宇宙最後的結果是不是死亡?
宇宙最後的結果是不是死亡?
我的回答就是三個字:不知道!原因就是我們目前還不理解暗能量的性質!
根據目前天文學觀測和理論研究的結果,我們的宇宙的演化歷史相對比較清楚了,如下圖所示,從大爆炸開始經歷了初始的暴脹,隨後大部分時間(約80-90億年)都是在做減速膨脹,直到距今大約50億年前開始做加速膨脹。
產生最初大爆炸以及驅動暴脹階段的物理機制目前還不是很清楚,有很多不同的理論模型,都有待於未來進一步的觀測和理論研究進行檢驗。但是,大爆炸結束之後的減速膨脹的原因就是宇宙中有物質,物質之間的引力使得宇宙的膨脹逐漸變慢,而物質主要是由暗物質組成的,比普通會發光的物質多了6-7倍,但是目前還不清楚暗物質到底是什麼。
如果宇宙中只有物質的話,那麼宇宙的膨脹就會越來越慢,但是天文學家1998年發現,宇宙最近的膨脹卻是越來越快,說明目前主導宇宙膨脹的不是物質,而是會產生排斥力的一種新能量,被稱為暗能量,它目前佔據宇宙中的總物質和能量的大約70%。但是我們也不知道暗能量的本質到底是什麼。由於暗能量主導了現在宇宙的膨脹,那麼它的性質就決定了宇宙未來的命運,如下圖所示:
不同的暗能量,會導致宇宙的未來有幾種截然不同的可能性:
1)宇宙未來會收縮變成一個奇點(再塌縮),然後再膨脹;
2)宇宙會一直膨脹下去,經過無窮長的時間膨脹速度終於變成零,宇宙就靜止了(臨界膨脹);
3)宇宙會一直膨脹下去,經過無窮長的時間變成勻速膨脹(滑行膨脹);
4)宇宙會一直保持加速膨脹(加速膨脹),在極端的情況下甚至會導致每一個星系、恆星、行星、甚至組成我們的分子和原子都會被撕開(大撕裂)!
上面的第一種和最後一種情況是兩種截然不同的極端情況,我們都可以說這個宇宙死亡了,但是到底那種情況會發生,目前我們真的不知道。至少需要通過天文觀測和理論研究搞清楚暗能量的本質之後,我們才有可能搞明白。
當然也有其他的(所謂非主流的)宇宙學模型給出其他的可能性(比如無始無終的循環宇宙模型),我在這裡就不介紹了。所有這些模型都是科學理論,是基於天文觀測和物理學理論所建立的,正確與否取決於未來的觀測檢驗,都和哲學、玄學、宗教或者其它的學說無關。
還有另外一個可能性,不管宇宙整體的演化如何進行,但是如果宇宙中的所有物質最終都會落入黑洞,那麼我們這個宇宙也就等於走向了滅亡。不過這就是另外一個問題了(也是嚴肅的科學問題,當然也和哲學、玄學、宗教或者其它的學說無關),目前也還沒有確切的答案。
作者:張雙南 原載於 科學公園(scipark)
作者簡介
張雙南,中國科學院高能物理研究所研究員和粒子天體物理重點實驗室主任、中國科學院大學教授、國家天文台兼職研究員和空間科學部首席科學家、新疆天文台兼職研究員、國防科技大學兼職教授。入選國家基金委傑青、教育部長江特聘教授、國家「千人計劃」。獲得趙九章優秀中青年科學獎、義大利Ferrara大學「哥白尼科學家獎」。研究領域為黑洞、中子星、宇宙學和空間天文。
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