愛伊米

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

大約在一個世紀以前,我們甚至不知道星系的存在。

而後在1910年,天文學家計算出瞭如何測量他們在天空中看到的被稱為“旋渦星雲”的天文特徵離我們的距離。即使這些氣體雲看起來像在我們附近,但科學家還是意識到包含著數十億恆星的完整星系離我們真的很遙遠。

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

幾乎當我們一瞭解到星系是什麼,我們就發現了它們彼此之間在相互遠離,而那些離我們更遠的星系移動的更快,換句話說,宇宙在膨脹。

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

宇宙的膨脹到處都在發生——所有的點都在遠離彼此。

自此以後有一個問題一直存在:宇宙將永遠膨脹麼?還是有一天會在“大崩潰”中再次崩潰。

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

從大爆炸形成的宇宙演化圖解(左)。在這幅圖中宇宙以二維呈現,第三維度是時間,向右是時間流動的方向。

為什麼這是個謎:因為重力應當減緩膨脹。所有的星系也都在相互吸引,就像是地球吸引我們一樣,當我們跳躍的時候,地球把我們拉回來。

當我把一個球拋向空中時,起初它可能運動的很快,但是後來它就會減速,然後停止上升,落回地面。

然而,如果我把它扔的足夠快,使它的速度超過每秒11公里(這是相當快的!),那它將永遠都不會回到地球上來。它將有所謂的“逃逸速度”——這是地球的重力不足以把它拉回來的速度。

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

一門架在山頂上的大炮以不同初始水平速度發射炮彈後形成的炮彈執行軌跡。其中(A)和(B)未達到軌道速度,(C)和(D)的速度介於軌道速度和逃逸速度之間,(E)的速度大於逃逸速度。

如果我在月球上,那就會更容易,因為月球的質量更小:它幾乎比地球輕100倍。這就意味著由於重力變小,我可以把球扔的慢得多,它仍然可以逃脫月球的重力,只要超過兩千米每秒就可以了。

所以問題就變成了:所有的星系究竟有多重,它們之間的運動速度是否足夠快以達到逃逸速度?如果是這樣,宇宙將永遠膨脹。

大爆炸之後(見下圖),所有膨脹的東西都遠離了其他東西。

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

我們不得不一直等待,直到上個世紀九十年代,測量資料變得足夠準確,可以得出答案。當天文學家最終測量出膨脹究竟是如何發生的時,他們發現重力實際上根本就沒有使膨脹減慢。事實上,膨脹一直加速。

這聽起來似乎有點瘋狂,這意味著重力一直在做反作用力:有東西把星系推的遠離彼此。這就像我把一個球輕輕的拋向空中,看著它加速飛向太空一樣奇怪。

我們不知道是什麼導致了加速度,但是我們給它起了個名字叫暗能量。

宇宙將如何終結?是不斷膨脹,還是在大擠壓下收縮?

即使我們實際上並不知道暗能量是什麼,我們現在也可以回答最初的問題:是的,宇宙將一直膨脹,我們將經歷“大凍結”,而不是“大擠壓”。

星系之間將越來越遠,宇宙將越來越冷,最終所有的星系將超出我們的觀測範圍變得模糊、遙遠,我們甚至不能再看到他們——因為它們的光將不能到達地球。

加速甚至有可能到達一個極端,撕裂我們的星系,最終甚至撕裂原子。。。毀滅所有。這可能被稱為一場“大撕裂”。但更有可能的是,我們正走向一場大凍結。

所以宇宙將存在很久,但未來卻將是寒冷和黑暗的。

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 theconversation

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