宇宙是永恆的?
從古至今,無論是哪個古文明,都一個相同之處,那就是著重研究天文。這是因為天文涉及到曆法,說法了就和時間有關,也就和農業有關,古文明都是靠天吃飯。因此,天文是可以指導農業生產的。
起初的人們認為宇宙應該是永恆的,意思是說,從大尺度上看宇宙,宇宙就是不變的,以前什麼樣,現在就是什麼樣。之所以會有這樣的想法,其實怪不得古人。因為如果宇宙是在變化的,那隨著日積月累,應該是可以觀察得到的。事實上,古人並沒有觀察到什麼。所以,他們認為宇宙是永恆的也很自然。
宇宙在膨脹?
1905年,愛因斯坦基於當時已有的實驗和理論,提出了狹義相對論。到了1915年,愛因斯坦又提出了廣義相對論。在廣義相對論中,有一個著名的廣義相對論場方程。愛因斯坦就發現,這個方程預言了宇宙是膨脹的。但是,愛因斯坦認為這根本不可能,畢竟科學家並沒有觀測到這個現象,其次如果宇宙是膨脹,最終宇宙就會撕裂,這些都是和他的觀念相矛盾的。
為了讓場方程符合自己的觀念,愛因斯坦擅自在這個場方程添加了一個宇宙學常數,這個常數只需要進行合理的取值,宇宙就可以處於靜態,不會隨著時間的流逝而發生改變。
但是對於愛因斯坦這個做法,很多科學家是有不同的意見的。後來,哈勃在觀測銀河系外的星系時,就意外發現銀河系外的大多數星系都在遠離我們。
通過分析,我們可以發現,這些星系之所以遠離我們,是因為宇宙自身在膨脹。這種不膨脹不是邊緣在膨脹,而是整體性的膨脹。所以,大多數星系都在遠離我們,只有極其少的星系因為距離我們很近,引力佔據主導,才沒有遠離我們。
哈勃的發現實實在在地打了愛因斯坦的臉。據說愛因斯坦認為給場方程添加宇宙學常數是他一生當中最大的錯誤。
根據哈勃的發現,我們知道宇宙在膨脹,如果往回退,宇宙應該是有一個起點,我們還可以計算出宇宙的年齡。根據最近的觀測數據表明,宇宙大概是138億歲,而且宇宙在千分七的精度上,應該是平坦,這意味著,宇宙大概率是無限大的。
這也就是解釋了,為什麼我們感受不到宇宙在變化,如果我們把宇宙的138億年看成是一年,人類文明起源至今也不過10多秒種。人類的歷史對於宇宙來說只不過是一瞬間的事情而已,我們自然感受不到宇宙在變化。說白了,人類還是太渺小了。
宇宙的盡頭
那宇宙有沒有盡頭呢?
通過現有的理論分析,宇宙是有盡頭的,只不過我們是肯定等不到宇宙的盡頭。那宇宙的盡頭是咋樣的呢?
實際上,我們並不知道。但是我們知道無外乎就幾種可能性。具體來說是這樣的,科學家通過理論推導,可以知道宇宙的未來實際上和宇宙中的形狀、物質佔比有關。最終,他們利用宇宙的密度來描述宇宙的未來。他們提出了一個臨界密度,當密度大於臨界密度,宇宙會引力佔主導,如果密度小於臨界密度,那斥力就會主導。
其中如果是引力佔據了主導,那宇宙的宿命就是大擠壓,說白了就是宇宙收縮到一個點上。如果當時還有生物存在,那要麼被壓死,要麼被燙死。
有一些科學家認為,大擠壓的能量很大。因此,大擠壓的過程中,可能還會觸發再一次大爆炸,宇宙就是在這樣的不斷循環著。
如果斥力佔主導,那宇宙就會被撕裂,因此這種宇宙的終局被稱為大撕裂。在這種結局下,宇宙會溫度會急劇下降,然後最終連原子結構都會被撕碎。
除了大撕裂,科學家還提出了一種熱寂的說法。他們認為宇宙最終會達到一個熱平衡,意思是處處溫度都一樣,沒有熱量的傳遞,也就沒有信息的傳遞,宇宙就像一潭死水一樣。
因此,宇宙的終局要看到底是引力佔主導還是斥力佔主導。
而至於是引力還是斥力,其實還要看宇宙中是暗能量佔主導,還是暗物質和可見物質佔主導。這個比例其實是會變化的。如今來看,是暗能量佔主導,因此宇宙應該是大撕裂或者熱寂。
但未來到底會如何,沒有人知道。不僅如此,上文說到這些,實際上是根據目前的科學理論提出來的,未來會不會有新的發現和理論也很難說。所以,只能說,從目前的結果來看,宇宙應該是大撕裂或者熱寂。