奇点结局(细胞进化到奇点结局)

宇宙万物都不是永恒的,甚至连宇宙本身也不会一直像现在这样星光灿烂,对于宇宙最终的结局,人们提出了多种假说,其中有一种被称为“大撕裂”的理论认为,宇宙最终的结局可能是终极的孤独,在大约167亿年后,宇宙将会终结,而地球将在宇宙终结前16分钟毁灭。我们来看看这具体是怎么回事。

“热寂”和“大挤压”

在发现了宇宙膨胀现象之后,科学家就提出猜测,宇宙最终的结局可能有两个,一个被称为“热寂”,另一个则被称为“大挤压”。为了方便理解,我们不妨来做个简单的思想实验。


想象一下,现在你站在地球表面,然后沿着垂直于地面的方向朝着天空扔一块石头,正常情况下,你将会看到这块石头先是一直向上运动,但在地球引力的作用下,它向上的速度将会逐渐降低,最终会停止向上的运动并向下掉落,直到落回地球表面。

很明显,你扔石头的力量越大,石头的初始速度就越快,它也就飞得越高,而假如你扔石头的力量足够大,使石头的初始速度超过了地球的逃逸速度,那么在不考虑空气阻力的情况下,这块石头就会越飞越高,虽然地球的引力会使它相对于地面的速度越来越慢,但它始终都在远离地球,这样就永远不会掉回地面了。

同样的道理,假如宇宙膨胀的速度超过了一个“临界速度”,那么宇宙的引力就只能让宇宙膨胀的速度越来越慢,但宇宙却会永无休止地膨胀下去,而随着宇宙的熵越来越高,最终宇宙中将再无任何的能量差异(或流动),其最终的结局就是陷入永恒的“热寂”。

反过来讲,如果宇宙膨胀的速度没有超过这个“临界速度”,那么宇宙的引力迟早会将宇宙膨胀的状态反转,于是宇宙就会在引力作用下不断地收缩,直到坍塌成一个“奇点”,这种结局就被称为“大挤压”。

因为上述的“临界速度”是根据宇宙的引力决定的,而引力却是由宇宙的质量决定的,所以宇宙最终的结局到底是“热寂”还是“大挤压”,其实是要看宇宙的质量到底是多少。

然而对于人类目前的观测水平来讲,想要精确地测量出宇宙的质量,根本就是一件不可能的事情,所以科学家就想到了另一个方法来间接计算出宇宙的引力,简单来讲就是:将宇宙在“现在”和“过去”的膨胀速度进行对比,看看宇宙膨胀速度到底降低了多少,进而通过这个差值来计算出宇宙引力的大小。

不得不说,这是一个很巧妙的方法,但令人意想不到的是,正是这个方法,引出了另一个关于宇宙结局的假说。

宇宙大撕裂理论


由于光速的限制,宇宙中其他天体发出的光线要抵达地球,都需要一定的时间,所以我们在宇宙中观测到的天体,其实都是它们的“过去”,比如说当我们观测到1亿光年外的某个天体时,其实看到的是它在1亿年之前的样子。

在宇宙膨胀的驱动下,那些遥远的天体都在远离我们而去,所以只需要观测不同距离的天体相对于我们的远离速度,再将其进行对比,就可以得到在不同时间段中宇宙膨胀速度的差异。那么观测哪种天体好呢?科学家选择了“Ia型超新星”。

由两颗恒星组成的双星系统在宇宙中是很常见的,假如在某个双星系统中,一颗恒星演化成了白矮星,与此同时,另一颗恒星则演化成了一颗结构松散的巨星,那么在两颗恒星距离足够近的情况下,白矮星就会不断地吸收巨星的物质,其质量也会持续增加,当质量增加到1.44倍太阳质量时,这颗白矮星就会因为引力坍塌而发生失控的热核爆炸,这种现象就被称为“Ia型超新星”。

“Ia型超新星”非常明亮,即使隔得非常远都可以观测到,并且因为“Ia型超新星”的爆发条件是固定的(即达到1.44倍太阳质量),所以宇宙各处的“Ia型超新星”的亮度都是相同的,因此“Ia型超新星”也被科学家称为“标准烛光”,通过分析它们的视亮度(即我们所看到的亮度),就可以准确地判断出它们与我们之间的距离。

1998年,三位来自于不同研究团队的科学家给出了相同的测量结果:宇宙的膨胀速度并不是之前想象中的那样越来越慢,而是越来越快!

对于当时的科学界来讲,这个测量结果无疑是颠覆性的,在接下来的时间里,科学界对此进行了深入的研究,并最终确定了宇宙确实是在加速膨胀,而上述的三位科学家也因此而获得了2011年的诺贝尔物理学奖。

在此之前,科学界认为驱动宇宙膨胀的暗能量是恒定不变的,而上述的“热寂”和“大挤压”也是基于这一观点,然而新的研究却表明,宇宙居然在以越来越快的速度膨胀,这就意味着,在宇宙膨胀的过程中,暗能量的密度其实一直在增加。

于是科学家就据此提出了大撕裂理论,该理论认为,在未来的时间里,随着暗能量密度的持续升高,宇宙将会越来越受到暗能量的主导,而由于暗能量在宇宙中是均匀分布的,因此当这个过程达到一定程度时,暗能量的作用就将战胜宇宙中的四种基本力,进而将宇宙中所有的物质全部撕裂。

科学家根据目前的观测数据计算出,在大约167亿年后,宇宙就会以这样的形式终结,假如地球在那时依然存在的话,那么地球将在宇宙终结前16分钟毁灭。

到那个时候,宇宙中将只剩下基本粒子和能量辐射,在此之后,它们还会因为宇宙的膨胀而继续以越来越快的速度互相远离,直到永远都无法产生相互作用,而这种终极的孤独,就是宇宙最终的结局。

结语

需要注意的是,大撕裂理论只是科学家根据已知的观测数据推导出的一种假说,因此大家了解一下就行了,不必太过当真。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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