本文參與了《大科學》系列叢書賽。
一天,男人抬頭一看,發現一片星空。
自從那一天以來,人類在宇宙中就充滿了嚮往,古人用眼睛和簡單的觀星工具描繪各種關於恆星的傳說;在現代,他們用各種科學儀器探索宇宙的過去和未來。
最初的紀,顧名思義,是宇宙誕生後的第一個紀元。
因為宇宙大爆炸產生大量能量,第一次看起來很輕,各種物質混合在一起,在短時間內,各種天體,超質量黑洞和原始黑洞都是宇宙最初的「引力定律」。
由於原來的紀宇宙,物質和能量非常集中,各種天體的活動也非常激烈,在短時間內結束生命,產生劇烈爆炸,犧牲自己讓各種物質擴散開來!
在最初的紀中,宇宙誕生於火涅槃中,在充滿能量和物質的混沌中,宇宙充滿了無限的可能性。
恆星紀:活在當下
在紀開始的時候,宇宙中誕生了第一批黑洞和恆星。
當第一批恆星結束時,第二批宇宙恆星出現在一片碎片中,宇宙正式進入動態恆星紀,在這個時代,宇宙的物質和能量都很遙遠,天體的反應速度大大降低,穩定的恆星為生命提供了良好的環境,有機物開始出現。
恆星想要體驗活力嗎?恭喜你,人類出現在宇宙的恆星紀中,也被稱為「人類紀」。
人類在宇宙中的出現使地球發生了巨大的變化,然而對於宇宙來說,人類只是滄海一粟,不能對宇宙產生重大影響。
地球並不總是人類的家園,地球承載生命能力的關鍵是穩定的全球磁場和合適的恆星太陽。然而隨著時間的推移,地球內核將逐漸冷卻,導致核心內流動的金屬凝結,如果沒有液態金屬的流動,地球將失去磁場,如果沒有磁場,地球大氣層將在短時間內被太陽風剝離,地球將變成火星那樣的貧瘠星球。
幾十億年前,火星的核心沒有冷卻下來,火星可能就像地球一樣,甚至更適合生命的繁衍!
地核的溫度是由放射性元素提供的,這些元素的衰變非常緩慢,科學家無法確定地核何時會冷卻。
然而在地核冷卻之前,在50億年之後,太陽將到達其生命的終點,太陽將擴展並演化為紅巨星,地球的海洋將蒸發,而生物將消失,最後被太陽吞噬。
也許那時,人類可以模仿《流浪地球》,把地球推出木星,尋找其他合適的恆星,或者繼續住在……旁邊紅巨星旁邊
簡併紀:回到沉默
作為宇宙中的恆星,太陽將經歷生與死,消耗所有能量,最終成為白矮星。宇宙中所有的恆星都是無法逃脫,當最後一個恆星死亡時,宇宙進入簡併紀。
在簡併紀中,宇宙充滿了恆星-白矮星,中子星,黑洞。這是一個安靜的宇宙,生命要在這樣的宇宙中健康地生活是非常困難的。
如果人類能繼續退化紀,他們只能在宇宙中找到剩下的恆星,或者生活在白矮星附近,白矮星會發出非常微弱的光,如果人類想要獲得足夠的能量,他們需要非常接近白矮星,同時,他們也會受到強烈的輻射,直到白矮星變成黑矮星。
黑矮星是恆星消耗了所有能量。
白矮星發出恆星最後的的能量,最終變成一個沒有亮度和溫度的黑矮星。黑矮星是一種模擬天體,之前,宇宙還很年輕,沒有黑矮星。
白矮星和中子星消耗所有能量,最終宇宙將完全被黑洞佔據。
黑洞紀:死亡於寒冰
宇宙中的物質最終將是無法逃脫黑洞,宇宙最終將被整合到黑洞紀。
整個宇宙中沒有其他天體,也沒有生命繁衍的環境,所有的天體系統都是由黑洞組成的,超級質量黑洞在中心,小質量黑洞四處移動。
幾萬億年後,黑洞開始合併,大質量黑洞的合併將產生影響整個宇宙的引力波。不幸的是,黑洞不是永世長存,霍金輻射表明黑洞也有壽命。
在真空環境中,虛擬粒子和反粒子將不斷產生,這兩個粒子成對出現並相互碰撞。
這種現象也存在於黑洞附近,但如果其中一個粒子可能會落入黑洞,另一個粒子將留在外界,成為一個能量粒子逃逸,這個能量來自黑洞。
也就是說,黑洞在長時間沒有輔助材料的情況下,將以粒子輻射的形式逐漸失去能量,這個過程很長,但最終宇宙中的黑洞會一個個消失。
霍金輻射將逐漸加速隨著時間的推移,最終黑洞將在爆炸中完全蒸發,這將是宇宙之光最後的!
虛無:未知
宇宙中最後一個黑洞的消失使宇宙正式進入「空態」。
沒有任何光和溫度,宇宙將無限接近絕對零度,然而在這片空白中,存在著未知的「巨人」——暗物質和暗能量。
這是一個完全超出之前人類認知範圍的問題,但也是推斷宇宙發展,特別是神秘暗能量的重要依據。
自從宇宙誕生以來,暗能量提供了一種完全不同於重力排斥的力。
暗能量的斥力加速了宇宙的膨脹,正是這種膨脹使宇宙最終回歸虛無。暗能量真的是永恆不變?
如果在宇宙的盡頭,暗能量突然發生變化,提供相反的力,那麼宇宙將迅速收縮和崩塌,宇宙將介於大爆炸和大坍縮周而復始之間,我們可能經歷過多個宇宙周期。
宇宙的盡頭不是繁榮,而是死亡,事實上宇宙的一生中的大部分時間是寂靜和寒冷的,只剩下很短的生命時間。
宇宙中的生命,要逃避宇宙的命運,必須真正了解宇宙的真相,也許將來有一天,人類可以創造創造一個更適合生存的宇宙!
參考內容:
圖1,圖2,圖3,圖10來源nASa。
圖4 ~圖九,來自popularscience。