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宇宙的命運,始於大爆炸,終於大塌縮?

通過廣義相對論將宇宙的膨脹進行時間反演,可得出宇宙在過去有限的時間之前曾經處於一個密度和溫度都無限高的狀態,這一狀態被稱為奇點。137億年前這個質量無限大的緻密小點到達臨界點,發生大爆炸,宇宙誕生。

大爆炸之後10-43秒,普朗克時期,溫度非常高,四種基本力(電磁力、萬有引力、弱核力、和強核力)還都統合成一種基本力。

大爆炸之後10-43秒至10-36秒,大統一時期,產生了一種相變使宇宙發生暴脹,在此期間宇宙的膨脹是呈指數增長。在這個時期分離出強力和電弱力。

大爆炸之後10-36秒至10-32秒,電弱時期,強力從電弱力(電磁力和弱相互作用力合在一起的名稱)中分離出來。

大爆炸之後10-12秒至10-6秒,電弱對稱破缺和夸克時期,在這個時期的結束,引力、電磁力、強相互作用、和弱相互作用的基本相互作用已經呈現出現在的形態。

大爆炸之後10-6秒至1秒,強子時期,組成宇宙的夸克-膠子等離子體繼續冷卻,直到重子,包括質子和中子的強子形成。

大爆炸之後1秒至10秒,輕子時期,在強子時期結束前,大多數的強子和反強子互相湮滅,留下輕子和反輕子主導宇宙的質量。

大爆炸之後10秒至380000年,輕子時期,在輕子時期結束時,大多數的輕子和反輕子已經湮滅之後,宇宙的能量由光子主導。

大爆炸之後1億5000萬年至10億年,最初的恆星和類星體在重力坍縮下形成。

大爆炸之後30億年,星系開始形成。星系的引力彼此拉扯形成星系群、星系團、和超星系團。

大爆炸之後90億年,太陽系誕生。

大爆炸之後137億年,我們現在熟知的宇宙。

以上是宇宙誕生的過程,那麼未來宇宙會已何種方式結束呢?

如同解釋非常早期的宇宙發生了什麼,科學家對宇宙最終命運的推測主要有下面是幾種可能:

大撕裂:從現在起超過200億年以後

支持宇宙膨脹的是暗能量,與之對抗束縛宇宙膨脹的是引力,現在的宇宙正在加速膨脹。當宇宙加速膨脹到某一零界點時就會發生大撕裂。大撕裂後,宇宙將越來越受到暗能量的控制,並且膨脹的加速度將會越來越大。到時任何留在地球上的觀測者看到的星系將越來越少。最終暗能量將把被萬有引力束縛在一起的天體剝離開來,宇宙中任何靠萬有引力支撐的東西都將發生分裂,所有物質都將被撕碎。

熱寂:從現在起101000年

根據熱力學第二定律,作為一個「孤立」的系統,宇宙的熵會隨著時間的流逝而增加,由有序向無序,當宇宙的熵達到最大值時,宇宙中的其他有效能量已經全數轉化為熱能,所有物質溫度達到熱平衡。這種狀態稱為熱寂。這樣的宇宙中再也沒有任何可以維持運動或是生命的能量存在。當最後一顆恆星也冷卻下來,最後一個黑洞蒸發殆盡,熵達到最大,宇宙就徹底死去了。

大坍縮:從現在起超過1000億年以後

根據大坍縮理論,所有物質在引力的作用下不斷聚集,黑洞和黑洞合併成更大的黑洞,最終所有物質被聚集在一個超級黑洞中,這個唯一的超級黑洞再慢慢坍縮成大爆炸時的奇點。這個奇點發生大爆炸產生了我們現在的宇宙,宇宙開始膨脹,星系、恆星、行星誕生,地球生命誕生。之後,宇宙又開始加速膨脹暗能量減弱,然後又在引力的作用下坍縮成奇點。

大撕裂、熱寂、大坍縮,宇宙未來的三種結束方式,你更傾向哪種呢?


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