太阳会燃尽,恒星会死亡,黑洞会消失,科学家告诉我们,在熵增定律的支配下,宇宙将会走向毁灭。熵增定律是为热力学第二定律,它还有另一种表述,热量不会自发地由低温度物体传到高温物体。三大热力学定律是热力学的支柱,是现代物理学的支柱之一。

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宇宙为1的时候(宇宙起源从0到1至今是谜团,人类只能了解从1到N),物质极少极小,这些物质的标准熵极低,但宇宙又是突然大爆发出空前的能量。于是这些物质出现极速的熵增过程。从离子到原子,再到氢分子,氢分子再聚变。熵一直都在不停增加。氢相对于其他重元素,同样状态下,足够的低熵。注意,我们不知道宇宙最初能量的真正起源。至于引力和熵的关系是,引力产生力,力做功最后转化成了热量,从而带来熵增。

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因此,宇宙会终结于何种形式,目前有几种说法。其中一个是大冰冻即热寂,还有一个是大撕裂。这均要看将来宇宙膨胀规律是否会有改变。若膨胀持续进行,则就能够想象它将撕裂所有人类认知内的物质,分解成人类目前还未知的物质,这是大撕裂。

宇宙加速膨胀的事实,揭示出暗能量,即宇宙中存在一种越来越强的斥力。目前看来它在小尺度内还是不如引力、弱力、电磁力、强力作用强,但总有一天它会强大到连约束夸克的强相互作用力也不是它对手。

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另一种是,宇宙膨胀无法对抗近距离引力限制,星系得以保存,且持续远离对方,一切物质均将被黑洞吞并,最后就成了黑洞的集合,它们也会释放霍金辐射,最后都会蒸发掉。

蒸发也与真空中量子涨落有关,根据霍金的计算,越小的黑洞蒸发得越快。真空涨落会产生一对正反虚粒子。在黑洞边缘,可能出现二者正好分别位于视界面内外的情况,此时,视界内粒子无法跨过视界面与其相反粒子湮灭,使界外粒子得以实化。其表现上相当于黑洞向外辐射粒子。

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热寂可以理解为向天上扔一块石头(速度超过第二宇宙速度),虽然永远不会掉下来,但它远离地球的速度会越来越慢。大撕裂可以看成石头上还装了燃料永远不会耗尽的火箭发动机,离开地球的速度越来越快。

考虑时间无限的情形,最终结果可能是一样的——宇宙中所有结构都会遭到破坏,包括星球解体、原子甚至核子都会分解为更基本的粒子。但大撕裂要快得多,因为暗能量斥力在持续增加。

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而热寂模型下,并不存在什么斥力,宇宙结构的消失主要靠热力学第二定律的主导,已经形成的约束结构,例如分子原子之类的解体则仅仅靠概率极低的量子效应,这个过程极其缓慢。其实,即使没有暗能量,没有大撕裂,在热寂宇宙模型下,宇宙中的各种结构最后也会解体,最终结果和大撕裂一样,但速度要慢很多。解体的原因是各种量子效应,例如质子衰变等。

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现在各种迹象表明宇宙一直在加速膨胀,那基本上就是大撕裂先来了,最后一个黑洞蒸发完要1x10^100年,而理论上大撕裂再过五百亿年就会发生,比热寂早。孤立系统熵增不可逆,用以解释宇宙终末的理论,可是对于人类自己来说基本上没有意义。

就算撕裂、热寂,那也是很久之后的事情,在那之前人类或许灭亡,或许文明升维,跳出这个多元宇宙体系,太阳都还有四十亿年光照时间呢,给人类文明四十亿年时间,能发展成什么样子还不知道呢,说不定二十亿年就够了。

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