我们都知道,没有任何生命是永恒的,生命都会面临生老病死,这是大自然的规律。
那么上升到更浩瀚的宇宙呢?
我们的地球和太阳会有终结的一天吗?
小时候我们都认为地球和太阳是永恒的,这也是为什么太阳被称为“恒”星的原因之一。
但科学家告诉我们,即便是地球和太阳也不是永恒的,在遥远的未来也会走向终结。目前我们的太阳寿命为50亿岁,正值中年,最好的时候。科学家们预测,在50亿年之后,随着燃料耗尽,太阳将逐渐失去光和热,停止核聚变,最终坍缩为一颗白矮星,也宣告太阳的死亡。
没有了太阳,我们的地球彻底沦为荒凉之地,即使能够避免被太阳吞噬,也会彻底变得不适宜生命生存。
存在时间最长的天体当属黑洞,最大的黑洞的寿命能达到10的100次方年,超乎想象的漫长。但无论如何漫长,在不断奔流向前的时间长河里,黑洞也会因为霍金辐射的存在而蒸发完毕,随之而来的是宇宙的终结,一切的一切都变得如此地冰冷。
这种宇宙终结的方式就是大热寂,造成大热寂的主要原因是我们的宇宙自诞生之日起就一直在膨胀,超光速膨胀。而且目前来看,宇宙膨胀的速度越来越快。
在膨胀的过程中,星系之间加速远离彼此。而且随着膨胀的加剧,最终会撕裂宇宙万物,从大型天体,到微小的粒子,都不可避免地被膨胀的宇宙完全撕裂。最终宇宙的温度降至无限毕竟绝对零度,宇宙死亡了!
这听起来太凄凉了。但我们不必担心,因为宇宙的消亡将是十分漫长的过程。我们的太阳还有几十亿年的美好时光,在这几十亿年的时间里,太阳还会发光发热,源源不断地带给我们能量。在大约35亿年之后,太阳才会逐渐膨胀成一颗红巨星,然后是白矮星。
而比太阳更小的恒星,红矮星,寿命会更长,能达到几百亿年甚至更长,这是因为氢燃料消耗的速度更慢。如果人类文明能够延续到几十亿年之后,或许红矮星才是人类文明的未来。
由暗能量主导的宇宙膨胀速度越来越快,最终会上演一场十分壮观的宇宙消亡,万事万物都被撕裂,我们熟知的物理定律也会失效。由于一切都会被撕裂,宇宙最终会变成真空状态。
不过也有科学家提出不一样的观点,他们认为宇宙的终极未来未必是虚无和荒凉。或许在遥远的未来,宇宙真空能量会自发地发生反弹,然后引发再一次膨胀,生成一个新的宇宙。如此无限地循环下去。
这意味着会有无穷多个宇宙诞生,所谓的平行宇宙。
还有一种观点认为,暗能量的强度会下降,然后宇宙膨胀的速度会放缓,最终停止开始向内坍缩,成为无限小的奇点,开始再一次的反复。这种观点被称为“大坍缩”。
关于宇宙的终极未来,科学家们只是基于对宇宙的不断观测做出的猜想和推测。但是宇宙实在太大了,有太多未知奥秘,或许宇宙真的是永恒的,没有开始也没有结束。
不管宇宙是不是永恒的,我们都面临着一个终极奥秘:宇宙存在的意义是什么?
没有谁能回答这个问题,这个问题太深奥了,甚至可以说是最后的终极奥秘。
用一句话描述宇宙存在的意义:或许根本没有所谓的意义,意义本身只是人类赋予的东西,宇宙的存在原本就没有意义,它就是那样存在着。
相关讯息:万物生于虚无?宇宙中的物质真能凭空产生吗?
古语有云,万物生于有,而有生于无。那么物质真的能够凭空产生吗?
在大多数人的认知中,真空中空无一物,空间中没有任何粒子,完全是虚空。实际上,真空并不空,并不存在绝对真空。
量子场论认为,真空中其实蕴含着巨大的本底能量。根据美国物理学家惠勒的估计,真空的本底能量密度可能高达10∧13 J/cm3。这股能量也被称作真空零点能,即使在绝对零度条件下也存在。
真空中的这股能量会以粒子的形态表现出来。科学家认为,真空中会凭空出现大量的虚粒子对,它们一正一反,然后又在极短的时间内湮灭消失,。它们时隐时现,几乎在任何时空角落都存在这种现象,这种现象被称为真空量子涨落。
真空中存在量子涨落,这一结论可以从德国物理学家海森堡于1927年提出的不确定性原理推导出来。而不确定性原理是量子力学中的核心观点之一,即我们不可能同时知道一个粒子的位置和速度。
1948年,荷兰理论物理学家卡西米尔就对此作出了预言,认为如果真空中确实存在能量涨落,那么就必然存在一种现在被叫做卡西米尔效应的现象。只是当时还没有条件完成这样高精度的实验。
时间到了1996年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家首次利用实验验证了这一想法。
科学家在真空中平行放置了两块电中性金属板,并让这两块板子靠得非常近。由于金属板的存在,量子涨落受到干扰,那么在这两块平行金属板之间的虚粒子对的数目就要比板子外面少,此时两块金属板的内外就形成了能量差,这两块板子就会在真空中受到一种使它们彼此相互靠近的力——卡西米尔力。
1996年的那次实验成功测得了这种力。实验数据表明,在10纳米间隙上(大概是一个氢原子尺度的100倍),卡西米尔效应大约能产生1个标准大气压的压力。
由此可见,真空中无处不在的量子涨落是真实存在的。
量子涨落过程中存在虚粒子对,在某些条件下,虚粒子可以转化为实粒子。
例如,对于发生在黑洞事件视界边界处的量子涨落,若一对虚粒子中的其中一个粒子掉进了黑洞,另一个粒子由于失去了与之发生湮灭的对象,那么此时它就会转化为实粒子。在我们看来,黑洞似乎向外辐射出了粒子,这就是霍金辐射。
真空中能够此起彼伏的生成虚粒子,并且在一定条件下还能够实物化,这样看起来确实是无中生有,宇宙中的物质确实能够凭空产生。
只是,在我们看来空无一物的真空并不空,充满了能量涨落,就是一片能量海。也就是说,看似物质凭空产生,实际上是因为真空中本来就存在一股本底能量。
对于这无处不在的真空能量,未来如果能够加以利用,它将是星际航行过程中真正取之不尽、用之不竭的能源,比核能、反物质能还好。
宇宙中的物质不管是以粒子形态存在,还是以场态存在,总是存在质量或者能量,且质量和能量守恒,既不可能凭空消失,也不可能凭空产生。而爱因斯坦用简洁的质能方程告诉我们,质量和能量其实是一回事,并不是很多人理解的质量和能量可以相互转化。物体的质量就是它所含能量的量度;物体蕴含的能量增加了,它的质量也会增加。
很多人认为,在正反物质湮灭过程中,物体的质量百分百转化成了能量。这里所谓的质量化能量,实际上是实物粒子转化成了光辐射,物质换了一种存在形式。而且,现在科学家也已经在实验室中实现了光到实物粒子的形式转变,只需将两束高能激光相互作用后就能生成正反电子对,
光本质上是电磁波,由于波粒二象性的存在,既可以将它看作粒子,也可以看作光波。光子由于没有静质量,因此可以认为它是一种纯能量形态的物质。
总之,物质不灭,根本不可能无中生有,有能量存在就意味着有物质存在,不是什么能量变物质,只是存在的形式不同罢了。真空不空意味着,看似空空荡荡的宇宙,实际上充满了各种形态的物质,比如,暗物质和暗能量。虽然我们看不见、摸不着,但那也只是有别于普通物质形态的其它存在形式。