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第二节 宇宙之死(1/8)

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第二节 宇宙之死

1、宇宙为什么会死?

宇宙为什么会死亡?它应该是无始无终的一个无限空间,这样的永恒存在怎么会死亡呢?

最近这几十年来,我们终于知道了宇宙是从大爆炸中诞生的,这是现代科学界的共识,那么,有起点就必然有终点,既然宇宙有大爆炸这个起点,就说明它不是无始无终的永恒存在,所以应该也有个终点,但这个终点到底会是怎样的一个情况呢?

其实,这个问题就是关于宇宙归宿的终极问题。

在大爆炸理论尚未出现以前,人们就已经非常想知道宇宙的归宿到底在哪里?只是许多年以来,一直众说纷纭,没有一个确切的答案。

1850年,德国物理学家鲁道夫·克劳修斯提出“熵”这个有关能量分布状况的概念:空间中能量分布的越均匀,熵值就越大,当能量完全均匀分布时,熵就达到最大值。

在宇宙中存在冷热不均的情况下,能量就会由高温的物体向低温的物体传递,直到所有地方达到相同的温度、不再有温差,而这个能量流动过程会让熵值一直增加。

熵——对于我们了解宇宙的结局很有帮助。

一个明显的问题是:熵会永远不断地增加下去吗?

答案是不会。

高温和低温随着时间的推移,将会达到一个相同的温度,能量的分布也就变的均匀。能量分布均匀了,熵值自然就达到了最大的一个值,不再增加。

对于恒星来说,在它诞生后就一直向外辐射能量,只是它自身燃料总有用完的一天,那个时候的恒星内部核反应完全停止,恒星只能放出剩余的热量继续冷却下去,直到周围的寒冷太空和它达到一个相同的温度为止——现在的宇宙中就有很多这样冰冷、黑暗的白矮星、黑矮星。

德国物理学家亥姆霍兹经过大量实验验证后提出一个普遍原理:总用一天宇宙的温度、能量都会达到均匀分布,也就是熵的最大值,然后,所有的能量流动将停止,而宇宙在那个时候就等同于死亡了——这就是宇宙的“热寂说”,人类有关宇宙归宿的早期解答。

这个发现曾使当时的科学家和哲学家都为之悲观失望,认为宇宙的前景渺茫,人类的生存毫无价值。

这个理论对于大爆炸学说的创立也起了一定推动作用,它暗示了假如宇宙无限古老,那它早就应该死亡了,所以,宇宙必定是在某个时间诞生的,它有一个起点。

不过,19 世纪的天文学家都没有意识到宇宙有起点这个事实,很多天文学家还为了一个问题而困惑:宇宙中有很多恒星在发光发热,尽管它们距离远,光线又弱,可宇宙无限,恒星数目也是无限,所以给定距离上的恒星累积的星光强度全都一样,当我们把各种距离上全部恒星的光累加时,地球上所接收到的总的星光量是无限的——夜空应当是无限地亮才对。

一个无限宇宙应当是一个宇宙熔炉:恒星把热量和光辐射倾注入太空,这种辐射慢慢地在真空中堆积起来。整个宇宙应当充满温度为几千度的热辐射,夜晚的天空应当在这个温度上发光发热,而不是漆黑一片。

解决办法只有放弃宇宙无限的观念:假定恒星很多,但数量有限,这样宇宙的大部分星光才流失掉。

只是,这样解释也有不对的地方:每颗恒星通过引力作用吸引其他恒星,如果宇宙有一个确定的边界,它就一定有个中心,物质一定会向这个中心聚拢。恒星将不能象目前这样高悬在星空中保持稳定。

看来,只有承认宇宙既无中心也无边界,每颗恒星才都会受到周围四面八方的引力,推及到整个宇宙来看,就是所有的引力会彼此抵消,恒星保持不动。

于是,终于有科学家认识到不是宇宙空间无限,而是宇宙的时间上有限——它竟然有个起点。它诞生于过去某个确定时刻,虽然现在充满着活力,但正不可避免地朝死亡迈进。

到了二十世纪初,埃德温·哈勃观测到所有的恒星和星系都在远离我们,在此基础上发展出了现代的大爆炸理论,让所有的科学家都意识到,宇宙真的会死,这几乎是不可避免。

然而,这立刻产生一堆问题。宇宙什么时候死?是怎么个死法?会不会突然降临到人类的头上?

2、死于引力:大坍缩

银河系拥有数千亿颗恒星,它们中的每一个都会因为燃料烧尽而灭亡,但是在银河系的旋臂上,还有足够的气体物质继续形成新的恒星,其他宇宙中的星系也是如此。

恒星生生灭灭,可它又不能永无止歇。因为制造恒星的气体物质只能有两种来源,一部分是还没制造过恒星的原始物质,另一部分则是恒星临终喷发出来的旧物质。但是,恒星死亡并坍缩成白矮星、中子星或黑洞时,便会占用掉一部分物质,使这些物质不再参与新恒星的制造过程,所以,宇宙中制造恒星的气体物质便会一点点的用完,直到最后一代恒星熄灭后,宇宙便会黑暗下来,到处都是漂浮的恒星残骸,尽管过程会很长,但总有一天会来到。

宇宙黑了下来,没了制造恒星的原料,但还不至于死,因为引力依然没有消失。

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