人類的壽命不過百餘年,那麼宇宙的壽命究竟能有多長呢?

2020-12-15 天文在線

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根據當時的宇宙學家們的最佳猜測,宇宙將存活一段相當長的時間,甚至比一個古戈爾普勒克斯年更長。一個古戈爾普勒克斯年是一個非常驚人的數字—10^10^100(10的10次方的100次方)。一些預測則認為會更久。宇宙壽命有多長關係到我們人類或是我們的後代將會存活多久,除非出現一些過早把人類消滅的災難。

圖解:宇宙的年齡可以通過對哈勃常數以及所含成分的密度參數的測量決定。在暗能量概念提出之前,人們普遍認為宇宙是物質主導的,因而此圖中密度參數近似為。注意到一個加速膨脹的宇宙具有最長的年齡,而具有大擠壓的宇宙具有最短的年齡。

眾所周知,宇宙正在膨脹,但是一個被頻繁提及的問題是宇宙的膨脹是否會無限期地持續下去。目前的跡象表明,宇宙的膨脹不僅在發生,它還已一個增長的速度發生著。這可以歸咎於一個宇宙範圍內的負壓,被稱為暗能量,宇宙常數,或者稱之為精髓。宇宙常數的觀點是由愛因斯坦首先提出。

圖解:宇宙年齡的修正因子值,這裡表現為兩個宇宙學參數的函數:重子密度和暗能量。這些參數的最佳符合值用左上角的方形表示,而一個不存在暗能量的物質主導宇宙由右下角的星形表示。

關於宇宙壽命的預言通常與它整體的幾何形狀有關。它的幾何形狀是它整體密度的一個函數。一個臨界值,歐米茄(ω),在這兒發揮作用。

如果宇宙的密度超過了ω,則它是閉合的,這意味著它有一個球狀的空間幾何體。在閉合宇宙中,如果一個人走的足夠遠,那麼她將回到起點,就如同在地球上一樣。如果其密度幾乎與ω相等,那麼它則是平坦的,意味著如果沒有暗能量,宇宙膨脹的速度會減慢,然後逐漸變為零。如果它的密度比ω小,則它是開放的,意味著它存在一個負的總曲率,無論是否存在暗能量,宇宙都會無限膨脹。

圖解:宇宙的最終命運取決於物質密度ΩM以及暗能量密度ΩΛ.

目前,宇宙看上去是平的。從以上分析我們可以知道,只要有足夠多的暗能量,無論宇宙幾何形狀如何,它都會無限膨脹。研究表明,宇宙 含有過多的暗能量。如果宇宙在很長一段時間內繼續膨脹,最終銀河中超星系團將分裂,其次是局部星團、星系本身,最終是單個恆星和原子。

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。

然而,如果人類的後代聰明地決定用哪種物質來實例化並增強自己的力量,他們幾乎可以無限期地延長它們的存在。例如,即使是黑洞也通過霍金輻射產生一些能量,哪怕恆星已經燃燒殆盡,生命體也可以聚集這些能量並充分利用這些能量的優勢。無限期地生活在一個不斷膨脹的宇宙中,不會是一件容易的事,但可能比生活在封閉的宇宙中更可取,因為這個封閉宇宙在激烈的內向爆炸中塌陷。

相關天文知識

宇宙的最終命運是物理宇宙學的一個話題,其理論限制允許對宇宙的進化和最終命運進行描述和評估。根據現有的觀測證據,決定宇宙的命運和演化現在已成為有效的宇宙問題,超出了神話或神學信仰幾乎無法測試的限制。許多可能的黑暗未來被對手的科學假設所預言,包括宇宙可能存在有限和無限,或解釋其開始的方式和環境。

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。

埃德溫·哈勃在20世紀20年代至50年代的觀測發現,星系似乎正在遠離彼此,指向了目前公認的大爆炸理論。 這表明,宇宙大約於138億年前形成——那時候的宇宙非常小,非常密集,自那時以來,它一直在擴展,並且(平均)變得不那麼密集。大爆炸理論的確認主要取決於對膨脹速率、物質平均密度和宇宙中質能的物理性質。

宇宙學家們有一個強烈的共識,認為宇宙是"平的",並將繼續永遠膨脹。

在確定宇宙的起源和最終命運時需要考慮的因素包括:星系的整體運動、宇宙的形狀和結構以及宇宙中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.wisegeek- Ann

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