宇宙在加速膨脹,會有停止的一天嗎?最後的結局會如何?

2021-01-13 探索浩瀚星空

地球的外面是浩瀚的宇宙,那麼這個宇宙是如何來的?現代科學普遍的觀點是起源於138億年前的奇點大爆炸。一個時空奇點發生了大爆炸,通過不斷的膨脹演化成為了現在的宇宙,這的確在很多人看來是不可思議的事情。

對於宇宙的起源來源於奇點大爆炸,目前還沒有足夠的證據。而宇宙的不斷膨脹卻是能夠找到證據的,因為科學家通過天文望遠鏡的觀測發現,星系正在不斷遠離我們,離地球越遠的星系,遠離我們的速度也越快。

這是宇宙膨脹最有力的觀測證據,而宇宙的膨脹又讓我們不得不思考另外一個問題,那就是宇宙的外面會有什麼?可能有人回答:宇宙沒有外面之說。可是這種認知很明顯沒有得到許多人們的認可。

我們都知道,一個氣球想要不斷膨脹,除了要往裡面不斷吹氣之外,更重要的是外面要有足夠它膨脹的空間才行。宇宙也是如此,如果外面沒有空間,那宇宙是如何保持了138億年的膨脹?而且根據目前的觀測發現,宇宙有的膨脹正在加速。

同時,宇宙的加速膨脹也讓很多人擔憂,未來的宇宙有可能會停止膨脹,然後走向毀滅。那麼宇宙會停止膨脹嗎?最後的結局會如何?要揭開這些謎團,首先我們先要來了解一下宇宙從時空奇點演化到現在的一個大體過程。

138億年前,宇宙還沒有誕生,它只是一個時空奇點。而這個時空奇點則聚集了一鍋巨大的能量,當能量聚集到一定程度之後,奇點就發生了大爆炸。於是巨大的能量在瞬間被釋放出來,如果對愛因斯坦的質能方程式有所了解的朋友應該明白,能量和物質只是質量的兩種表現形式,它們二者沒有本質的區別,是可以相互轉化的。

所以,時空奇點中蘊含的巨大能量其實也是屬於物質,只不過是以能量的狀態存在。當大爆炸發生之後,在短暫的10^-6S內,這些能量轉化為電子,夸克和光子。之所以會有這種轉化,其實是因為溫度在隨著宇宙急劇膨脹而不斷降低。

夸克出現之後在強力作用下形成了中子和質子,隨著宇宙溫度的繼續下降,質子和質子以及中子結合,形成了氫和氦以及微量的鋰原子核。這一個能量轉化粒子的過程是非常短的,而在這個過程中,宇宙的溫度仍然非常高,光子還無法擺脫出來。

直到38萬年後,宇宙繼續膨脹,溫度也降到了一個比較低的程度。這個時候,光子才被解放出來,開始在宇宙四處亂竄,而降低的溫度也讓電子被原子核捕獲,真正的物質開始形成。

這個時候的宇宙,氫佔到了絕大多數,如此多的氫是如何轉化為更重的元素?這裡我們不得不提到宇宙演化過程中最大的功臣,那就是恆星。恆星是氫元素聚集到一定程度之後,引發內部核聚變而誕生的。

恆星的內部就相當於一個巨大的可控核聚變反應堆,它的作用就是不斷將氫元素轉化為氦,鐵等更重的元素。隨著恆星在宇宙大量誕生,元素物質也不斷豐富起來,而大質量恆星壽命比較短,走到盡頭之後會發生超新星爆發,在這個過程中同樣會演化出更重的元素。還有中子星的碰撞等也能夠演化出其它的一些重元素。

這就樣隨著宇宙的不斷膨脹,宇宙的演化也在快速進行,一步步形成了如今我們看到的宇宙。那麼現在的宇宙到底膨脹到什麼程度?對於這個問題我們無法給出答案,因為人類目前的觀測能力非常有限,而通過電磁波或者光子來進行的觀測,只能達到宇宙膨脹速度光速以內,光速之外的空間我們是無法觀測到的。

原因其實很簡單,當宇宙的膨脹速度越過光速之後,光子和電磁波就無法進入我們的視野,自然也就無法觀測到那裡的星空。由此,人類目前的可觀測宇宙範圍是930億光年,而這個範圍有可能只是浩瀚宇宙的冰山一角。

從大爆炸理論來看,宇宙是沒有外面的,整個宇宙都是通過大爆炸而來,時空和物質都在宇宙內,之外則是混沌。可是隨豐人類科技的不斷進步,科學家逐漸不再相信這個觀點,不少的科學家認為宇宙是有外面的,於是提出了多元宇宙論。

那麼宇宙的膨脹會有停止的一天嗎?站在科學的角度,這個世界上不存在無限的東西。宇宙的膨脹也是如此,它也不大可能一直膨脹下去,終有停止的一天。通過氣球膨脹的例子我們明白,要想讓氣球膨脹需要往裡面不斷吹氣,也就是提供能量。

同樣的道理,宇宙的想要膨脹也必然需要源源不斷的能量供應,那麼這個能量是什麼?有科學家猜想可能就是神龍不見首不見尾的神秘暗能量。暗能量在宇宙大爆炸的瞬間產生,然後在它的推動下,宇宙開始不斷膨脹。

根據1998年物理學家根據Ia型超新星觀測的結果,發現宇宙大約在60億年前就開始了加速膨脹。為什麼宇宙的膨脹會加速?是否意味著宇宙正在一步步走向終點?宇宙的加速膨脹對於我們來說未必是一個好消息,有可能是暗能量的主導發生了變化,正是加速推進宇宙的終結。

隨著宇宙的加速膨脹,整個宇宙空間有可能在未來會發生大坍縮,宇宙物質不斷被撕裂,直到最後一顆原子都被撕裂。我們用熵增定律也能夠很好地解釋宇宙的終點,隨著熵的不斷增加,整個宇宙空間會從有序變成混亂的無序,這是一個不可逆的過程。

當宇宙熵增加到最大值時,宇宙中的有效能量全部轉化為熱能,所有溫度達到熱平衡,這種狀態叫熱寂。這個時候宇宙的恆星產出將逐漸停止,壽命最長的紅矮星也會不斷消耗完燃料。宇宙將不再有恆星的存在,重新回到了完全黑暗的歲月。

最後引力波擾動,行星脫離軌道,恆星脫離軌道,只留下的黑洞沒有了物質吸收也會一步步蒸發消散。這個時候的宇宙只有光子和輕子,進入最低能狀態。而這一切的背後則是暗能量在主導著,它讓宇宙在不斷加速膨脹,讓宇宙熵值在快速增加,最後歸於虛無。

由此可見,宇宙的結局是不美好的,對於人類來說,的確不是一個好消息。當然,宇宙的壽命必然也是非常漫長的,等到宇宙停止膨脹走向終結的時候,人類有可能早已成為宇宙最強大的文明。如果那個時候我們能夠證明宇宙之外還有空間,有多元宇宙的存在,那麼即使這個宇宙將要走向毀滅,我們也可以去其它宇宙生存。

如果未來證明我們的宇宙是唯一的,宇宙之外沒有空間,也沒有多元宇宙。那等到宇宙走向終點的時候,不管人類的科技有如何的強大,也難逃終結的命運。當然,以上的這些只是們的猜測,想要證明首先我們要能夠觀測到整個宇宙範圍。

而要觀測到整個宇宙,傳統的光學等望遠鏡是無法做到的,或許只有藉助引力波探測器才有可能做到。只不過在引力波的研究探索上,人類還只是處於初級認知階段,讓它真正為我們服務還需要很長的時間。要是有了強大的引力波探測器,或許我們真有可能突破可觀測範圍,看到整個宇宙的面貌。

相關焦點

  • 如果未來有一天宇宙停止膨脹開始塌縮,最終會發生什麼?
    事實上,真的有這種可能性。科學家們對於宇宙未來的預測,其中就有一個所謂的「大崩塌」,意思是宇宙膨脹到某個階段就會停止膨脹,然後在引力的作用下向內坍縮,最後形成一個「奇點」,然後再發生宇宙大爆炸,如此循環下去!
  • 宇宙的最終結局是什麼?會是滅亡嗎?
    討論這個問題有點太縹緲,我們只是宇宙中的一粒塵埃,甚至塵埃都算不上!所有關於宇宙最終結局的結論都只能是猜測,基於一定理論基礎上的猜測,所以也無所謂對錯,只要有自己的理由就可以了!
  • 什麼會加速宇宙的膨脹?
    宇宙加速膨脹指宇宙的膨脹速度越來越快的現象。宇宙加速膨脹這個問題是當代理論物理學中最「熱門」的主題之一,它激起了世界各地的眾多研究人員的興趣。關鍵問題在於,天文學家所觀察到的宇宙加速擴展與理論學家所認為的擴展速度之間的差異,是宇宙學中一直存在的重大難題。宇宙學家對大爆炸後不久發出的輻射的測量結果是基於對膨脹率(稱為哈勃常數)的期望。
  • 宇宙最終的結局會是什麼?
    宇宙從而何來,最終又會如何發展,這是人類的終極問題之一,不過我們在科學的角度,已經可以試圖回答這個問題。根據宇宙大爆炸理論的描述,我們宇宙的未來可能有三種情況:可能一:宇宙無限膨脹,最終達到熱寂。可能二:宇宙膨脹到一定程度後開始反彈,最後再壓縮成一個奇點。可能三:宇宙膨脹達到的臨界值,但這是一個不穩定的狀態。在2019年,科學家根據普朗克宇宙輻射探測器的觀測數據,推斷我們宇宙很可能是封閉的,如果朝著一個方向行進,最終會從反方向回到原點。
  • 宇宙還在加速膨脹,研究者表明:不排除會吞噬地球
    看到這裡的時候,你也許會感覺到非常奇怪,與宇宙相比,人類簡直是微不足道,專家們又是如何察覺到宇宙在發生膨脹的?關於這一點,接下來我們就一起來揭秘宇宙膨脹速度加快,超乎想像眾所周知,關乎宇宙誕生的真相目前也是一個未解之謎,但有不少證據指向這與一場大爆炸有關。據悉137億年前,一個緻密熾熱的奇點發生了大爆炸,散放出諸多物質,宇宙亦因此而誕生了。
  • 淺談人類對宇宙認知的改變,「熱寂論」是否會是宇宙的最終結局?
    21世紀,人類已經知道了宇宙的開端是138億年前的一場大爆炸,我們的宇宙空間從中誕生,並且開始不斷加速膨脹,如今宇宙空間的膨脹速度已經超越了光速,或許我們永遠無法探索全部的宇宙空間。膨脹宇宙模型比曾經的靜態宇宙解決了更多的難題,但是也讓人心中出現了一個疑問,宇宙是否會無限膨脹下去呢?
  • 宇宙的最終結局是什麼?
    宇宙的誕生一個生命是有始有終的,那麼宇宙會有一個終點嗎?宇宙一直在加速膨脹,從未停止。雖然我們的宇宙已經誕生了138.2億年了,也膨脹了138.2億年。但是目前根據哈勃望遠鏡的觀測數據,我們的宇宙並沒有把膨脹的速度放慢,反而仍然是加速膨脹。也就是說在遙遠的宇宙邊界之處,那裡的膨脹速度經過漫長時間的加速甚至已經超過了光速,在那裡誕生的星系發出的光根本無法到達我們的可見宇宙。即便那裡的星系中存在生命,我們也無法感知、無法聯繫。
  • 宇宙最後的結局會怎樣,科學家:從黑洞內部看到宇宙未來的命運!
    宇宙最後的結局會怎樣,科學家:從黑洞內部看到宇宙未來的命運!說到了宇宙和黑洞,想必大家就像是不熟悉,但也不會陌生了吧!隨著我們科學家們的不斷深入了解,以及各種數據的收集,科學家們就用大爆炸的理論沒來將宇宙的誕生給描繪了出來了。
  • 宇宙膨脹會超越引力嗎?最後半小時,太陽系行星和恆星將被撕裂!
    從宇宙的膨脹的其中一個演化發展的結果來看,太陽系各行星之間距離被拉大也只是時間問題,但以現代宇宙的膨脹說來衡量,暫時並不會導致這個結果,但在遙遠的未來來看,太陽系最終的發展將是行星距離被拉大,直至達到基本粒子狀態,這是一個什麼概念?真會如此可怕嗎?
  • 宇宙的歸宿是什麼?讓人震撼的星辰大海最後的結局會怎樣?
    在我們所認知的任何物質或能量中都有起點和終點,這是事物存在的基本規律。宇宙作為人類目前所能界定的最大個體,科學家們認為它是由大爆炸從「無」誕生的,那它也會以某種方式走向死亡嗎?宇宙的最終歸宿將是何方?現代科學家們關於宇宙如何發展提出許多可能性,但是有兩種是可能性較高的:一種是宇宙會繼續膨脹下去,另一種是膨脹總會達到一定的極限,然後停止、最後逐漸收縮。科學家們已基本得知,自大爆炸形成宇宙後,至今已有100億至200億年,取中間值,也就是說宇宙已有150億年的歷史了。但是,科學家們還不能確定宇宙何時結束生命,也就是說,不能確定宇宙的壽命有多長。
  • 宇宙被暗能量和暗物質操控,它們會對宇宙結局造成什麼負面影響?
    宇宙最終的結局會是什麼樣子呢?請跟隨閒雲的敘述來看看吧。根據現如今的主流觀點,宇宙的年齡大約是138億歲。而關於宇宙是怎麼誕生的,目前科學界依然是爭論不休,不過大多數科學家都認可了大爆炸理論。在遙遠的混沌時期,宇宙還只是一個奇點。此奇點極熱極密、體積無限小、時空曲率無限大。在經歷過一番驚天動地的大爆炸後,奇點被無限放大,並持續膨脹,形成了現在的宇宙。
  • 宇宙最終的結局是什麼樣的?是一片寂靜嗎?
    1560億光年,甚至更大,但不宇宙如何廣大,時間如何漫長,宇宙也必須有結局。根據現在對宇宙膨脹速率和宇宙質量密度的測量,宇宙比較有可能持續膨脹並最終進入「熱寂」狀態。暗能量使宇宙膨脹加速,將一切撕裂;物質與暗物質產生的萬有引力導致宇宙收縮。
  • 如果宇宙不再膨脹了會怎麼樣?
    科學家們認為當物質超過臨界點時宇宙會停止膨脹。如果現有的物質含量超過臨界點,那麼宇宙膨脹會先慢下來,最後停止膨脹,然後呢?根據科學家的說法,隨著物質的增加,引力也會增加,所以引力會開始向內吸引所有的物質,宇宙會開始收縮,隨著它持續收縮,它會變得更密更熱,最後它會陷入奇點,科學家們也把這個現象稱為大坍縮,也就是大爆炸的逆反應。另外有研究表明暗物質是宇宙膨脹的主要原因,由於對暗物質了解甚少,所以很難預測其在宇宙坍縮過程中的影響,如果你掉到黑洞裡會怎麼樣呢?
  • 如果宇宙不再膨脹了會怎麼樣?
    科學家們認為當物質超過臨界點時宇宙會停止膨脹。如果現有的物質含量超過臨界點,那麼宇宙膨脹會先慢下來,最後停止膨脹,然後呢?根據科學家的說法,隨著物質的增加,引力也會增加,所以引力會開始向內吸引所有的物質,宇宙會開始收縮,隨著它持續收縮,它會變得更密更熱,最後它會陷入奇點,科學家們也把這個現象稱為大坍縮,也就是大爆炸
  • 宇宙為什麼在膨脹?那它有沒有可能因為某種原因收縮回去?
    在忽略空氣阻力的情況下,如果石頭的初始速度超過了第二宇宙速度,那麼它就永遠不會掉下來了,而是不斷升高,或者說,地球-石頭系統就會永遠膨脹,雖然它會膨脹得越來越慢(石頭在地球引力作用下會不斷減速),但永遠不會停止。
  • 宇宙最終會如何毀滅?科學家曾預測三種可能,霍金卻另有看法
    我們地球所處的宇宙,看似平靜無比,但實則每分每秒都有爆炸發生,但是我們依然是安然無恙的。如今,據科學家分析,宇宙已經超過了130億歲,可以說是相當驚人!但是無論如何,總有一天宇宙會毀滅。為什麼呢?怎麼毀滅的呢?如果毀滅了地球怎麼呢?這一個個的問題就會鋪面而來。
  • 暗能量有多奇異?就是它讓宇宙加速膨脹
    在宇宙經歷大爆炸之後,科學家們發現宇宙處於加速膨脹的狀態,宇宙當中可能含有大量的暗能量。暗能量是什麼?宇宙加速膨脹會導致什麼結果?太陽系最後也會在膨脹中化為烏有嗎?人類會隨之而灰飛煙滅嗎……科學家們是如何探測和研究神秘而遙遠的宇宙的?
  • 是什麼加速了宇宙的膨脹?
    他們推斷,隨著時間的推移,越來越多的暗物質衰變,導致其引力減弱,從而使宇宙加速膨脹。於是,「哈勃衝突」便迎刃而解。然而,對標準宇宙學模型進行這樣的小改動可能會產生不必要的連鎖反應。最簡單的可能性是,暗能量就是「宇宙常數」,即空間本身的能量,在任何地方的密度都是恆定的。但是,如果宇宙中的暗能量不是恆定的呢?宇宙早期的一種額外的暗能量,被稱為早期暗能量,可以調和哈勃常數相互矛盾的值。早期暗能量的向外壓力會加速宇宙的膨脹。
  • 宇宙一直在膨脹,表示外面還有空間,那麼宇宙外面到底是什麼呢?
    當然還有1998年發現Ia超新星觀測發現宇宙正在加速膨脹,則更在與宇宙膨脹的道路上走得更遠了!宇宙有外面,但它也有未來1998年物理學家根據Ia型超新星觀測的結果,發現宇宙大約在60億年前就開始了加速膨脹,因此科學家提出了暗能量來解釋這個過程,這讓當年支持宇宙緩慢膨脹甚至大坍縮的科學家措手不及,這表示宇宙未來可能在暗能量的主導下
  • 既然有萬有引力,為什麼宇宙還會加速膨脹?科學家這樣解釋
    從這個理論可以看出,宇宙從一開始就是膨脹的,否則也不會從開始的一個點變成現在這麼龐大的宇宙,所以,宇宙膨脹一點也不稀奇。但是,偉大的科學家牛頓告訴我們,萬物皆有引力,並給出了萬有引力公式,而愛因斯坦更是進一步闡述了引力的本質,因此,從宇宙大爆炸開始,向奇點四周膨脹的物質必定存在萬有引力,這些萬有引力肯定會給膨脹的物質提供一個反方向的加速度。