大爆炸後,宇宙實際一直處於坍縮之中?
根據廣義相對論,大爆炸發生前,宇宙處於高度濃縮狀態,密度無限大,溫度無限高,時空曲率無限小。大爆炸的瞬間,宇宙所有的能量都釋放出來,那一刻宇宙的能量是最大的,之後能量開始轉化成基本粒子,溫度逐漸降低後,開始形成質子、中子,質子、中子又和電子結合在一起,形成原子,然後是氣體雲、恆星、星系,這就是我們熟知的宇宙大爆炸模型。科學家們認為,到目前為止,我們的宇宙仍然處於加速膨脹之中,今後的歸宿大致有兩種可能,一種是無限膨脹下去,一種是大坍縮,最後歸於奇點,開始又一輪的大爆炸。
實際上宇宙的坍縮早已開始,從大爆炸的那一刻起,宇宙就已經處於坍縮狀態了。根據質能守恆定律,宇宙中的總能量和總質量是不會減少的,在爆炸那一刻沒有物質,實際上整個宇宙中充滿的全是能量,然後開始生成各種有質量的粒子,這時候可以認為能量坍縮成基本粒子。基本粒子生成原子,原子生成氣體雲,直到出現第一代恆星、星系,物質逐漸聚集在一起,這就是一個標準的坍縮過程。
第一代恆星消耗完燃料後,成為超新星爆發,噴射出氣體和少部分重元素,氣體可能重新聚集起來形成下一代恆星,而重元素(約佔2%)會形成行星,圍繞在恆星周圍運行,實際上這也是一個爆發和坍縮的過程。在這個過程中,能量進一步減少,物質進一步增多(主要指重元素,輕元素仍可看成是參與進一步爆發坍縮循環的能量)。
宇宙的能量通過這種循環不斷轉化為質量,一些恆星死亡後直接坍縮成白矮星和中子星,另一些則成為黑洞,由於黑洞壽命極長,最後所有的質量都會坍縮進黑洞嗎?
黑洞最後會如何演化呢?如果黑洞之間的引力足夠強大,也許黑洞會互相合并,最後坍縮成一個奇點,另一次宇宙大爆炸重新開始。如果黑洞不斷離散,終會在漫長的時間後完全蒸發,整個宇宙沐浴在低能量的輻射和粒子間,煙消雲散。
有人說,這不是違反了質能守恆定律了嗎?輻射和粒子依然存在,只是不能再有效地聚集在一起,空間距離上更加稀疏,當然不算違反了。
想想看,組成你身體的物質最終將布滿整個宇宙,而且是一個不知膨脹到十的多少次方光年的宇宙,那都不叫太空葬了,那叫宇宙葬!
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