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暗能量为什么能让宇宙膨胀?它真的可以撕碎宇宙么?

钟铭聊科学 2019-09-08 浏览23次
暗能量为什么能让宇宙膨胀?它真的可以撕碎宇宙么?的头图

关于宇宙的末日假说当中,大撕裂其实只是其中之一而已。但是这里要注意的是,大撕裂并不是撕碎宇宙,而是撕碎宇宙中的各种结构和物质,大的星系,恒星以及各种天体,小的比如:分子,原子,原子核都会保不住,都会被撕碎。

那么问题来了,为什么会有这么一个奇怪的假说呢?这个假说到底有没有依据呢?

这事还真的是有依据,要从爱因斯坦和哈勃说起。

宇宙到底是不是永恒的?

最早的人们相信宇宙是永恒的,亘古不变的。甚至爱因斯坦都深受影响,所以他在推导自己的广义相对论场方程时,发现这个方程预示着宇宙会发生膨胀,他觉得这很不合理,违背了自己的信念,于是加了一个宇宙学常数来抵消膨胀。

结果,哈勃通过观测星系的情况,发现星系正在发生红移。

这个红移说明了,这些星系正在离我们远去,进一步,勒梅特等一些科学家指出,这不是星系在动,而是宇宙空间在膨胀造成的。

这就让爱因斯坦很难过,如果宇宙在膨胀,那他之前加的那个宇宙学常数就有点多余了,简直是很打脸,错了一个重大发现。不过,勒梅特可没有嫌弃宇宙学常数,而是拿来主义。因为,现在的问题已经不是宇宙到底膨胀还是永恒不变的问题,而是这个膨胀到底是咋膨胀的?

宇宙到底咋膨胀?

关于宇宙咋膨胀最直接的办法就是观测一下就行,实际上科学家也这么做了。1998年,就有两个科学团队通过对Ia型超新星的观测,分别独立得到了宇宙正在加速膨胀的事实。Ia型超新星被称为标准烛光,可以用来测距,是观测宇宙膨胀的一个很好的工具。

而且这两个团队的负责人也在2011年获得了诺贝尔物理学奖。

这一发现确实让当时的科学界很震惊。为什么宇宙会加速膨胀呢?

我们结合现有的宇宙学模型,爱因斯坦的广义相对论可以得出,宇宙存在一个临界密度,在这个临界密度下,宇宙会处于一种既不膨胀也不收缩的状态。而当宇宙密度小于临界密度时,宇宙就会加速膨胀,当宇宙密度大于临界密度时,宇宙就会减速膨胀。

暗能量

其实这是由于真空能,或者叫做暗能量,它们的作用和引力正好相反,是一种斥力。

宇宙诞生之初,宇宙空间很小,因此真空能也就非常小,所以,大暴胀之后,引力占了主导,宇宙开始减速膨胀,大概到了距今45亿年前,此时的宇宙空间大概是现在宇宙空间的73%的,此时真空能占了主导,促使宇宙开始加速膨胀。

目前,我们通过普朗克卫星观测得到的宇宙微波背景辐射进行分析后,带入到宇宙学模型中可以计算出如今的宇宙密度,这个密度要小于临界密度。这就意味着,宇宙非但不会听着加速膨胀,甚至随着膨胀的愈演愈烈,真空能会进一步更加稳固自己主导的地位,迫使宇宙以更加快的速度膨胀。

如果宇宙一直保持这样的情况下去,那么宇宙未来的宿命就将是物质都无法构成,先是星系被撕碎,然后是恒星被撕碎,接近着星系被撕碎,一直到原子也被撕碎,乃至原子核,宇宙进入一种极其冷的状态,也被称为冷死亡。这也就是大撕裂的理论和观测依据。

其他宇宙末日

除了大撕裂之外,还有大挤压假说,说是未来可能会因为某种因素,使得引力重新占据主导,宇宙加速向内膨胀,最后缩到一个奇点上,相对应的这种方式其实是热死亡,意思是如果那个时候宇宙中还有生命,他们应该会在大挤压的过程中要么被烫死要么被压死。

而有的人认为,这种挤压的能量很有可能迫使奇点发生大爆炸,于是,新的一轮又开始了,宇宙开始膨胀,也就是大反弹假说。由大反弹自然而然,我们就会想到循环论。

除了这三种,还有一种叫做热寂说。这个假说是根据热力学第二定律来说,说的是宇宙的末日会是这样一种状态,宇宙处处温度都相同,没有了热传递,也就没有了信息的传递,宇宙陷入到死寂。

至于到底是大挤压,大反弹I、循环论、热寂还是大撕裂,其实目前还没办法确定。但是按照目前的形势来看,如果一切都不变,一直维持现状,那宇宙的末日应该是大撕裂,然后最终热寂。

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发布媒体:好百科 作者:钟铭聊科学