宇宙会死亡吗?如果会,那死亡后的宇宙又是什么样子的?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/18 12:14:13
宇宙会死亡吗?如果会,那死亡后的宇宙又是什么样子的?
宇宙会死亡吗?如果会,那死亡后的宇宙又是什么样子的?
宇宙会死亡吗?如果会,那死亡后的宇宙又是什么样子的?
新陈代谢,有生必有死,这是自然界不可抗拒的客观规律.根据大爆炸理论,宇宙在空间和时间两个方面都是有起端的,即大爆炸瞬间.在这之前,无空间和时间概念可言,也就没有“之前”可言.尽管这一观念与人们日常生活中的感受格格不入,但根据大爆炸理论就是如此.只要承认这一点,那么人们就会问,宇宙的终极在哪儿?什么时候发生?会是一种什么状态?这就是宇宙的结局问题.
大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近.引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小.
理论上存在某种临界密度.如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙.
问题似乎变得很简单,但实则不然.理论计算得出的临界密度为5×10－30克/厘米3.但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了.星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2×10－31克/厘米3,远远低于上述临界密度.
然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素.因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题.不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些.因而先来看一下开宇宙的情况.
恒星演化到晚期,会把一部分物质（气体）抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星.这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成.1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗.同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大.
1017～1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定.当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子.1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞.
10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗.这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着.
闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小.如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400～500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩.
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演.收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动.再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密,收缩也越来越快.
在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁.一旦宇宙温度上升到4000开,电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时,所有中子和质子从原子核中挣脱出来.很快,宇宙进入“大暴缩”阶段,一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域,回复到大爆炸发生时的状态.
人们也许会认为,看来开宇宙的结局比闭宇宙好一些,因为从理论上说,只要有星系及大黑洞存在,并且作旋转运动,技术高度发达的人类或地外文明总有办法从那儿汲取能量并继续生存下去；而一旦发生大暴缩,似乎一切都在劫难逃.但人们毕竟还有几百亿年时间去思考这一问题,应该相信科学技术的进步和人类的发展能力,而完全不必去作毫无意义的杞人之忧.迎接每一个美好的明天并为此作出自己的贡献,这才是人们应该做的.