根據宇宙大爆炸理論,我們宇宙會永遠膨脹下去嗎?

2020-12-04 艾伯史密斯

如果宇宙大爆炸理論正確,那麼根據現有的天文觀測數據,宇宙有較大可能會一直膨脹下去,具體結果取決了我們宇宙中暗能量壓強和暗能量密度之比,目前科學家還不知道準確的值。

宇宙從何而來?宇宙最終又將如何?

這是人類的終極問題之一,隨著科學的不斷發展,人類對宇宙的認識越加深入;比如在18世紀以前,人類以為太陽系就是宇宙的全部,到了19世紀,人類以為銀河系是宇宙的全部,而現在,我們知道可觀測宇宙也只是宇宙的一部分而已。

根據宇宙大爆炸理論的描述,我們宇宙誕生於138億年前,目前宇宙處於加速膨脹當中,關於宇宙未來的探討還存在爭議,如果宇宙大爆炸理論正確,那麼宇宙未來無非就三種情況:大撕裂、大坍縮和臨界膨脹。

關於宇宙膨脹的原因,主要是暗能量的作用,天文觀測數據表明,暗能量佔了宇宙總質量的68.3%,暗物質佔了26.8%,而組成星系的常規物質只佔了不到5%,其中暗能量對宇宙加速膨脹起了決定性作用。

美國物理學家羅伯特·卡德威爾,在現代天文學框架下提出宇宙大撕裂理論,該理論中給出一個宇宙狀態方程,該方程描述了我們宇宙從開始到終結的發展,其中的關鍵在於暗能量壓強和暗能量密度之比,既暗能量狀態參數ω=p/ρ。

暗能量是現代天文中,假設推動宇宙運動的一種能量,在大尺度上與萬有引力的作用相反,具有負壓強的性質,大撕裂理論認為:

(1)若ω<-1,暗能量密度將在未來無限增大,宇宙最終會走向大撕裂;

(2)若ω=-1,即暗能量壓強大小和密度相等,暗能量的效果與愛因斯坦假設的宇宙學常數Λ的作用相似,宇宙膨脹最終達到臨界值;

(3)當ω>-1時,宇宙最終會走向大坍縮;

而現有的天文觀測數據表明,我們宇宙的ω值在-1附近,而ω=-1是一個不穩定的狀態,所以我們宇宙的未來究竟如何還無法準確進行預測。

目前我們宇宙處於加速膨脹當中,有相關學者認為我們宇宙最終會走向大撕裂,並在95.4%的區間內計算出,宇宙未來進入大撕裂的時間下限為167億年,最佳擬合時間為1035億年。

數百億年或許對大多數人來說沒啥意義,大家最關心的還是明天是否會漲工資, 房價會不會降等等實際問題,但是總得有人去思考我們宇宙最深奧的問題,這也是人類的使命之一。

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  • 如果宇宙在膨脹,我們也在膨脹嗎?
    上個世紀最革命性的發現之一是,宇宙不是永遠靜止不變的,而是在不斷發展的過程中處於活躍狀態。大約138億年前,在熾熱的大爆炸的最早階段,我們可觀察到的宇宙還不到一個城市街區的大小,甚至可能只有足球那麼小。今天,它在各個方向上的延伸超過460億光年。
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    宇宙大爆炸理論雖然是科學家提出的一個猜想,但是在後來的不斷觀測研究探索中,科學家發現了越來越多的證據,能夠證明大爆炸理論的正確性。現在,宇宙大爆炸理論基本已經得到了科學界的普遍認可,而在大爆炸理論之下,另一個宇宙現象引起了科學家的高度重視,那就是膨脹理論。最初的宇宙是非常非常小的,當大爆炸發生之後,宇宙誕生,並且開始快速的膨脹。
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    很多人一直對宇宙大爆炸是怎麼炸的鬧不明白,總想找到宇宙起爆的那個點。宇宙大爆炸理論還是個正在不斷深究完善的理論,而且時空在奇點消失,更無法追溯到奇點之前,所以誰也說不太明白。但我們可以依據現有理論,試著討論一下。不要把宇宙大爆炸想像成一個爆竹那樣的炸開來。
  • 除了大爆炸理論外,還有這十種驚世駭俗的宇宙起源論
    這使得宇宙的密度保持恆定,宇宙很可能永遠穩定地膨脹下去。但是它還是無法解釋之前發現的宇宙背景輻射。二、永久膨脹理論宇宙在誕生的一瞬間急劇膨脹,這種劇烈的膨脹能量隨後轉變成了物質和輻射。在這之後,宇宙的這種膨脹大大減緩,這是大爆炸理論所認為的。
  • 宇宙大爆炸理論有哪些證據,在大爆炸之前宇宙又是什麼?
    宇宙大爆炸理論是目前解釋宇宙起源和演化的最佳理論,雖然該理論具有爭議,但還是有很多實驗數據能夠支持該理論;關於宇宙大爆炸之前的事,是該理論禁止談論的,因為那時候時間和空間都不存在。我們宇宙開始於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無限小的宇宙奇點,發展成如今廣袤的宇宙,而現階段宇宙還處於加速膨脹當中,膨脹速度用哈勃常數描述,目前的數值為Hc=67.80km/s*Mpc。
  • 宇宙絕不可能永遠膨脹下去!這也證明宇宙必須是多元有壽命的!
    宇宙在不斷加速膨脹,如果這種情況一直進行下去,那就意味著,總有一天,宇宙的膨脹速度會超過光速,甚至會無窮大。宇宙不斷加速膨脹的原因,應該是宇宙的物質和能量,不斷得到外來的填充。也就是說,如果宇宙是靜態穩恆的,那它就必須要有一個適當的物質密度。而現在,它的宇宙密度被不斷突破,所以才引起宇宙的膨脹。源源不斷地補充我們的宇宙的物質和能量,就是暗物質和暗能量。
  • 提供宇宙大爆炸的空間在哪?是無中生有而來的嗎
    廣袤宇宙浩瀚無邊,僅可觀測部分就已經縱橫930億光年,然而根據宇宙大爆炸理論來說,如此巨大的宇宙,最初卻是來自於極小的一點(奇點),在138億年前的某一個時刻,這個點突然發生了大爆炸,我們的宇宙由此誕生。
  • 宇宙會各向異性膨脹嗎?
    ​圖註:如果我們看得越來越遠,我們也會越來越深入地回顧宇宙過去。我們在時間上能看到的最遠的是138億年:我們對宇宙年齡的估計,這是追溯到最早的時代,導致了宇宙大爆炸的概念。雖然我們觀察到的一切都符合大爆炸的框架,但這並不是一個可以證明的東西。
  • 宇宙大爆炸之前發生過什麼,是我們該管的嗎,你怎麼看?
    如果是大爆炸形成的宇宙,那麼在宇宙大爆炸之前的無數年為什麼什麼也沒有發生?首先,這個問題很荒唐。這位提問的朋友怎麼知道宇宙大爆炸前無數年什麼也沒有發生?它發生了什麼一定要告訴你嗎?你知道什麼叫「無數」嗎?