我們的宇宙還會存在多久?

2020-11-22 騰訊網

從當代一些宇宙學家的樂觀估計來看，宇宙將在接下來極長一段時間——超過一古戈爾普勒克斯年——繼續存在。一古戈爾普勒克斯是個極大的數，即10^10100 。有一些宇宙學家估計的結果甚至更大。而宇宙存續時長這一問題，又與人類種族及我們的後繼者們能延續多久的疑問息息相關——假使沒有意外的災禍使得人類提前滅絕的話。

圖解：從大爆炸形成的宇宙演化圖解（左）。在這幅圖中宇宙以二維呈現，第三維度是時間，向右是時間流動的方向。

眾所周知的是，宇宙一直在膨脹，然而有一個常被提起的問題懸而未決：這樣的膨脹是否是無限的？而如今跡象表明，宇宙不僅在膨脹，膨脹的速率也在加快。這或許該歸因於一種遍及宇宙的負壓的存在，也就是暗物質——即宇宙常數或第五元素。宇宙常數的概念首先被愛因斯坦確切闡述。如今對宇宙存在時長的預言大多與宇宙的整體形狀有關，而它的形狀又是其整體密度的作用結果。關於這一點的闡述，此處將引入一個臨界值ω。

圖解：用WMAP九年的資料（2012年），以我們的角度看宇宙微波背景輻射在整個宇宙的變化，實際變化會比圖中顯示得更為平順

如果宇宙的密度小於ω，它將是一個封閉的球體。在這樣的宇宙中，如果人儘可能遠地向前的話，她最終將會回到原點，與她在地球上這麼幹的結果一樣；如果宇宙的密度等於ω，那麼宇宙會是個平面，也就是說沒有暗物質的話，宇宙膨脹速度將減緩並逐漸逼近0；如果宇宙的密度大於ω，那麼它整體會是開放的、負曲率的，並且無論有無暗物質，它都會無限膨脹下去。

圖解：宇宙的歷史 - 引力波是假設來自大統一理論，超光速就在大爆炸之後（2014年3月17日）。

就現在的情況看來，宇宙是個平面。然而以上分析的問題在於，只要有足夠的暗物質，無論宇宙是什麼形狀的，它都會繼續無限膨脹。近期研究表明，宇宙裡的暗物質大概足夠支撐它繼續這樣膨脹下去了。

如果宇宙繼續膨脹很長一段時間，那麼銀河超星系團將會被扯散，接著是本星系團、星系，最終以至於每顆星甚至原子都會如此。不過，若是人類的後繼者足夠聰明，正確地使用那些條件來強大自身的話，他們或許能無盡地存續下去。畢竟即使是恆星毀滅後的黑洞也能通過霍金輻射釋放出一些能量，生命體可以在其邊上利用到這種優勢。但永遠生活在一個不斷膨脹的宇宙中也不是那麼容易的事情，人類或許還是更為青睞一個封閉並終經歷大收縮的宇宙環境。

圖解：宇宙的最終命運取決於物質密度Ω M以及暗能量密度Ω Λ .

宇宙的最終命運是物理宇宙學的一個主題，由於理論上有種種限制，其演變與最終命運的可能是可以被描述和評估的。根據現有的觀測數據，它已然成為一個無法被驗證的超出了神話或神學信仰重要的宇宙學問題。不同的科學假設已經預測了許多可能的未來，包括宇宙可能存在有限和無限的持續時間，或者宇宙誕生的方式和情況。埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）在大爆炸理論認為，宇宙誕生於138億年前，1920年代至1950年代所做的觀察發現，星系似乎在彼此遠離，從而產生了目前公認的大爆炸理論。

圖解：繪圖顯示，宇宙是否穩定，還是只是長壽泡沫，這要依希格斯玻色子與頂夸克的質量而定。直至2012年為止，從兆電子伏特加速器與大型強子對撞機實驗數據得到的2σ橢圓，仍舊允許這兩種可能結局。

大爆炸理論認為，宇宙是在13.8億年前一次的大爆炸後產生的。它的體積相當小而非常緻密，而大爆炸之後，它開始不斷膨脹，密度逐漸降低（平均而言）。大爆炸的確認主要取決於了解膨脹率，物質的平均密度以及宇宙中質能的物理性質。宇宙學家之間有一個強烈的共識，那就是宇宙被認為是「平坦的」（請參見宇宙的形狀），並且將永久的擴展。

圖解:哈勃超深空再次展現布滿星的遠古時代，告訴我們遠古的星系是什麼樣子。

確定宇宙的起源和最終命運時需要考慮的因素包括：星系的平均運動，宇宙的形狀和結構以及宇宙所包含的暗物質和暗能量的數量。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Oumuamua/作業- wisegeek

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