打开网易新闻 查看更多图片

一直以来,宇宙对于我们来说,充满着无限的好奇,但同时又感到熟悉而陌生。几乎所有形容宇宙的词汇中,无一不在说宇宙的无穷大。那么宇宙究竟是什么样子的呢?2009年5月14日由欧洲航天局研制的"普朗克"(Planck)望远镜,在法属圭ɡuī亚那航天中心搭乘泰雷兹·阿莱尼亚航天公司研制阿里安-5火箭,按时到达指定轨道,并顺利展开探测宇宙的拍摄工作。

经过15个月的拍摄,终于在2010年7月的时候汇聚成了这张宇宙全景图,这张椭圆形的宇宙全景图,看上去其貌不扬,但是它的珍贵之处在于捕捉到宇宙微波背景辐射,辐射图成功捕捉到宇宙大爆炸的遗留痕迹,为人类勾画出一张137亿年前大爆炸后新生宇宙的蓝图

打开网易新闻 查看更多图片

那么在这张图上,你知道银河系在哪一个位置吗?就在这张图靠近左上方位置的一个小点。我们的太阳系又处在银河系的边缘地带。而地球在宇宙中又是那么的渺小。在目前可观测的宇宙中,就有成千上万个星系,而太阳只是宇宙中亿亿颗恒星中的一个。

科学家推断太阳的年龄约为46亿年,它还可以继续燃烧约50亿年。而我们宇宙诞生于137万年前的一个奇点,从此就开启了无限膨胀的过程,也就是说我们的宇宙已经有137亿年的寿命,那么宇宙有没有生命终结的一天呢?宇宙又将会以何种方式消逝呢?科学家勾划出了4种宇宙毁灭的方式,今天我们就一起感受这4种宇宙毁灭的恐怖方式吧。

冻结与崩塌

打开网易新闻 查看更多图片

1929年,现代著名的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦,曾表示自己一生事业中最大的错误就是坚持宇宙是静止的观点。他发出这样的感叹的主要原因是,在同年美国天文学家埃德温·哈勃发现了宇宙膨胀的确凿证据。

然而在1917年,爱因斯坦就预言了宇宙处在膨胀或收缩状态中,由于没有找到相关的证据,爱因斯坦还是坚持了宇宙是静止的传统观念。埃德温·哈勃所发现的宇宙膨胀证据,就是自遥远星系光线的红移与它们的距离成正比。这条定律是哈勃和米尔顿·修默生在接近十年的观测之后,于1929年首次公式化的,也被称为哈勃定律。

这是哈勃定律的公式Vf = Hc x D。哈勃定律被认为是在扩展空间范例上的第一个观察依据。依照哈勃定律,如果说宇宙一直在膨胀,那么它以前肯定就比现在要小。由此科学家推断,宇宙在最初的时候,是一个小到让人难以置信的东西。并将其称为奇点,奇点是时空无限弯曲的那一个点。

奇点可以说是宇宙大爆炸之前宇宙所存在的形式,由此宇宙大爆炸理论诞生了。然后宇宙就开始了超速的膨胀。时至今日,科学家也能够在宇宙微薄背景辐射中看到大爆炸的微小涟漪。那么宇宙还会继续膨胀吗?又会以多快的速度膨胀呢?

打开网易新闻 查看更多图片

宇宙内部被各种星云、星系、天体所填充着,我们暂且将这些物质称为宇宙的填充物。在宇宙中填充物是什么并不重要,重要的是能量。比如光和其他物质,在宇宙中,并不看重物质的种类,而是关注量的多少。简单地说,宇宙中的填充物越多,那就意味着有着更多的吸引力。而引力最大的作用,就是能够将物质聚集到一起。就好比每一个天体的形成。聚集成的物质越大,其引力就越大。如此就能减弱宇宙膨胀的速度。

这里有一个条件,就是填充物的数量不超过宇宙膨胀的临界点,那么宇宙就会继续膨胀下去。最终达到热寂状态,冰冻而死。至于什么是热寂,我将在后面做专题讲解。如果宇宙的填充物超过了膨胀的临界点,那么宇宙就会停止膨胀,转而开始向内收缩,最终将会收缩成为宇宙大爆炸之前的那个临界点。也可以把宇宙的收缩看作是宇宙大爆炸的反面。这种假说也被科学家称之为“大崩塌”。

也就是说宇宙终结的方式除了膨胀假说之外,还有一个大崩塌假说。按照宇宙大爆炸理论,在大爆炸发生之后,随着时间的推移,宇宙的膨胀速度将因为物质之间的引力作用而逐渐减慢,就像缓慢踩了刹车的汽车一样。可是研究发现,宇宙膨胀的速度并没随着时间推移逐渐放缓,而是正在加速膨胀,这是什么原因呢?

临界状态

1998年,美国加州大学的高级科学家索尔皮尔姆特和和澳大利亚国立大学的天文学家布赖恩施密特两人,分别领导两个科研小组,通过观测发现,宇宙中那些较远的星系正在以越来越快的速度远离我们,简单的说就是宇宙正在加速膨胀。仿佛一辆不断踩油门的汽车,而不是像此前科学家所预测的那样处于减速膨胀状态。 然而宇宙中的正常物质和能量是无法使宇宙产生如此大的行为的。也就是说,驱使宇宙加速膨胀的是一种全新的能量,这种能量与其他物质能量都不同。科学家将其命名为暗能量。百科给出的解释是,暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。

在宇宙学中,暗能量是某些人的猜想,指一种充溢空间的、具有负压强的能量。按照相对论,这种负压强在长距离类似于一种反引力。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。

暗能量在宇宙中是均匀分布,和其他物质不同的是,不会因为引力而汇聚成更大的物体。暗物质在宇宙中大约占总物质的70%,值得注意的是,对于通常的能量,也就是我们常说的辐射、重子和冷暗物质的压强都是非负的,也就是说,宇宙必定存在着一种未知的负压物质主导大爆炸后的宇宙。

如果暗能量是驱动宇宙运动的一种能量的假说成立,那么宇宙就会一直加速膨胀。也就是说宇宙大崩塌的可能几乎不存在,但是随着宇宙的膨胀,其体积逐渐增大,因而暗能量也将逐渐增大。最终,它会达到一个临界点,使得宇宙最终处于大冻结。

但是“宇宙大撕裂”理论认为,暗能量将摧毁宇宙每个区域。科学家从当前数据中推断出未来宇宙所遭遇的最坏结果是,167亿年之后,宇宙将终结于一次暗能量的“宇宙大撕裂”。在宇宙终结之前的3290万年前银河系将产生引力崩溃。令人感到欣慰的消息是,世界末日在遥远的167亿年之后才会出现。所以不必过于担心。

热寂降临

除了以上描述的3种宇宙终结假说外,还有一种叫做热寂的宇宙终结假说,什么是热寂呢?百科给出的解释是:是猜想宇宙终极命运的一种假说。根据热力学第二定律,作为一个“孤立”的系统,宇宙的熵会随着时间的流逝而增加,由有序向无序发展,当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能,所有物质温度达到热平衡。什么意思呢?就是说几乎所有的事物,直接或间接的,都需要某种形式的温度差。比如我们驾驶的汽车,是因为发动机内部比外部更热,所以才能行驶,而人类的食物是依靠太阳和宇宙间的巨大温差,才能有效成长。

而热寂就是消除事物的内外温度差,达到热平衡。试想一下,太阳的温度和宇宙的温度,趋于平衡,地球上的动植物还有生长的可能吗?同理,宇宙一旦达到热寂状态,所有空间中的一切事物都将是同一温度,这也就意味着,宇宙将停止一切活动。而此时宇宙中的每一颗星球都会消亡。彼时宇宙中的一切物质都将灰飞烟灭,最后就连物质消亡时,留下的寥寥无几的粒子和辐射,也会在宇宙的膨胀下,迅速衰竭。而此时的宇宙一片死寂,到处都满是寒冷,最终宇宙将在空寂的大冻结中进入终结状态。

人类的退路

在前面我列举了科学家推测的大冻结、大崩塌、宇宙大撕裂、热寂等4种宇宙终结的假说。虽然这些假说理论预测的发生时间基本都在百亿年之后,但是并不妨碍我们去做另一种假设。假设人类能够延续到宇宙终结的那一天,无论是人类还是其他物种,能够生存下来吗?当我们都认为能不能生存下来的时候,科学家却给出了不一样的答案。

1979年,美国普林斯顿高等学术研究所的物理学家弗里曼·戴森,在他的一篇论文中,就探讨过这个问题。他认为在宇宙终结时,物种可以通过自身的改造在宇宙大冻结中幸存,但是面对地狱般的宇宙大崩塌,生命似乎没有生还的可能。不过他的这种庆幸的论断,很快就让他悲观了起来。

自从暗能量假说的诞生,奠定了宇宙加速膨胀的理论基础。宇宙加速膨胀,也就意味着,很多的天体都会离我们远去,也就是说,我们终将失去和大部分星系之间的联系。而此时弗里曼·戴森在看待宇宙终结,人类是否幸存的问题上,表现得非常的悲观,他表示,从长远来看,这是一种非常令人悲催的情形。不过戴森还表示,人类作为单独的个体,没有任何的理由去为宇宙担忧。

除了人类个体本身的寿命之外,那就是目前的研究成果,依然无法确定宇宙是否会这样一直膨胀下去。同时对于宇宙加速膨胀的根本原因还不得而知。戴森还说,随着宇宙的膨胀,会变得越来越大,这种加速最终会触碰临界状态,最终减缓膨胀。如此一来人类还有机会。但是问题来了,要是宇宙膨胀没有发生减速,那么又会是什么情形呢?

对于这个问题,一些物理学家给出了解决方案,那就是在实验室里自己创造一个宇宙,然后自己跳进去。美国麻省理工学院的阿兰·古斯,是研究这方面的专家,他认为依照目前的物理定律能否支撑这样做法,若是可能的话,在实验室创造宇宙的技术远远超出我们目前能够预见的一切科技。如果所有的物理定律和技术都是支持的话,第一步就是创造出一种密度极高的物质,这个物质的密度要高到介于崩塌为黑洞的临界点。然后迅速清空该区域内的其他物质,这样能够迫使此区域快速膨胀。

但是实际上,人类已经开创了一个全新的宇宙,随着空间的膨胀,宇宙将会收缩,形成一个扭曲的空间气泡,此时空间内部要比外部更大。也就是说新的宇宙诞生,也就自然地摆脱了宇宙的约束。不过这些都只是猜想,因为基于现在的认知水平,无法确定这样做是否真的可行。最后夫人说,人类要想在宇宙终结时幸存下来,就要自己创造一个宇宙。那么我们现在的这个宇宙是不是也是被创造出来的呢?