用户名:  密码:   
网站首页即时通讯活动公告最新消息科技前沿学人动向两岸三地人在海外历届活动关于我们联系我们申请加入
栏目导航 — 美国华裔教授专家网科技动向科技前沿
关键字  范围   
 
大撕裂理论:220亿年后宇宙终结,地球将在宇宙终结前几分钟毁灭
作者:魅力科学君 | 2024/6/8 10:49:28 | 浏览:1712 | 评论:0

关于宇宙最终的结局,人们提出过各式各样的假说,其中有一种被称为“大撕裂”(Big Rip)的理论认为,在大约220亿年后,宇宙就会终结,而像地球这样的行星,则会在宇宙终结前几分钟毁灭。这到底是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。

大撕裂理论:220亿年后宇宙终结,地球将在宇宙终结前几分钟毁灭

在上世纪20年代,科学家发现,宇宙其实是处于一种持续膨胀的状态,以至于那些遥远的星系,都在远离我们而去。

在此之后,人们就开始思考一个问题,即:在遥远的未来,宇宙的膨胀是会一直持续下去,还是会在某一个时间点停止下来,然后开始收缩?

为什么会有这样的一个问题呢?我们可以用一个简单的思想实验来进行说明。想象一下,在地球的表面,有一个人用力向天上扔了一块石头,接下来会发生什么?

一种常见的结果就是:在这个人扔出石头之后,虽然石头在开始的时候会不断向上飞,但在地球引力的作用下,它的上升速度会越来越慢,并最终掉头向下,重新落回地球表面。

而从理论上来讲,还会有另一种结果,那就是:假如这个人的力气特别大,以至于在他扔出石头之后,石头的速度达到或超过了第二宇宙速度,那么在不考虑空气阻力等其他干扰因素的情况下,这块石头就会一直向上飞,在此过程中,尽管它的上升速度仍然会因为受到地球引力的作用而越来越慢,但它却会一直处于一种远离地球的状态,永远不会回到地球表面。

大撕裂理论:220亿年后宇宙终结,地球将在宇宙终结前几分钟毁灭

同样的道理,由于引力是长程力,宇宙的膨胀也会受到自身引力的作用,因此宇宙的膨胀也会有一个临界速度。

如果宇宙膨胀的速度低于这个临界速度,那在未来的某一个时间点,宇宙就会停止膨胀,然后在自身引力的作用下开始收缩,而假如宇宙膨胀的速度达到或超过了这个临界速度,那么宇宙就会一直膨胀下去,在此过程中,虽然宇宙膨胀的速度仍然会越来越慢,但却永远不会停止。

那么,宇宙在未来到底会是哪种情况呢?要找到这个问题的答案,一个简单的方法就是,测量出宇宙的质量,这样就可以知道宇宙自身引力大小,然而据此就可以计算出上述“临界速度”的具体数值,在此之后,将其与实际观测到的宇宙膨胀速度进行对比就可以了。

然而以我们人类的观测水平,想要精确地测量出宇宙的质量,可以说是一件不可能的事情。所以科学家就想到了另一个方法,其思路可以简单地描述为:在“宇宙大爆炸”发生之后,宇宙的膨胀就会在自身引力的作用下不断减速,所以宇宙的膨胀就有一个负的加速度,因此我们只需要测量出宇宙在过去的不同时间段的膨胀状态,并对其进行对比,就可以计算出宇宙膨胀的加速度,据此就可以计算出宇宙自身的引力有多大。

大撕裂理论:220亿年后宇宙终结,地球将在宇宙终结前几分钟毁灭

需要知道的是,在光速的限制下,我们看到的那些遥远的天体,其实都是它们在很久之前的样子,距离越远的天体,在我们眼中就越古老,这就意味着,我们只需要观测不同距离的天体因为宇宙膨胀而产生的“退行速度”,就可以知道宇宙在过去的不同时间段的膨胀状态。

由此可见,这种方法是可行的。于是从上世纪90年代起,科学家就开始利用这种方法来测量,宇宙的膨胀速度在过去到底降低了多少。在1998年的时候,两个研究团队分别公布自己的研究结果:宇宙的膨胀速度并没有像之前想象中的那样越来越慢,而是越来越快。

也就是说,宇宙其实是在加速膨胀。对于当时的科学界来讲,这无疑是一个颠覆认知的发现,然而后续的研究也多次证实了,实际情况确实是这样,而这两个团队中的三位科学家也因此在2011年的时候,获得了诺贝尔物理学奖。

想象一个场景:一个人在地球表面向天上扔了一块石头,按道理来讲,这块石头的上升速度应该是越来越慢才对,但实际观测结果却是,这块石头的上升速度却是越来越快。显而易见的是,如果真是这样的话,那这块石头就应该受到了某种能量的推动,例如石头上装有一个火箭发动机,可以给它提供加速上升的推力。

同样的道理,宇宙的加速膨胀,也应该是受到了某种能量的推动,是什么能量呢?

大撕裂理论:220亿年后宇宙终结,地球将在宇宙终结前几分钟毁灭

很遗憾,直到现在,科学家都无法解释这种能量到底是什么,我们现在只知道,有一种未知的能量在推动着宇宙加速膨胀。这种未知的能量,就被称为“暗能量”(Dark Energy),实际上,大撕裂理论就与“暗能量”密切相关。

科学家根据已知的观测数据推测出,“暗能量”是一种充溢空间的、具有负压强的能量,它们均匀地分布在宇宙之中。

所以大撕裂理论认为,宇宙的加速膨胀,表明了“暗能量”一直在增加,而随着这个过程的持续,终有一天,“暗能量”将会强大到没有任何力量能与之抗衡,到了那个时候,宇宙中所有的物质,都将被“暗能量”从基本粒子层面被彻底撕裂,这样的情况,就被称为“大撕裂”。

大撕裂理论:220亿年后宇宙终结,地球将在宇宙终结前几分钟毁灭

根据该理论的预测,如果宇宙一直加速膨胀,那么在大约220亿年后,宇宙就将在“大撕裂”中终结,假如地球在那时依然存在的话,那么地球就将在宇宙终结前几分钟毁灭,其过程大致如下:

“大撕裂”发生前约2亿年,宇宙中的大尺度结构将开始解体。

“大撕裂”发生前约6000万年,所有星系的结构就再也无法维系,星系中的众多恒星都会四散而去。

“大撕裂”发生前约3个月,恒星的行星系统也会分崩离析。

宇宙中的恒星、行星等天体,将会在“大撕裂”发生前几分钟被撕裂。

“大撕裂”发生前约10的负19次方秒,宇宙中所有的原子都将被撕裂。

在“大撕裂”发生时,甚至连时空本身也会被撕裂,而这也就意味着宇宙的终结。

当然了,这只是根据已知的观测数据以及相关的理论所给出的一种假说,因此大家看看就成,不必对此太过当真。

相关栏目:『科技前沿
工信部:未来产业六大方向聚焦人形机器人、脑机接口、量子科技等领域 2024-11-06 [367]
Gartner 公布2025年十大战略技术趋势 2024-10-31 [521]
这样图解Transformer应该没人看不懂了吧——Transformer工作原理 2024-10-16 [894]
Nature:智能体涌现出语言 2024-10-16 [869]
50个顶级ChatGPT论文指令 2024-10-10 [1086]
推荐五种简单有效的数据可视化方式 2024-10-10 [1008]
这么有深度的文章是ChatGPT写的? 2024-10-10 [1004]
讲透一个强大的算法模型,CNN!! 2024-10-10 [997]
人类与 AI 协同的三种模式 2024-10-10 [558]
11 种经典时间序列预测方法! 2024-10-09 [494]
相关栏目更多文章
最新图文:
:引力波天文台或有助搜寻暗物质粒子 :Sail Through the Mist - SoCal Innovation Forum 2019(10/5) 游天龙:《唐人街》是如何炼成的:UCLA社会学教授周敏的学术之路 :“为什么海外华人那么爱国,但是让他回国却不愿意?...“ :学术出版巨头Elsevier 彻查433名审稿人“强迫引用”黑幕 :中国336个国家重点实验室布局 :中澳政府联合出手打击洗钱和逃税漏税 大量中国居民海外账户遭冻结 :摄影师苏唐诗与寂寞百年的故宫对话6年,3万张照片美伦美奂
更多最新图文
更多《即时通讯》>>
 
打印本文章
 
您的名字:
电子邮件:
留言内容:
注意: 留言内容不要超过4000字,否则会被截断。
未 审 核:  是
  
关于我们联系我们申请加入后台管理设为主页加入收藏
美国华裔教授专家网版权所有,谢绝拷贝。如欲选登或发表,请与美国华裔教授专家网联系。
Copyright © 2024 ScholarsUpdate.com. All Rights Reserved.