刘慈欣的小说照进现实?新发现,宇宙未来或停止膨胀,开始收缩
【刘慈欣的小说照进现实?新发现,宇宙未来或停止膨胀,开始收缩】
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世间万物有始有终 , 宇宙也同样如此 , 有开端那势必就会有终结的那一天 。 刘慈欣有一本科幻小说《塌缩》 , 讲述了未来宇宙的命运 , 宇宙开始塌缩一切都将重新回到起点 。
最近在《美国国家科学院院刊》上有科学家团队发表了一篇名为《Rapidly descending dark energy and the end of cosmic expansion》的研究论文 , 论文名字很直白 , 大体意思就是暗能量衰减 , 宇宙膨胀减弱甚至停止 。
在哲学上我们喜欢追问三个问题“我是谁?我来自哪里?又要到哪里去?” , 而对于宇宙我们也追其本源 , 想要知道宇宙的起源和未来的演化问题 。
爱因斯坦作为物理学的巨擘 , 对于宇宙演化的问题也非常痴迷 , 在他提出自己的广义相对论后 , 就曾经用自己的广义相对论场方程来研究宇宙演化问题 , 最终得出了一个“动态宇宙的模型” , 受到传统稳态宇宙思想的影响 , 爱因斯坦也不喜欢动态的宇宙 , 因此就在自己的场方程中加入了一个常数 , 让宇宙重归稳定 。
后来著名的天文学家、河外天文学家奠基人哈勃发现了星系红移现象的存在 , 认为距离银河系越远的星系它们的退行速度就越快 , 爱因斯坦听到这个消息的时候来到了哈勃工作地点亲自观测 , 才发现此前自己错了 , 这个宇宙是动态膨胀的 。
宇宙目前的状态既然是膨胀的 , 那么如果往早期宇宙追溯 , 最终可以知道宇宙曾经作为一个致密的奇点 , 138亿年前经过一场“爆炸膨胀” , 才形成今天的局面 , 那么按照正常的思维方式 , 宇宙的膨胀应该是减速过程 。 道理很简单 , 膨胀的宇宙在自身的引力拉扯下 , 有一个向内的力 , 就像是垂直地面抛出一个小球 , 这个小球的运动形式便是出手的瞬间速度最大 , 之后减速运动达到最高点速度转变 , 开始向下加速运动 。
按照这样的思维方式 , 宇宙将是减速膨胀过程 , 直到膨胀速度变为零 , 便开始加速收缩 , 最终宇宙还会形成一个奇点 , 就这样反复不同的运动 , 宇宙生生不息 。
但是天文学家根据发现的一些高红移Ia超新星进行研究用来测量宇宙的减速膨胀速度 , 发现了非常反直觉的事情 , 宇宙先减速膨胀最后变成了加速膨胀 , 天文学家用了四年多的时间绘制出这张宇宙膨胀速率变化图 , 从中可以看到宇宙大爆炸后的70亿年时间宇宙是减速膨胀的 , 这跟我们常规的思维方式一致 。
但是在宇宙大爆炸70亿年之后 , 宇宙的膨胀开始加速 , 整个过程很奇怪 , 在那个时间点就像发生了不可思议的事情 , 垂直地面向上抛的小球没有减速上升再加速下落 , 而是先减速上升到某个位置之后开始加速逃离 , 这是科学家非常难以理解的 。
在那个时间点就像出现了一只看不见的手推着小球开始加速上升 , 或者说推着宇宙摆脱自身的引力拉扯开始加速膨胀 。 科学家把这只看不见的手定义为“暗能量” , 与此相关的三位物理学家也获得了诺贝尔物理学奖 。
暗能量的性质也非常反直觉 , 跟重力正好相反 , 距离越远它的作用效果越明显 , 这也可以很好地解释宇宙加速膨胀的事实 。
但科学家研究发现暗能量或许并不是恒定的自然力量 , 它会随着时间不断地消逝 , 根据最新的研究宇宙的加速膨胀或许会在未来的6500万年内迅速结束 , 之后经过大约1亿年的加速膨胀过程最终停止膨胀 。 最后宇宙便开始进入收缩的阶段 , 最终的结果或许让一切重归起点 , 并且开始新的大爆炸过程 , 宇宙新的演化历程开始 。
当然宇宙无论是收缩还是膨胀 , 对于地球上的生命来说意义并不大 , 或者对于人类文明来说意义不大 , 毕竟那个时间太过于漫长 。
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