從人類第一次抬頭仰望星空開始,浩瀚的星河就在心中留下了難以磨滅的印象。在隨後的幾千年時間裡人們對於宇宙的崇拜有增無減,從而創作出了各種各樣優美的神話傳說。
到了近代,得益於先進科技的幫助,人類終於能夠更加「接近」無垠的宇宙。與此同時,依據「熱力學第二定律」,科學家驚訝地發現原來亙古長存的宇宙其實跟人類一樣,最終也會有壽終正寢的一天。
當然了,雖然科學家們知道了宇宙終將會消亡,但是沒人知道它究竟會怎麼樣消亡。由此對於宇宙的結局,科學家們提出了許多假說,像非常有名的「大收縮」、「大撕裂」、「熱寂」等等。
而一方面因為人類對宇宙的研究還不夠透徹,另一方面這些假說或多或少都有難以自洽的地方,所以對於宇宙的結局誰也無法給出一個非常肯定且讓人信服的答案。
不過,即便是不知道宇宙最後會如何消亡,但是就像開頭所說的,宇宙最終會消亡的確是個不爭的事實,所以為了更方便的研究宇宙,同時也為了能夠更加精準地推演出宇宙的結局,宇宙的「一生」被科學家們分為了五個階段:
一、原初紀元
「原初紀元」意思很簡單,就是奇點爆炸形成宇宙之後的第一個紀元或者階段。在這個階段中,因為奇點爆炸導致大量的能量迸發,許多大質量的恆星開始閃耀在漆黑的宇宙中。
因為這些恆星是宇宙中的第一批恆星,所以它們的質量和體積往往很大,這也就意味著它們內部的反應速度要遠遠大於現在的恆星。
而反應速度快同時也意味著它們的壽命將極為短暫,所以一般只需幾百萬到幾千萬年的時間,它們便會開始慢慢「燃燒殆盡」。
燃燒殆盡之後就會發生劇烈的爆炸,導致大量的物質被拋撒出來,這些物質會在各種力的作用下再次形成恆星和其他天體。
二、恆星紀元
當宇宙中第一代恆星全部燃燒殆盡之後,此時距離宇宙起源大爆炸應該已經過了4億年左右,宇宙中的第二代恆星開始在第一代恆星的殘骸中出現,標誌著宇宙正式進入由二代恆星主導的「恆星紀元」。
在這個紀元中,恆星的反應速率明顯比上一紀元減慢,宇宙開始出現適宜生命活動的環境,我們目前正是處於宇宙這一紀元中。
那麼這一紀元什麼時候結束呢?或者說最後一顆恆星將會在何時「熄滅」呢?眾所周知,恆星體積和質量越小,那麼它壽命也就相對較長,這是因為小質量、小體積的恆星內部整體反應速率較慢造成的。
根據推測,宇宙中最小紅矮星的壽命大約為1萬億年,也就意味著如果宇宙誕生初期形成了一顆紅矮星,那麼到目前為止它只「燃燒」了1%左右的氫元素,以人類的壽命來形容的話,現在的它還只是一個嬰兒。
今天,宇宙的星雲中仍然在不斷孕育新的恆星,但是這些瀰漫的星雲並不是無窮無盡的,它總會有「枯竭」的一天,所以宇宙中的新生恆星數量將會在數十億年後開始減少,而已經形成的大部分恆星將會在幾十億年後開始走上「末路」,屆時宇宙中還能發出光亮的只剩下了紅矮星。
幾萬億年後,當僅存的紅矮星漸漸暗淡,宇宙中的天體將只剩下中子星、黑洞和白矮星,此時宇宙的第三個紀元正式開始。
三、簡併紀元
當宇宙到達它一生中第三階段時,宇宙的環境已經變得不適宜生命活動和誕生,甚至可以說宇宙此時已經沒有了任何生命,人類也將在這個紀元滅亡。因為它已經失去了生命活動所需要的各種能量。漆黑的宇宙中僅剩下一些以中子星、白矮星或者黑洞形式存在著的恆星。
而這個時候宇宙中唯一能散發熱量的,或許就是剛剛才形成不久的白矮星和中子星,而它們的溫度最終也會在幾萬億年後降至零度左右。簡單的說,在進入「簡併紀元」之後,所有的天體都將會開始降溫,並且最終走上消亡的道路。
相信大家都知道,宇宙中所有物質都是由一些基本粒子所組成,而這些粒子也被宇宙規則束縛著,有著自己的壽命,也就是科學家們經常會提到的「半衰期」。
所以在漫長的歲月之後,宇宙中所有的物質都會開始自然分解,除了黑洞之外的天體都將會慢慢地消融在漆黑的空間中。
4. 黑洞紀元
在10^40年(1後面40個0)後,宇宙中最後一顆簡併天體也終於消失了,黑洞將成為宇宙中僅存的天體,此時宇宙進入了「黑洞紀元」。
在我們印象中,黑洞可以說是一個吞噬一切物質的無底洞,但是它實際上並不是絕對的「只進不出」,它也有產生能量的方式——蒸發。也就是說它可以通過「蒸發」來減少自身的質量。
根據科學家的計算,一個是太陽三倍質量的黑洞完全蒸發大約需要10^68年(1後面68個0),而銀河系中間那個巨大的黑洞完全蒸發大約需要10^92年,這所需的漫長時間不僅已經超出了人類的認知,同時對人類來說也已經失去了意義,因為這個數字其實已經超越了宇宙中所有粒子的個數(10^85)。
5. 黑暗紀元
當最後一個黑洞完全「蒸發」,代表著宇宙來到了一生中最後一個階段——「黑暗紀元」。屆時宇宙呈現的將會是深入骨髓的「黑」,以及無法用語言形容的「永恆」,就連時間也完全失去了存在的意義。
以上就是宇宙一生所經歷的五個階段。當然了,這五個階段只是科學家們在一定事實基礎上做出的推測,而推測就意味著它存在許多不確定性,所以大家只要知道就行,不用太過於吹毛求疵,畢竟人類研究宇宙其實並沒有多長時間。