【未解之谜】盘点宇宙的终极命运 只有一种人可以逃脱

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大家好,我是扶摇,欢迎和我一起探索未解之谜。

关于宇宙的起源,科学界的各种理论众说纷纭。当前接受度最高、最主流的理论就是宇宙大爆炸模型(Big Bang),就是在大约138亿年前,宇宙从一个奇点爆炸,不断膨胀,逐渐形成了我们今天看到的这个宇宙。

不过,相对于宇宙的演化历史,其实人们更关心的估计是:宇宙的未来会怎么样?有科学家表示,宇宙“很快”就要开始从膨胀转为收缩了!那么这对于我们、对于这个宇宙来说,意味着什么呢?宇宙坍塌?时光逆流?世界末日?

今天就让我们来盘点一下宇宙未来的几种可能性。在这之前,我们先梳理下人类对宇宙状态的认识。

神秘力量推动宇宙加速膨胀

在美国天文学家埃德温‧哈勃(Edwin Powell Hubble)发现宇宙正在膨胀之前,包括爱因斯坦和牛顿这样的科学界大牛在内,很多人都是宇宙稳定学说的支持者,即宇宙的空间不会扩张或缩小。爱因斯坦甚至在发现广义相对论显示出宇宙是不稳定的时候,在公式中特意加入了一个“宇宙学常数项”,以此来保证宇宙是静态的。

然而1929年,哈勃通过观测发现,以地球为中心,四面八方的星体都在远离地球,而且离地球越远的星体,远离的速度越快,这显示出宇宙正在膨胀。很快,宇宙膨胀学说确定了它在天文学界的霸主地位,连爱因斯坦也曾懊恼地表示,给广义相对论公式加宇宙学常数项,是他一生犯过的最大的错误。

不过,在之后的数十年中,对于宇宙到底是以什么方式膨胀,又成为科学界争论的新论题。占据主流地位的说法是,由于重力的影响,宇宙正在以逐步放缓的方式膨胀,就是虽然还在一直膨胀,但是速度越来越慢。

光有理论不行啊,还得有观测的实际证据。于是有两个国际组织“超新星宇宙学计划(Supernova Cosmology Project)”和“高红移超新星搜索队(High-z Supernova Search Team)”准备通过对Ia型超新星进行观测和计算来确定宇宙膨胀速度。

为什么大家都看中了这个Ia型超新星呢?我们曾经介绍过,Ia型超新星是双恒星系统中白矮星走完生命进程之后发生的爆炸事件,这是一个极其猛烈、非常明亮的宇宙事件,它发出的光的强度可以媲美100亿颗太阳。所以啊,越亮,观测得越清楚,计算起来当然也就越准确呀。

其实,这两个国际组织在开始工作时,心心念念的是想证明宇宙正在减速膨胀的。谁知道,观测结果令他们非常惊讶。1998年1月9日,“超新星宇宙学计划”小组在美国天文学学会举办的会议上宣布:我们的宇宙正在加速膨胀。

哎?会不会搞错了?人们震惊之余,也心存疑惑。然而,两个月后,“高红移超新星搜索队”也公布他们的观测资料,结论也同样是:宇宙正在加速膨胀。

科学界困惑无比,这宇宙间到底存在着什么神秘力量,竟然能超越引力的作用,硬是让宇宙越跑越快?其实就是到今天,科学家也还是没有整明白这个问题,但是他们给这股力量取了一个名字“暗能量”。

而宇宙未来的可能性之一,就与这股“暗能量”有关,人们称之为“大撕裂”(Big Rip)。

宇宙未来之“大撕裂”

科学家们认为,宇宙中存在着神秘的“暗能量”,它均匀地散布在宇宙之中,大约占整个宇宙质能的68.3%。而暗能量也可能存在有不同的类型,而最可怕的一种类型被成为“幻影能量”(Phantom energy)。

“幻影能量”拥有负能量,而且随着时间的增加不断增加,密度也会越来越大。换句话说,推动宇宙加速膨胀的力量越来越大,最终这“幻影能量”会带动宇宙中的物质,从星系到恒星系统,再到微观粒子,甚至是时空本身,在宇宙加速膨胀中逐渐被撕裂、瓦解,直到粒子间距无限增大。

如果宇宙走到“大撕裂”这一步,简而言之就是毁灭了。不过,科学家基于当前的理论,认为就算“暗能量”是“幻影能量”,要发生大撕裂还有数千亿年,所以大家不用太担心。

那么如果“暗能量”不是“幻影能量”,那么人类是不是就可以高枕无忧,享受永久的安宁呢?科学家表示,其实只要宇宙一直膨胀,那就是个麻烦事儿啊,虽然不会产生“大撕裂”,但是宇宙会走向“大冻结”(Big Chill),也叫热寂(heat death)。

宇宙未来之“大冻结”

那么“大冻结”或者说“热寂”又是一种什么情况呢?

这个宇宙终极命运的假说认为,由于宇宙不断地膨胀,星系间的距离将会持续增加。在大约1千亿年至1兆年期间之内,宇宙中的恒星还是可以正常形成和演化,但随着恒星间距离越来越远,加上恒星演化所需的气体逐渐被消耗殆尽,于是恒星将停止发光发热,当最后一颗恒星的燃料用完之后,整个宇宙将陷入黑暗之中。

这时黑洞将成为宇宙的主宰,吞噬掉周围的一切物质,并彼此碰撞合并。不过,这还没有完,黑洞也会因为放出霍金辐射而慢慢消失,宇宙的温度也会不断地下降,最终达到绝对零度,也就是摄氏零下273.15度,整个宇宙将一片寂寥,没有任何活动,没有任何生命。

科学家表示,在“暗能量”存在的状态下,无论宇宙空间是一种什么结构,“大冻结”都是有可能发生的。就算没有“暗能量”的存在,如果宇宙的结构是平直或是开放状态,那么“大冻结”也会同样发生。

不过说到这里,科学家们也很贴心地告诉大家,不要对这个问题太担心。因为按照他们的推算,宇宙在走到“大冻结”这一步的很久很久之前,地球就会因为太阳膨胀成红巨星而被吞噬。所以,在担心“大冻结”之前,人类更需要考虑的是,如何躲过被太阳吞噬的劫难。

这两种宇宙的未来都是基于宇宙一直膨胀这个假说的,然而就如同我们在节目最开始说的,近几年有科学家发现,宇宙似乎并不会一直膨胀下去。

宇宙收缩

2022年,一篇发表在美国国家科学院院刊(PNAS)的研究认为,宇宙“很快”就要停止膨胀了。

文章把宇宙膨胀的过程比作一辆经历红灯后起步的汽车,司机一脚深踩油门,但是后来在某个时候放松了一些。这导致宇宙在一开始膨胀速度是最快的,但是后期加速度逐渐变小。在这个情形下,最终宇宙膨胀的加速度将会消失,到了某个时间点,宇宙的膨胀趋于稳定,再后来它膨胀速度开始减慢,最终将停止膨胀,并开始收缩。

这份新研究通过一个名为“暗能量驱动慢收缩CDM模型”(QDSCCDM),计算出宇宙将在1亿年后停止膨胀,这在动不动就数以百亿年、千亿年来计算的宇宙时间尺度中来说,确实是“很快”了。而从这个平衡状态到宇宙收缩,大概还要再经历1亿年。

那么,宇宙收缩对于我们来说意味着什么呢?科学家说,意味着宇宙的最终结局可能是“大坍缩”(Big Crunch)。这个听名字,就给人一种不祥的感觉啊。

宇宙未来之“大坍缩”

“大坍缩”理论认为,宇宙在引力的作用下收缩,曾经膨胀出去的时空,都将被收回来。星系、恒星会越来越近,并且相互发生碰撞,宇宙将越来越拥挤。

哎,在这种情况下,那些曾经距离地球很远的外星人星球,是不是就更容易发现了?外星人最终要现身了吧?

不好意思,思维发散了下,咱们继续关注宇宙的宏观情况。随着恒星不断地融合,宇宙中的热量也会释放得越来越多,宇宙也会越来越热。而伴随着恒星爆炸,宇宙中也会充满黑洞,这些黑洞会将周围的一切物质吸走,包括其它的黑洞。这样黑洞也在陆续合并,宇宙最终会形成一个巨大的黑洞,把整个宇宙拉到一个热、小、密度极高的点上。这个是不是听起来有点耳熟?没错,这个点就是“宇宙大爆炸”理论中的奇点。

“大坍缩”理论认为,宇宙将最终在大爆炸中完结它的一生,而随着大爆炸,又开创了一个新的宇宙。而这种现象可能永远这样周而复始地重复下去。

看到这里,大家是不是有些沮丧?因为按照科学家的分析预测,看来无论宇宙是膨胀也好,收缩也好,其最终都是消亡,只是形式不同而已。就如同人有“生、老、病、死”一般,这个宇宙也需要遵循“成、住、坏、灭”的规律。

其实,中国道家一直有种说法,称人体是一个小宇宙,那意思就是说,人体的内部结构和运行原理和宇宙是一样的。

仔细想想,还真是有很多可以类比的地方。比如,人的生命产生的那一刻就宛如宇宙新生,之后人不断长大,就好似宇宙在膨胀。人到了一定年龄就开始衰老,走下坡路,这时对应的宇宙也是走上消亡之路。人体无时无刻不在进行着新陈代谢,而宇宙中也一直在发生星体的爆炸与诞生。

人们一直在探索着宇宙的奥秘,但是越研究发现人类了解得越少,虽然提出了很多理论模型,但是似乎哪个都无法说清宇宙的真相。其实这也不难理解,因为如果我们所处的大宇宙,对应着某个“人体”,而我们的星系,或者说一定范围内的小宇宙,只是这个“人体”中某个细胞,那我们如何能有足够的智慧窥探整个“人体”呢?就如同盲人摸象,如果没办法跳脱整个体系,以上帝视角来观察,估计永远也看不到真相。

但是大家也不用那么悲观,你看,道家不是点破了“人体是个小宇宙”这个秘密了吗?佛家也早早就通过“三千大千世界”的学说指出了宇宙的浩瀚,儒家的“天人合一”思想也提供了另一个视角来看待人与自然万物。中国古代的修行人讲究“走出三界、跳出五行”,这是不是就是获得上帝视角,甚至脱离宇宙终极命运的方式?

好啦,今天脑洞就和大家开到这里,那么大家有什么奇思妙想呢,也欢迎留言和我们分析。未解之谜,我是扶摇,我们下期再见咯。

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责任编辑:李梅#

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