爱读书 探索 如果宇宙不再继续膨胀,而且出现逆转(收缩)的时候,将会发生什么呢

如果宇宙不再继续膨胀,而且出现逆转(收缩)的时候,将会发生什么呢

随着宇宙的诞生,空间在不断的膨胀、向外扩张,宇宙变得越来越大。我们无法确知这一切是如何运行的,也不知道为什么会发生,以后是否会持续膨胀也不确定。但是,如果宇宙不再继续膨胀,而且出现逆转(收缩)的时候,将会发生什么呢?

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现在,宇宙不止在膨胀,而且其膨胀在不断地加速。事实上,一些离的足够远的星系,正在以比光速更快的速度远离我们。科学家们通过研究遥远星系的光的变化情况,来计算宇宙的膨胀。在这些研究中,都假设我们是中心点,一切事物都在远离我们。但是实际上,空间并不是从一个特定的位置向外膨胀扩张的。

如果是这样的话,我们就能非常容易地倒推出真正的“宇宙中心”,或是大爆炸在哪里发生。事实上,尽管它的名字听起来像一场“爆炸”,但大爆炸并不是简简单单的物质爆炸,它在过去和现在,实质上都是一种膨胀。这就意味着,现在空间扩张无处不在,任意两点之间的距离都变远了。

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在我们发现宇宙膨胀加速前,科学家们认为只有一种方法能够阻止宇宙向外扩张,那就是确保有足够的质量,使得重力能够超越膨胀的速率,从而迫使物质向其自身方向收缩。科学家将这种情况下的物质数量称为临界密度,也就是宇宙膨胀或收缩的变化点。

然而,在我们发现宇宙加速膨胀后,一切都改变了,也引出了暗能量的理论。暗能量被认为是驱动宇宙膨胀的动力。从现在的研究来看,想要宇宙开始收缩,要么暗能量消失,要么暗能量改变其运行方式。考虑到目前还有很多未知的因素,因此有可能会发生宇宙收缩。一些模型预期暗能量最终将不再是排斥力,而成为吸引力,从而导致宇宙向内收缩。如果这样的话,我们可能就不需要花费那么多时间去关注这个问题了。

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现在,我们能看到宇宙显然正在膨胀,因为我们观测到众多星系发生了红移。由于多普勒效应,当天体远离观测者时,由其发出的光波被拉长、频率变低,使其显得“更红”;而当天体离观测者越来越近时,其光波随运动而压缩,并产生更高更蓝的频率,从而显得“更蓝”——这自然就是“蓝移”。如果宇宙真的开始压缩,那么整个宇宙都将有迹可循。从某种程度上来说,“宇宙的一切都在缓慢移向我们”这种想法挺激动人心的,但实际上那也将会是一个恶兆。

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当宇宙中的物体,即每一个星系、恒星、行星,都被拉向我们的时候,从地球的角度来看,就会出现这样的情况:我们仿佛某种超大黑洞,将每一颗物质都拽向我们,使之无法逃逸。假如我们是在宇宙的其他地方,那么我们也会在那拥有同样的体验。所有存在的一切都会和其他事物相撞,也就意味着“宇宙尽头”如顾名思义般,只是时间问题了。

所以在此情况下,如果我们可以算出压缩的速度,那么我们就能知道宇宙还能存在多长时间,而那时末日之钟声也将进入倒数…但是我们对此能做些什么呢?更甚者说我们是否能理解这种现象呢?或许我们该问的第一个问题是:宇宙膨胀为什么停止了?暗能量一定是出什么问题了:要么是其行为模式发生了改变,要么是暗能量消失了。事实上,暗能量占整个宇宙能量的68%,那么任何变化都会影响深远。

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一种可能性是暗能量由于某些原因转化成了暗物质。但实际上,一些研究人员认为正在发生着的却是相反的情况,即暗物质正在衰变为暗能量,使得宇宙中的暗能量不断增加。据估计,暗物质甚至可能在数十亿年后的某天将完全消失,转变为暗能量。但是对于今天的问题——宇宙压缩——来说,我们需要弄清楚的是这种假想转变的逆过程,即暗能量变为暗物质并不断减少的过程。

然而,减少一些不必要的假设,我们最好将暗能量设想为一种其值恒定的能量(这也是当前科学观测的推断)。假设宇宙开始坍缩,而宇宙的坍缩将会导致暗能量的下降,那么这个假设则会被直接推翻。但也有些更容易接受宇宙坍缩说的暗能量理论,其中就包括“第五元素”论,它认为暗能量更像是一种能量场。第五元素论也压倒了引力和当前的宇宙膨胀说···但是,假设暗能量(由于某种原因)随着时间的推移而减弱,那么宇宙的终极命运仍然可能是停止膨胀,空间也会回到宇宙爆炸最开始的“奇点”。

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在科普宇宙学大事件年历中,这次重大转向被称为“大挤压”,这种说法也是“宇宙终结”的众多可能性之一。在“大挤压”期间(尽管与预估的情况有所不同,但“大挤压”的开始到结束仍可能需要数十亿年的时间),恒星之间的距离将会缩短,这就意味着地球上的我们将能够在这个绝无仅有的时机下探索地球以外的其他地方,以及宇宙中的地外生命——前提是如果地外生命存在的话。

目前为止,太空旅行的速度和距离都被光速所限制着,而恒星之间不断扩张着的广阔距离则意味着宇宙之中仍有诸多的星系是我们未曾见识过,也未曾探测到的。假设宇宙坍缩论是正确的,那么随着时间的推移,宇宙膨胀的速度也会越来越慢;宇宙中万事万物的距离都将会越来越近,这也意味着我们能够更简洁有效地进行探测或是与地外交流。

在未来,人类也许会不断地发展最后成为星际种族,而在宇宙终将坍缩的命运转折之下,也许只有在宇宙已经开始坍缩毁灭的时候,人类才能找到地外智慧生命存在的证明。这对于人类来说,的确是一个悲哀的事实。但在积极的方面来看,宇宙的坍缩或许能为人类有限生命中一些宏大的未知提供回答。宇宙坍缩也有可能被视为一种证据——即宇宙的大小其实是有限制的证据,同样这可以被看作宇宙其实具有“边缘”的证据。

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至少,倘若宇宙终将会向内坍缩,那么宇宙中的确会存在着一个“终点”; 而在宇宙回归于这个“终点”时,它也将如同这世间的万事万物一样,将迎来它的死亡和毁灭。除非你认同宇宙大爆炸理论,这个理论假设:宇宙实际上处于无止休的膨胀和坍缩循环之中……所以,如果宇宙开始向内坍缩,宇宙中的一切都不会随之毁灭,因为它们将在宇宙新一轮的膨胀与坍缩中再次出现——而在新一轮宇宙循环中再次出现的人类只会对于上一次循环一无所知!不过毫无疑问的是,如果有一天宇宙确实开始坍缩,那么地球上的生灵只能束手无策,因为无人可以阻止或者逆转宇宙的进程——除非以某种方式完全迁移到另一个宇宙(当然这也要以多重宇宙的确存在为前提)。

真相是我们将会一直受困于此,等待我们的是宇宙收缩的到来。而未来发生的一切犹如疑云密布。最终,构成我们和我们日常生活的所有粒子都将被凝聚,回到最初的地方,这或许是为了循环和重启,或许只是为了在奇点中度过永恒。宇宙一旦开始收缩,一切都将接踵而至。

宇宙(拉丁语:universus)由空间和时间的总和及其内涵组成,包括行星、恒星、星系以及其它所有形式的物质和能量。大爆炸理论是宇宙进化的主流宇宙学描述。根据这一理论,空间和时间在13.787±0.02亿年前同时出现,此后宇宙便一直膨胀至今。虽然整个宇宙的空间大小是未知的,但是宇宙膨胀方程表明必然存在一个最小直径,其值约为23万亿光年。宇宙目前的可观测直径约为930亿光年。

最早的宇宙模型是由古希腊和印度哲学家提出的地心说,该假说将地球作为宇宙中心。几个世纪后,哥白尼借助更精确的天文观测,形成了日心说模型,该模型以太阳作为太阳系中心。牛顿开发的万有引力定律,正是建立在哥白尼的日心说、约翰内斯·开普勒的行星运动定律和第谷·布拉赫的观测等前人研究成果的基础上。

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随着观测技术的进一步提升,人们认识到太阳不过是银河系中数千亿颗恒星中的一颗,而银河系也只是宇宙中数千亿个星系中的一个。 星系中的许多恒星都伴有行星。 在大尺度上看,星系均匀地分布在四面八方,这意味着宇宙无边无际,也没有中心。在较小的尺度上看,星系分布在星系团和超星系团中,在空间中形成了巨大的丝状体和空洞,创造出一个巨型的泡沫状结构。20世纪早期的发现表明,过去宇宙存在一个开端,此后宇宙空间就一直在以递增的速率膨胀。

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