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宇宙的死法

三体迷  · 公众号  · 科幻  · 2017-07-24 16:34

正文

「一切都将逝去,只有死神永生。」正如《三体》里的这句名言所说,宇宙中的万事万物都无法跨越过死亡之墙,甚至包括宇宙本身。

关于宇宙的终极宿命,这一直以来都吸引着大量哲学家和科学家的思考。在科学上,随着科学边界的不断扩张,对这一问题的认识也在不断更新。

最初,科学家基于热力学第二定律,提出了宇宙将终结于所谓的热寂。热寂说的前提条件是宇宙是一个孤立的系统。作为一个孤立系统,宇宙中的熵将不断增加,经过漫长的时间后达到最大值。此时,所有的恒星早已熄灭,任何地方的温度完全一致,达到热平衡。这意味着宇宙彻底沦为一潭死水,不再会有任何可能性发生,只剩一片死寂。

在很长的一段时间里,热寂说似乎成了宇宙终结的不二之选。直到爱因斯坦的广义相对论横空出世,科学家才发现宇宙的终极命运可能要扑朔迷离得多。

广义相对论彻底颠覆了人类对宇宙的认识,也为宇宙学奠定了理论基础。爱因斯坦的这一系列方程组中蕴藏了大量的宇宙奥秘,而前苏联的宇宙学家亚历山大·弗里德曼则似乎从中窥见了宇宙的命运。在对宇宙作出各向同性和均匀性的简化假定后,爱因斯坦方程的解给出了宇宙命运的三种情形。

当宇宙物质的平均密度大于临界密度时,引力将占据上风,最终扭转宇宙膨胀的趋势,然后开始收缩,这就是所谓的宇宙大收缩。大收缩是一个异常恐怖的过程,随着收缩的进行温度不断升高,整个宇宙变成火葬场,所有一切都将葬身火海。

对此,刘慈欣在短篇科幻《坍缩》中做出了一个有趣的设定——宇宙收缩的不只是空间,还有时间,于是时间出现了倒流。

另外,有些科学家提出,宇宙在收缩后还可能再次发生大爆炸,出现大反弹,开启新的一个轮回,甚至如此周而复始,这被称为振荡宇宙理论。

当宇宙物质的平均密度小于临界密度时,引力始终无法抗拒宇宙膨胀,膨胀将一直继续下去,最终整个宇宙的温度趋向绝对零度,形成大冻结。

当宇宙物质的平均密度恰好等于临界密度时,事情就变得非常微妙了。宇宙的膨胀速度将无限趋向于零,但又永远不可能为零,就这样走向天荒地老,最终多半也会沦为大冻结。

这样看来,宇宙的宿命似乎就是一曲冰与火之歌。在20世纪里,科学家们一直想弄清最终是冰还是火,但一直悬而未决。然而,到了20世纪末,一个惊天大发现令宇宙的命运又有了新的走向。

1998年,三位物理学家发现了宇宙加速膨胀的证据,震撼一时,他们因此共同荣膺了2011年的诺贝尔物理学奖。为了解释宇宙的加速膨胀,科学家提出了暗能量的假说,认为宇宙加速膨胀是受到真空中一种神秘能量驱动的结果。而这也使得宇宙最终可能面临大撕裂的悲惨命运。

未来,随着人类认知的不断提升,宇宙或许还会有新的死法。

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