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发表于 2021-01-04 22:10:46


科学家知道世界将如何终结。太阳将耗尽燃料,进入红巨星阶段。它最后的爆炸将膨胀并吞没最近的行星,使地球变成一块烧焦的、没有生命的岩石。我们的星球还剩大约50亿年了。


理论天体物理学家凯蒂麦克(Katie Mack)在其著作《一个更不确定的前景》中描绘了这一严峻的景象,开始探索宇宙的尽头。宇宙学家通常会回顾过去,因为他们能用望远镜找到的证据非常遥远,而且所涉及的事件发生在很久以前。利用遥远恒星和星系的运动来预测未来还需要更多的推测。


在麦克的手中,这个推测构成了一个引人入胜的故事。她写道,人类是“一个平静地生活在认识到自己的终极无足轻重和有能力超越自己的世俗生活,进入虚空并解决宇宙最基本的奥秘之间的物种。”。她是复杂物理学的天才传播者,她对天文学的热情和好奇心使她成为受欢迎的演讲者和推特博客作者,这在本书中有所体现。(也有一些无聊的笑话和新物理学研究的一个不引人注意的结尾——远离中心主题。)

麦克从大爆炸(Big Bang)开始,接着是通货膨胀,这是一个迅速膨胀的时期。然后暗物质的结构就形成了,恒星、行星、生命和星系的基本组成部分就结合在一起了。目前,被认为遍布整个宇宙的暗能量在某种程度上抵消了引力,并不断推动宇宙的膨胀。


宇宙的命运取决于膨胀是继续、加速还是逆转。


宇宙正在膨胀。资料来源:美国宇航局欧空局宇宙正在膨胀。来源:NASAESA

big squence

天体物理学家一直认为最有可能的结果是大爆炸的逆转,即大挤压(Big Crunch)。在我们的宇宙邻居之外,每个星系都在迅速远离我们;这是一个明显的膨胀迹象。如果宇宙中有足够的物质,包括暗物质,那么万物的综合引力将逐渐阻止这种膨胀,最终导致坍塌。随着时间的推移,附近的恒星将更频繁地相互碰撞,然后地球上的生命将更频繁地消失。在一天结束的时候,随着密度和温度在一个不断缩小的地狱世界里飙升,剩下的一切都将在某一时刻消失。


但暗能量可能意味着还有另一个结局在等待。宇宙的早期演化是由它所拥有的物质的数量决定的;在过去的数十亿年里,暗能量开始占据主导地位,将宇宙向外推进。目前来自欧洲航天局普朗克望远镜和其他来源的数据一致认为,宇宙将永远继续膨胀。


被称为热死或大冰冻(Big Freeze),麦克写道,这场灾难将是“缓慢而痛苦的”。她解释说,在热力学方面,宇宙将接近其最低温度和最大熵。随着事物之间的距离越来越远,死星的物质就会散开,新的恒星就无法形成,它们所属的星系也会逐渐停止生长。就好像所有的天体物理活动都被“窒息”了,因为生长和繁殖的燃料变得如此分散,以至于无法使用。这是一个“以与世隔绝、不可抗拒的衰败和在黑暗中长期消失为特征”的终结。



第三个是大灭绝。如果暗能量加速膨胀的速度比目前预期的还要快,这种情况就会发生。随着宇宙膨胀,最终引力将无法将星系聚集在一起。恒星将彼此分离,像我们这样的太阳系将没有力量保持在一起。其余的恒星和行星将会爆炸。最终,最后一个原子将被撕裂。


最新的计算结果指出了热寂的终结,但大的挤压或大的撕裂在其不确定的范围内。


麦克描述的最后一个世界末日场景是极不可能的:真空衰变。由于与希格斯玻色子相关的场的不稳定性,可能会形成一个微小的“真真空”(true vacuum)气泡。如果黑洞以错误的方式蒸发,就会发生这种情况。这样的气泡会以光速膨胀,毁灭一切,直到宇宙被抹去。真空衰变可能是从很远的地方开始的。我们看不到它发生。


但别担心。正如麦克所说,无论结局如何,至少在2000亿年内都不会到来。


宇宙将如何终结?这个题目发表在2020年8月10日的《自然》书评部分


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