宇宙将如何灭亡?从暗能量衰变到大撕裂(3)

2016-02-29 18:34 新浪科技

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来源标题:宇宙将如何灭亡?从暗能量衰变到大撕裂

时间是什么?

因此我们知道时间极可能肇始于大爆炸。但仍然有一个问题萦绕脑海:究竟什么是时间?

要想弄清这个问题,我们必须回到关于时间与空间的一些基本性质上来。

在空间的维度中,你可以自由向前或是向后移动。但时间不同,它只有一个固定的方向,你只能向前,不能退后。

要想解释为何时间具有这样的性质,我们需要找到自然界中同样具备不可逆性质的自然过程。典型的案例便是“熵”。这是一个物理学概念,简单来说,其描述的是这样一种物理规律:随着时间推移,事物倾向于变得更加混乱,而“熵”便是事物“有序程度”的度量。

想象有一个充满气体的盒子,在初始状态,这些气体分子都被限制在一个角落里,即处于有序状态。随着时间推移,我们可以预见到,这些气体一定会逐渐扩散并占据整个盒子内部,从而处于一种无序状态。这一过程是不可逆的。或者就像我们打破一个鸡蛋来制作煎蛋,一旦你做好了煎蛋并盛起来放进盘子里,你就再也没办法让它再恢复到一个鸡蛋的状态了。

宇宙也是一样,随着宇宙的演化不断进行,宇宙整体的无序程度将会增加——宇宙的“熵”将会增加。

事实证明熵是解释时间单向箭头的理想工具。可是,观察我们的宇宙,一切似乎正在变得更加有序——从宇宙肇始之初无序的高温气体和粒子,到今天我们所见有规则的恒星、行星和人类,还有这样一篇关于时间乃至空间的规整的文章。但宇宙整体正在变得无序才是事实。

之所以我们眼中的宇宙似乎正变得更加有序,是因为大质量物体施加的引力作用正在塑造着宇宙表面上的秩序感,但物理学定律让我们确信,宇宙的无序度一定正在增加,只是隐藏在引力场的深处而不为我们所见。

也就是说,即便我们没办法直接目睹,但宇宙的无序程度一定是在增加的。但是,既然大自然如此青睐无序,那么为何在宇宙创生之初它却要以一副有序的面目出现呢?这仍然是一个谜团。

长期以来,科学家们——也包括爱因斯坦,都认为宇宙是静止的和无限的。但此后的天文学观测已经确凿无疑地证明我们生活的宇宙其实正在经历膨胀,并且正在加速膨胀。

长期以来,科学家们——也包括爱因斯坦,都认为宇宙是静止的和无限的。但此后的天文学观测已经确凿无疑地证明我们生活的宇宙其实正在经历膨胀,并且正在加速膨胀。

宇宙的命运

有一部分研究人员认为宇宙大爆炸本身甚至可能并非某种开端。他们相信存在着其他的“平行宇宙”,在那些宇宙中时间会沿着不同的方向前进。

但主流科学界倾向于认为,时间是有开端的。而它是否有终点则在很大程度上要取决于宇宙中暗能量的本质,这种神秘能量正在加速宇宙膨胀的速度。这样的加速膨胀最终将可能撕裂我们的宇宙,并最终让宇宙在所谓“大撕裂”的惨烈命运中终结。

在另一种设想中,暗能量可能会衰变,从而导致宇宙膨胀最终开始减速并逆转,重新开始缩小,回到宇宙大爆炸的状态,并在同样惨烈的所谓“大挤压”(Big Crunch)中灭亡。

根据量子力学原理,真正的真空不存在,真空中存在随机出现的微小粒子,这样的现象尽管违反常识,但的确已经在大量物理学实验中被观测到。有一部分科学家认为暗能量可能会触发类似的“量子涨落”并引发新一次的大爆炸事件,从而终结我们现有的时间线并开启全新的不同时间线。

尽管所有这些理论目前都还存在着极大的不确定性,但我们的确能够确定的一点便是,只有当我们能够弄清暗能量的本质,我们才有可能最终弄清宇宙的未来命运。那么究竟哪一种才更有可能是宇宙未来将要面对的宿命?时间将会最终揭晓答案。(晨风)

责任编辑:陈群(QT0001)  作者:晨风