关于宇宙的起源,科学界的主流观点认为,宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。有始便有终,人终有一死,死亡不仅仅是生命才存在的特有现象,万物都有终结,太阳在几十亿年后会走向死亡,宇宙终有一天也会死亡。
那宇宙究竟会以什么方式结束呢?宇宙未来的命运将会走向何方?
关于这个问题,科学家现在已经有了初步的答案,普遍认为宇宙的终极命运将会是以下三种方式中的其中一种。
大坍缩、大撕裂、大冻结,宇宙或许会以其中一种方式结束
宇宙的终极命运是现代物理学研究的最重要的问题之一,根据科学家的分析,宇宙未来会走向何方,主要取决于暗能量及宇宙的空间几何结构,并由此诞生了三大假说:大撕裂、大冻结和大坍缩。
关于宇宙的空间几何结构,科学家认为存在三种可能性:平坦、闭合和开放,分别类比于平面、球面和马鞍面。
学过广义相对论的都知道,有质量的物质能够弯曲时空,影响时空的几何结构。研究发现,宇宙中占比最多的物质不是由原子构成的普通物质,而是暗能量和暗物质。根据质能方程,质量和能量本质上没有区别,是物质存在的不同形式。若以质能总量来计算,目前已知宇宙中暗物质约占24%,暗能量约占71%,普通物质约占5%。
暗物质究竟由什么粒子构成,目前不得而知,但这种物质不参与电磁相互作用,也就是说我们通过电磁波看不见它。不过,普通物质和暗物质都能够产生引力。
至于暗能量,就更加神秘了,这种物质我们肉眼不可见,但它却在宇宙中均匀弥漫分布,是一种带有负引力性质的物质。引力能让两个物体相互吸引靠近,而这种负引力则具有斥力属性,在宇宙大爆炸138亿年之后,宇宙还在加速膨胀,就是源于暗能量的作用。
关于暗能量的性质,科学家们通常用压强与密度之比的状态方程来刻画。现阶段,不同暗能量模型下的暗能量状态方程不同,有些模型下状态方程是不随时间变化的,而有些模型下状态方程是随时间变化的。
1,大撕裂假说
科学家认为,如果暗能量的密度随着时间的增加而增加,它将使宇宙的膨胀速度越来越快,最终宇宙中的所有物质甚至时空本身都会被逐渐撕裂,最终只剩下不受束缚的基本粒子和辐射。
“大撕裂”之所以排第一,就是因为宇宙现在受暗能量的影响正在加速膨胀。探测器发回的数据显示,距离每增加326万光年,宇宙空间中那些遥远星系远离我们的速度大约就会增加“74公里每秒”。
而在上世纪90年代发现暗能量之前,物理学家们普遍认为因大爆炸而产生的宇宙膨胀正在减缓甚至停止。不过后来通过对数量众多的超新星的观测,科学家终于发现宇宙膨胀其实正在加速。而且,相对于以往的膨胀速度,宇宙现在正以过山车式的速度膨胀。研究显示,这种加速膨胀的过程大约始于50亿年前。
2,大冻结假说
大冻结也被称为“热寂”,在这种状态下,宇宙温度趋近绝对零度(零下273.15摄氏度),生命都将不复存在,宇宙中的万物将停止运转,整个宇宙将陷入一片黑暗。
该理论认为,宇宙应该是一个孤立封闭的系统,由于宇宙中的熵(系统的无序程度)一直在增加,宇宙最终会演化到一种热力学平衡的状态。此时,宇宙中的熵达到了最大值。当熵达到它的最大值时,宇宙中的所有能量将均匀地分布在整个宇宙空间内,同时宇宙温度也趋近(但并不能达到)绝对零度。在这种极端低温条件下,万物的运动变化几乎趋于静止,生命自然也就不存在了。
由于暗能量的性质尚不明确,宇宙未来可能是先发生大冻结,再进入大撕裂;亦或是进入其中一种命运。
3,大坍缩假说
前面说到宇宙正在加速膨胀,部分科学家认为,如果暗能量的密度会随着时间的增加而减小,未来引力将成为占据支配地位的力量,那么宇宙将会停止膨胀并收缩,最终导致星系乃至万物开始坍塌,收缩到一个很小的空间范围内。
然而在坍缩之后又将发生什么?科学家们推测出了其中一种可能,认为随着宇宙不断的坍缩,甚至是加速坍缩,宇宙很有可能会回到它的初始状态,并再一次发生大爆炸。
如果宇宙真的会以这种方式结束,那么或许正应验了很多人的想法,人死后会回归大自然,成为新生命的养料,宇宙也会在“大爆炸”和“大坍缩”之间循环往复。
不过,目前的观测数据并不支持“大坍缩”假说。
其它假说
除了上面所说的三种假说,关于宇宙的终极命运,比较著名的还有"大吞噬’假说。
该理论认为,宇宙中的黑洞会逐渐吞噬掉宇宙中的一切,并且大黑洞不断吞噬小黑洞,最终整个宇宙就只剩下一个大黑洞,或者说整个宇宙成为了一个超级黑洞。
不过,这种假说我认为根本不可能发生。因为黑洞不是贪吃蛇,它不会在宇宙空间中到处乱跑,它只会吞噬掉进它视界内的物质,黑洞周围的物质只要距离它足够远,且围绕着它运转的速度较快,就不会掉进去。况且,黑洞并不是只进不出的,而且现在宇宙正在加速膨胀,相距较远的两个黑洞,根本不可能出现互相吞噬的情况,别说吞噬万物了。
总结
说了这么多,这些都只是假说,我们也不必太为宇宙的终极命运担心,毕竟人类进入文明社会才不到1万年,科学发展还很有限,对宇宙的认知也很有限。就算是最有可能的大撕裂,科学家们也不敢完全确定。
对于宇宙的寿命,在2018年的时候,一个国际研究团队发表论文称,通过对暗物质和暗能量的分析后得出结论,宇宙可能会一直膨胀下去,宇宙的寿命至少还有1400亿年。
这么长的时间,如果人类的发展能够持续下去,不灭绝、不倒退,究竟能够进入到什么水平的科技文明呢?简直不可想象。如果只有一个宇宙,那么人类不管如何发展,最终都抵挡不住大趋势。扭转宇宙的命运,我们或许办不到,但如果真的存在其它宇宙,或许未来的人类能够通过某种技术手段到达那里,以延续人类文明的火种。