科普天文：宇宙死亡的三種方式

科技 07-10

宇宙終將死亡。但為何？又是如何？以及宇宙會就此永遠死亡嗎？還有，我們是怎麼知道的？

首先，宇宙正在膨脹，應該說不只是膨脹，宇宙正在加速膨脹。原因就是：暗能量。科學家認為暗能量是一種奇異現象，它充斥於整個宇宙之中。一直到1998年，我們終於了解到宇宙就像一個拋向天空的小球。球向上飛行，但總是會在某個時間再次落下，但宇宙的膨脹速度實際上是在加速，就像把小球丟向空中，然後看著它飛走，然後越飛越快。

宇宙大爆炸被認為是目前宇宙的起點

那加速度究竟來自何處？這個嘛，我們不知道，但我們叫他「暗能量」。愛因斯坦首先意識其存在，但他後來認為暗能量不可信，現在的天文學家認為它的存在可能性很高。問題是，它是個理論，而我們實際上也並不知道暗能量的性質。

不過，有多種理論來闡述了宇宙可能的三種大結局。

第一種：「大撕裂（Big Rip）」。

自誕生起，宇宙從未停止膨脹。而基於某種未知的原因，膨脹所產生的空間在各處平均分配著。由於星系之間的空間膨脹，所以它們的距離越來越遠。雖然而在星系內的空間也在膨脹，但是引力的強度依然足夠來維持星系的完整。

大撕裂使一切都不復存在

然而，在大撕裂模型中，空間膨脹的速度變得極端的快速，空間的膨脹快到引力再也無法抵銷它的效果，結果就是「大撕裂」。首先，像星系一樣的大型結構遭到撕裂，這是因為單個物體之間的空間的快速膨脹。接著，諸如黑洞、恆星和行星等大型天體的死亡，因為它們的引力再也沒能力將它們聚在一起，所以它們分解成其組成物質。最後，空間膨脹的速度會超過光速。然後原子會被其影響而無法形成化學鍵。

當膨脹速度超越光速，宇宙中的任何粒子，將再也無法產生任何交互作用。宇宙將分解成無數的孤立粒子，它們在這個奇異、沒有時間的宇宙中接觸不到任何東西。嗯...而你說你很孤單寂寞？！

第二種：「熱寂（Heat Death）」或「冷寂（Big Freeze）」。

簡單來說，熱寂和大撕裂的不同處在於：在熱寂中大多物質會維持其完整性，並且會耗費很長但有限的時間轉變成放射物，而同時，宇宙也會永遠的膨脹下去。這是怎麼回事呢？

我們得先談談熱力學中「熵」的概念，所有系統總是傾向於變成熵值最高的形態（即熵增原理）。就像一杯咖啡一樣，雖然在一開始時，存在著不同的溫度區域，但隨時間過去，它的溫度總會降下來直至均相。這點也同樣適用於宇宙。

宇宙可能消亡於無盡的冷寂之中

所以，當宇宙變的越來越大時，物質會慢慢的衰變與分散。在未來某時，數代的恆星凋亡後，而所有可以用於形成恆星的氣體雲耗盡後，宇宙將開始轉入黑暗。最後一代恆星將會死亡；黑洞也將慢慢的縮小，在數萬億年後最終蒸發殆盡（這個現象是由霍金輻射引起）。在黑洞蒸發殆盡後，宇宙中僅會殘存少量的光子與輕粒子。在那些粒子也衰變之後，所有宇宙中的活動終會止息於此，熵值達到最大值，宇宙也永遠死去。

除非...理論上，有種現象可能發生，在一段無限長的時間過後，熵值可能會自發地減少，並引發一個被稱為「量子隧穿（quantum tunneling）」的效應，而再一次出現大爆炸（Big Bang）。

宇宙全貌

第三種：「大擠壓（Big Crunch）」和「大反彈（Big Bounce）」。

這個是所有結局中讓人開心的一個。如果暗能量比我們所想像的要少，或如果暗能量會隨著時間減少，引力將會再次主宰宇宙。在萬億年內，宇宙的膨脹速率將會減速，甚至停止。在那以後，一切都會倒轉。隨著宇宙變得越來越小，星系會彼此慢慢融合。由於較小的宇宙也意味著較高溫的宇宙，溫度會在宇宙各處同時升高。

在大擠壓發生千年前，背景輻射會變得比大多數恆星表面的溫度都高，這也意味著它們會被從外往內加溫。在大擠壓發生幾分鐘前，原子核會被撕裂，超大質量黑洞會在不久後吞噬一切。最後，所有的黑洞會融合成一個究極黑洞（supermassive mega-black hole），它擁有整個宇宙的質量。而在大擠壓前幾秒，它會吞噬整個宇宙，甚至吞噬掉它自己。