鄙人往也是毫无意义的。无论若何,我们至少晓得,宇宙将有一个末结。

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