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    宇宙持續(xù)膨脹下去有沒有臨界點,最終歸宿如何,會爆炸嗎?

    宇宙持續(xù)膨脹下去有沒有臨界點,最終歸宿如何,會爆炸嗎?

    本文基于回答網(wǎng)友問題:宇宙是不是也像生命體一樣在持續(xù)膨脹,到了臨界點真的會爆炸嗎?

    這個問題本身說法不準(zhǔn)確,比喻也不恰當(dāng)。

    宇宙膨脹是由于某種推動力,所有的星系和宇宙天體都在相互分開,變得越來越稀疏,而整個宇宙就像吹氣球一樣越來越大;生命體沒有持續(xù)膨脹之說,只有新陳代謝生老病死之說,這是生命的進化演化規(guī)律。

    因此這是兩個不同事物,沒有可比性。

    先說說宇宙膨脹是咋回事

    現(xiàn)在科學(xué)界公認(rèn)的宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型是大爆炸宇宙論,就是宇宙誕生于一個無限小的奇點,大爆炸發(fā)生后一直膨脹,如今已經(jīng)形成一個465億光年半徑的可觀測宇宙,在可觀測宇宙之外還有永遠(yuǎn)也無法看到的宇宙,這部分叫不可觀測宇宙,目前還無法估量這部分宇宙有多大。

    標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型的建立基礎(chǔ)就是宇宙膨脹理論,宇宙膨脹由美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn),并創(chuàng)立了哈勃定律。根據(jù)宇宙一直在膨脹這個事實反推,可以得到越反推到過去,宇宙就越小,最早的過去所有星系會擠在一個點上,這個點就是奇點。

    經(jīng)過膨脹的速率測算,這個奇點爆發(fā)于138.2億年前,因此現(xiàn)在宇宙的年齡為138.2億歲。不過迄今為止,科學(xué)家們測得的哈勃常數(shù)都有出入,不統(tǒng)一,因此,測算的宇宙年齡就不一樣,測算的結(jié)果在114億歲到150億歲之間,這里采用比較通用的138.2億歲。

    哈勃常數(shù)是科學(xué)家們通過各種科學(xué)方法和設(shè)備,測量出來在距離我們百萬秒差距(約326萬光年)的地方,星系離開我們的速率,測得的數(shù)值在67.8公里/秒到82.4公里/秒之間。

    宇宙膨脹的證據(jù)是遠(yuǎn)方的星系都在高速遠(yuǎn)離我們而去,從四面八方看都是一樣的,這就是各向同性;而且離開我們的速度與距離成線性正比,就是越遠(yuǎn)離開得越快。有人用氣球比喻,所有的星系就是氣球表面的星星點點,這些星星點點隨著氣球膨脹而不斷分開。

    因此宇宙中所有的星系都在相互分開,而且站在每個星系位置,看到的結(jié)果都是一樣的,這也說明宇宙沒有中心。

    但宇宙膨脹又不能簡單地比喻為氣球,其中的維度理論很復(fù)雜,這里就不展開說了,氣球比喻只是一個形象大致比喻,大家能夠領(lǐng)悟就行了。至于氣球會不會被吹破,導(dǎo)致宇宙滅亡,這有點像宇宙大撕裂理論,大家自己領(lǐng)會吧。

    這些證據(jù)是埃德溫·哈勃在上個世紀(jì)初葉發(fā)現(xiàn)的,愛因斯坦還親臨哈勃所在的天文臺進行了驗證,由此修改了場論的公式。

    宇宙膨脹受暗能量支配

    現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),在我們宇宙中,可見物質(zhì),包括恒星、星系、星云塵埃等一切,才占有總質(zhì)能的4.9%,看不見的暗物質(zhì)占有26.8%,暗能量則占有68.3%。因此,整個宇宙演化,實際上是暗物質(zhì)和暗能量的博弈。

    暗能量主要表現(xiàn)為斥力,就是讓物質(zhì)和天體具備不斷分開的趨勢,由此,暗能量是主導(dǎo)著宇宙膨脹的終極力量?,F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),宇宙膨脹的速率越來越高,根據(jù)各種科學(xué)觀測獲得的哈勃常數(shù)計算,在可觀測宇宙邊緣,宇宙膨脹的速率達(dá)到光速的3倍以上。

    暗物質(zhì)雖然看不見,但卻具有質(zhì)量。根據(jù)愛因斯坦廣義相對論,凡有質(zhì)量的物體都會導(dǎo)致時空彎曲,表現(xiàn)為引力效應(yīng)。因此暗物質(zhì)的引力比可見物質(zhì)大多了,它們存在于星系和星系團之間的空間,是維系宇宙天體不離散的主要力量。星系和星系團之所以在速度彌散度很高的狀態(tài)下不會分崩離析,就是暗物質(zhì)的引力拉扯作用。

    因此整個宇宙演化過程,實際上就是暗物質(zhì)和暗能量的博弈過程,最終鹿死誰手,還無法預(yù)料。

    這里強調(diào)一點,不管是宇宙膨脹還是標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型,以及暗物質(zhì)、暗能量理論,都不是本人信口開河說說的,而是科學(xué)界經(jīng)過上百年的觀測發(fā)現(xiàn)與實驗研究得到的,有許多證據(jù)支撐,已經(jīng)是科學(xué)界的基本共識。時空通訊作為科普作者,只是將科學(xué)常識通俗化地傳播給讀者而已。

    宇宙膨脹有沒有臨界點,決定宇宙的歸宿

    目前科學(xué)界對宇宙膨脹有沒有臨界點還沒有結(jié)論,這要看最終暗物質(zhì)與暗能量博弈的結(jié)果。如果暗能量一直占上風(fēng),宇宙就會永遠(yuǎn)膨脹下去;如果最終此消彼長,暗物質(zhì)占了上風(fēng),宇宙就會停止膨脹。這就是臨界點,隨后宇宙就會開始收縮。

    宇宙膨脹有沒有臨界點決定著宇宙不同的歸宿。永遠(yuǎn)膨脹下去,宇宙將越來越空曠,所有的星光再也相互看不到,最終宇宙冷寂而亡。所謂冷寂,就是所有恒星能量耗盡后,黑洞也最終蒸發(fā)殆盡,宇宙沒有了能量,溫度歸于絕對零度,時空終止。

    如果宇宙膨脹到達(dá)一個臨界點又開始收縮,收縮會越來越快,最終形成坍縮之勢,所有星系都擠在一起,坍縮成一個奇點,時空消失。這種理論叫大坍縮理論,宇宙從奇點中誕生,又回歸奇點,循環(huán)往復(fù)。

    如此看來,不管宇宙有沒有臨界點,都沒有爆炸一說。除此之外,宇宙的歸宿還有兩個理論,一個叫熱寂,另一個叫大撕裂。

    所謂熱寂是根據(jù)熱力學(xué)第二定律,認(rèn)為這個世界之所以存在,是因為有能量流動,在一個孤立系統(tǒng)中,高溫會不斷與低溫進行熱交換,最終達(dá)到熱平衡而終止流動,沒有了能量流動等于死亡。

    這種理論認(rèn)為,宇宙作為一個孤立系統(tǒng),熵會隨著時間的流逝而增加,由有序向無序發(fā)展,當(dāng)熵達(dá)到最大值時,所有物質(zhì)達(dá)到熱平衡,整個宇宙再也沒有維持運動和生命的能量存在,時空停止,宇宙死亡。

    大撕裂是說宇宙膨脹越來越快,最終宇宙物質(zhì)承受不住不斷增加的膨脹速度而全部被撕裂,包括星系、恒星、行星以及每一個原子和基本粒子都被撕裂了,由此一切都?xì)w于虛無,回到真空量子漲落的宇宙誕生前狀態(tài),宇宙消失。

    因此,宇宙膨脹到底會不會有一個臨界點,宇宙最終是哪種死法,目前的理論框架還無法定論。有研究認(rèn)為,這些死法中最快的是大撕裂,大概會在200億年左右發(fā)生;其余的死法都至少需要上萬億年。

    對此,大家有什么看法,歡迎討論,感謝閱讀。

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