從哈勃望遠鏡觀測到宇宙膨脹到彭齊亞斯發現的微波背景輻射(宇宙中任何恆星、星系的微波背景在各個方向上幾乎一模一樣),科學家們意識到了宇宙大爆炸理論是成立的。我們意識到宇宙有一個開端,那宇宙可能也會有一個結局。
那麼,這是不是意味著宇宙將有一天會走向末路?如果宇宙的末路真的來臨了,那麼宇宙會是怎樣一番場景呢?
1、 熱寂理論的提出
19世紀,從當時熱力學理論出發,物理學家推測出宇宙的終極命運---「熱寂」!
物理學家們為什麼這樣認為呢?熱寂又是什麼呢?
熱力學第二定律(熵增加原理)指出:不可能從單一熱源取熱使之完全轉化為有用的功而不產生其他影響。人們發現在能量轉化的過程中會有一部分能量無法再被利用,隨著這樣的過程的積累,在宇宙這個大系統的混亂程度不斷增加,這就就是熵增的過程,是一個不可逆的過程。
宇宙熱寂論提出,總有一天,宇宙中的所有能量均已轉化為熱能,整個宇宙的熵達到了最大值,此時宇宙中所有維持生命或運動的能量全部消失,整個宇宙變成了一片灰祭。
根據熱力學原理熱能總是從高溫傳向低溫,一個獨立系統最終熱能會趨於平衡。例如:一杯熱水,由於溫度高於外部環境,它的熱能就會持續傳導出去,最終與環境溫度一致。在宇宙中不論是恆星還是黑洞都不停地向外釋放能量,恆星的衰亡可能需要幾十億年,但是宇宙擁有無限的時間,最終宇宙都將走向滅亡,宇宙也將進入熱寂時代!這一理論,被許多科學家認同,因為符合熱力學定律。
2、 熱寂的過程
宇宙大熱寂的本質就是熵增,一個孤立系統中,熵增是不可逆的,會隨著時間的流逝而增大。例如,一面鏡子可以被打碎,卻不能自發的修復好,熵增的過程就是一個高度有序的狀態變為一個無序的狀態。
宇宙的天體都有壽命的,天體的壽命都很漫長,但並非無限,它們將會在120兆年以後耗盡燃料。而宇宙最不缺乏就是時間,當足夠長的時間過後,宇宙的恆星都已熄滅,黑洞也慢慢蒸發,所有物質都以最低的能量形態存在。根據熱力學理論,宇宙會逐步消耗掉所有能量,最終成為一個無限熵增模式,在這樣的模式下,宇宙會失去所有的能力,進入永遠的黑暗和寂靜中。
這時候,宇宙會變成一個真空,殘存的微粒,像電子跟輕的粒子(中子),會因為宇宙的擴張距離非常遠,而且幾乎不在互相影響。這是真正宇宙的死亡,被稱為熱寂。
事實上,宇宙作為一個獨立的系統,其熵值會隨著時間的增加,當熵增到最大的時候,宇宙中其他能量都會轉變為熱能,所有的物質溫度都將達到平衡。在這樣的宇宙下,宇宙中將沒有任何能量,所謂的生命和運動也將不復存在。
3、 熱寂之後會發生什麼?
熱寂之後已超出科學所有的理論或實驗依據能討論的範圍,再往前已進入玄學或是神學的範圍。現有理論或實驗依據下無法推導產生結果,科學並不否認未知狀態下的所有可能性,但不會進行任何沒有依據的猜測,因為它們既不能證實也不能證偽。
有人猜測,如果整個宇宙熱寂了,但所有的粒子依然在運動。只要有足夠長的時間,由於引力作業,那麼總有機會,在某一處物質會再次大量匯集起來,當其質量足夠大時,逐漸吸引游離的物質後,宇宙有機會由熵最大變成熵最小,最終重新進行演化。可能會再次產生宇宙大爆炸!
4、總結
宇宙最有可能的結局就是大熱寂,雖說這很有可能成為宇宙的末路,但是這一天離我們還太遙遠,因為我們的宇宙還很年輕!自然規律畢竟不以人的意志為轉移,人類必須正確對待,最好的心態是,我們決不能忽視有生亦必有死的事實,死亡或許正是為創生不得不付出的代價,趁我們還能欣賞的時候,應多花點時間去欣賞我們周圍美麗的宇宙!
喜歡的話就點波關注吧,明天我們將探索宇宙大爆炸!