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探索宇宙的最终命运:暗能量主宰下的四种可能结局

更新时间:2024-08-02 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

暗物质和暗能量是当今物理学中最大的两个谜团。它们被称为“暗双子”。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

谁能解决这两个谜团之一,谁就成为与牛顿、爱因斯坦相媲美的物理学家。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

目前来看,与暗物质相比,暗能量似乎更加强大,因为暗能量将成为主宰宇宙最终命运的控制者。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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100 亿年后,宇宙的命运将会如何?这一切都取决于引力和斥力这两种力量中的哪一种将占主导地位。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

如果引力占了上风,宇宙就会再次坍缩到大爆炸之初的奇点。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

如果宇宙斥力获胜,未来宇宙将演变为大撕裂时代,撕裂人类躯体、撕裂原子、撕裂一切。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

关于宇宙的最终结局,有很多种理论,但大多数都不太可靠。根据目前的宇宙观牛逼得物理学家,宇宙有四种可能的结果。第一种是大撕裂时代,一切都将撕裂。第二种是宇宙中所有物质都收缩回大爆炸开始时的奇点,这被称为大挤压假说。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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第三是宇宙热寂,当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中所有的能量都转化成热能,所有物质的温度都达到热平衡,这时宇宙就处于热寂状态。第四是大反弹假说,这是一种循环模型,认为宇宙在大爆炸和大收缩过程中会不断来回循环,因此宇宙要么在膨胀,要么在收缩,不断循环。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

事实上,未来宇宙的具体结局完全取决于暗能量。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

现在我们知道,宇宙的总质量和能量中,68.3%是暗能量,26.8%是暗物质,4.9%是我们看得见、摸得着的可见物质。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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在以明物质、暗物质、暗能量为主导的宇宙中,其实存在着两大阵营,第一阵营是以明物质和暗物质为主导的万有引力,第二阵营是以暗能量为主导的万有斥力。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

如今牛逼得物理学家,很多人常常把暗物质和暗能量混为一谈。其实,它们的性质完全不同。只不过它们都不参与电磁力,所以人类无法用任何探测器直接探测到它们的存在,所以它们被称为“暗双子”。就我们目前所知,四种基本力中,暗物质肯定参与引力,也可能参与弱力。但暗能量既参与引力,又参与斥力。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

关于暗能量的排斥效应,主要是因为暗能量会表现为影响时空曲率的负压。这种负压不会引起物质之间的排斥,但负压会充满宇宙,造成宇宙整体时空背景膨胀的效应,从而导致空间本身以加速的速度膨胀。从宏观上看,这似乎是一种排斥效应。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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其实关于万有引力还有一个故事,有一天,一个物理老师在讲课,讲到牛顿的万有引力,他说宇宙间一切物质都是相互吸引的,这是宇宙间最普遍的规律。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

这时台下有学生问,既然宇宙中万物都有引力,那是不是意味着也存在着万有排斥力呢?Jsy物理好资源网(原物理ok网)

当然,这样的问题在1998年之前似乎是错误的,因为当时物理学家还没有发现宇宙中任何排斥现象。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

之所以这个时间是1998年,是因为在此之前,虽然天文学家已经知道宇宙在膨胀,但他们认为这种膨胀是由大爆炸的残余力量驱动的,就像宇宙暴胀时期遗留下来的惯性一样。同时,由于引力的作用,这种膨胀是一种减速膨胀。膨胀的速度越来越慢,直到宇宙最终停止膨胀。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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然而,1998年,天文学家拍摄到1A型超新星爆炸的谱线,通过红移分析发现,宇宙其实在加速膨胀,也就是说距离地球越远的星系,退行的速度就越快,后来越来越多的天文发现不断证实了这一点,因此,宇宙学现在承认宇宙正处于加速膨胀的阶段。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

但加速膨胀的现象显然违背了当时所有的物理规则。因为当时物理学中似乎没有第五种力可以维持这种加速膨胀的存在。这种排斥力究竟是什么造成的呢?Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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为了解决这个问题,我们想象出宇宙中一个新的东西,那就是暗能量。它的本质是推动空间加速膨胀,宏观表现就是排斥力。由于宇宙的加速膨胀是各向同性的贝语网校,即以地球为观测原点,整个遥远的空间都在以加速的速度膨胀。因此,暗能量是均匀分布的。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

暗能量还有一个非常奇特的性质,那就是在超宏观尺度上它会克服引力,但在近宏观尺度上,暗能量的作用会减弱。这意味着相距数千万光年以上的星系主要受到空间膨胀的排斥,因此它们之间的距离会越来越远。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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但在几百万光年的尺度内,暗能量会减弱,变得比引力还弱。所以在像银河系和仙女座星系这样的距离上,引力的作用会更大,所以银河系和仙女座星系会越来越近,直到40多亿年后相撞。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

为什么会发生这种情况?我们还不知道。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

现在的问题是,暗能量是稳定的还是动态变化的?如果暗能量是稳定的,那么数百万光年内的所有星系都会相撞并一起收缩,而数千万光年内的星系则会越来越远。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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还有一种假说叫动态暗能量假说,即暗能量会随着时间的推移变得越来越强,所以暗能量可能在近宏观尺度内慢慢克服引力,这种排斥效应的尺度会不断缩小,直到达到普朗克尺度。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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动态暗能量假说认为,宇宙的未来将完全被宇宙排斥力所主宰,宇宙的末日将是大撕裂时代。大撕裂中,普朗克尺度以上的空间将以加速的速度膨胀,一切天体、生命、原子,甚至基本粒子都将被暗能量撕裂。宇宙中将不再存在任何形式的物质结构。宇宙将成为一个不断膨胀的能量场。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

因此,宇宙的最终命运完全取决于暗能量是否会发生变化。由于引力是恒定的,目前唯一的变量就是暗能量。因此,暗能量是宇宙命运的最终控制者。Jsy物理好资源网(原物理ok网)

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