宇宙終結的最新理論:黑矮星大爆炸

2020年，到目前為止，很多災難都在發生，可能看起來已經是宇宙的盡頭了，但請相信我，末日還非常非常遙遠，你甚至沒有可能在附近目睹它。

所以請坐下來，放鬆心情，我們來談談關於宇宙萬物，最終將如何結束的最新理論。

你可能聽說過關於宇宙終結的常見理論，該理論認為在其他行星體不復存在之後，只有黑洞和死亡的恆星會漂浮在太空中，這個理論通常被稱為「熱寂理論」。

但就在前段時間，來自美國伊利諾斯州立大學的物理學家，由教授馬特·卡普蘭領導的研究小組發表了一份報告，討論了他們的新研究，該研究被《皇家天文學會月刊》刊登，並提出了一個關於宇宙終結的新的可信預測。

在新的研究中，卡普蘭教授和他的團隊認為，一種未來類型的恆星，即黑矮星，將是宇宙中最後一種天體，最終將爆炸成超新星，以壯觀的爆炸宣告宇宙的終結。

在你們認為這只是另一個無聊的理論之前，讓我先告訴你們一點理論，黑矮星從一開始就不擁有超新星爆發的能量，這就是這個新的預測如此重要和驚人的原因。

那麼它們將會發生什麼？以及黑矮星將如何獲得未來爆炸的能量？

要回答這個問題，我們首先要知道什麼是黑矮星，簡單地說，黑矮星是相對較小的恆星，在其生命周期中許多階段的最後階段，小的或中等的恆星，其質量小於太陽質量的10倍，它們的生命最終會耗盡能量，然後引發核聚變，使恆星得以存活。

由於中小恆星的質量，在它們的引力下不足以形成超新星，它們會變成白矮星，白矮星是一種富含氮、氧和碳等輕質物質的恆星，這是因為這些恆星的質量不是很大，不能產生鐵等較重的元素，因此，我們看不到它們爆炸。

白矮星不會變成超新星的另一個原因，是它們在兩種力的作用下處於平衡狀態，一種是將恆星向內推的引力，另一種是將恆星向外推的電子簡併壓，因此白矮星會保持這種狀態數萬億年，直到它們耗盡支撐自身的能量，最終變成冰冷的黑矮星。

費瑟·凱薩琳教授進一步解釋了白矮星的生命周期說，隨著白矮星在接下來的一萬億年間冷卻下來，它們會變暗，最終變得自由而堅固，變成不再發光的黑矮星。

宇宙中不發光的物體可能會敲響警鐘，比如黑洞，但你不應該把它們誤認為黑洞，因為黑洞是生命周期的最後階段，是更大更大的恆星爆炸形成的，它們的質量最大能達到太陽的30億倍。

另外，黑洞現在在宇宙中存在，我們有證據證明它們的存在，不像黑矮星，科學家在幾年前甚至捕捉到了黑洞的照片，另一方面，像黑矮星或者在幾萬億年後會存在於遙遠的未來的物體，因為它們在遙遠的未來不會再發光。

人們可能認為核聚變最終會觸發超新星，但卡普林教授在他的新工作中預測，核聚變確實可以發生，即使在白矮星失去光澤變成黑矮星之後很長一段時間，他把他的預測命名為黑矮星超新星。

卡普蘭教授說，核聚變將通過所謂的量子隧穿發生，這需要非常非常長的時間，量子隧穿不是一個新概念，它在量子力學領域已經很古老了，它解釋了很多我們在亞原子物理學中看到的現象，儘管物理學家並不完全理解量子隧穿是如何發生的，或者為什麼量子隧穿描述了一種發生在量子亞原子層面上的物理過程，在這個物理過程中粒子像波一樣，使它們能夠穿過高能勢壘，否則它們將無法穿越。

量子隧穿也是基本的操作概念，使用大量的電子晶片和設備，如用於成像的掃描隧穿顯微鏡，和用於調節電流方向的隧穿二極體，這個量子隧穿過程，最終將在黑矮星內部產生更重的元素，如矽和鎳，它們將融合在一起產生鐵，在恆星內部引發核聚變。

不管有多熱多高能，黑矮星也不會有什麼不同，當黑矮星無法將鐵熔合成更高的元素時，這將導致引力將恆星向內推，而電子簡併壓將恆星向外推，這時內推力將遠小於外推力，這將驅動整個白矮星成為超新星。

這項新的研究，不僅提到了白矮星將會如何爆炸，還提到了計算這些事件在未來多久會發生，答案會讓你震驚。

據估計，在未來10的11000次方年之後，第一顆足夠大的黑矮星會爆炸。如此多年以後才會發生的事，以至於科學家們都不知道它們的名字。黑矮星會繼續爆炸，直到最後一顆，它會在10的32000次方年後，變成超新星，從此宣告宇宙終結，歸於虛無。

未來，我建議你們不要用腦袋去思考這些數字，因為想像它們太難了，你們可能最終會失去理智，這種時間尺度在未來是無法想像的。

當所有的黑洞都因為霍金輻射而消失後，在太空中留下的地外天體，彼此相距遙遠。

事實上，這項新的研究計算到黑矮星爆炸的時候，宇宙會膨脹到數值E的倍數，等於2.71的10次方的1100次方。

用數字來表達這些不可思議的事件，卡普蘭教授在伊利諾州立大學的報告中說，這是我職業生涯中認真研究過的最大的數字，他繼續說，很難想像在接下來還會發生什麼。黑矮星超新星可能是宇宙中發生的最後一件有趣的事情，它們可能是最後一顆超新星。

這項新研究還預測，並非所有的白矮星最終都會變成超新星，這個幸運的結果，只會發生在那些質量最大的恆星上，它們的質量在太陽的1.2到1.4倍之間，其次是質量較小的黑矮星，這種質量的恆星，大約佔當今宇宙中現存恆星數量的1%，至少我們所知道的是，大約有10萬億顆恆星在經過漫長的核聚變之後，它們變成黑矮星很久之後，慢慢的等待著死亡。

那麼那些質量不那麼大的黑矮星呢？他們會發生什麼，他們會遭受同樣的命運嗎？還是有不同的驚喜在等著我們？

由於質量和引力在核聚變過程中非常重要，質量較小的白矮星將仍然是漂浮在太空中，白矮星作為孤獨的倖存者在一個空曠寒冷的宇宙中，就像卡普蘭教授所說，這將是一個有點悲傷、孤獨、寒冷的地方，它們不會爆炸，也不會變成其他任何東西。

卡普蘭教授和他的團隊的下一步工作，是設計一個模擬程序來有效地模擬他們的新研究，模擬幫助物理學家在他們的預測和這些模擬之間，進行比較相似性，甚至是不同之處。

研究宇宙的終結，對於天體物理學家來說並不是一個奇怪的研究領域，事實上，許多其他關於宇宙將如何終結的理論一直在網際網路上流傳，有些是合理的，有些則不是，這就是為什麼要注意到所有這些理論都只是理論，而且卡普蘭教授本人也是理論物理學家，他的計算和預測在理論上是有意義的，但是沒有辦法通過實驗來驗證它們，特別是在其他科學存在的情況下。

它可能與這個理論相矛盾，例如在《科學》雜誌的網站上作者說，如果質子衰變的理論是正確的，它將完全打破黑矮星超新星的工作，這背後的原因是，在它們有機會製造鐵之前，由於質子衰變，黑矮星便將不復存在。

利用量子隧道爆炸，其他的想法，推翻卡普蘭的理論是一個重大的突破，這是一個假設，就像宇宙從大爆炸開始膨脹一樣，它最終也會像宇宙在白矮星爆炸或形成之前開始坍縮一樣，就像耶魯大學的天體物理學家，格雷戈裡·勞福林在回應這項新研究時說的那樣，我們對遙遠未來的看法反映了我們目前的認識，而這種看法會隨著時間的推移而改變，這意味著我們必須小心，不要被那些還沒有成長和被證明是正確的理論所束縛，特別是當處理那些在數萬億年後才會出現的概念時。

因此，無論我們對宇宙的終結，以及它將如何發展提出了多少理論和設想，對我們人類來說，它仍然是一個非常大的謎，與宇宙不可思議的年齡相比，人類的生命毫無意義。