宇宙|宇宙另一种终结方式:10后面1100个0年后,到处都是绚烂的烟花!
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宇宙是如何诞生的 , 很多朋友可能都大致有个谱了 , 比较公认的说法是在137.99亿年前 , 发生了一次空前绝后的大爆炸 , 创造了时间和空间 , 宇宙也由此而诞生 。
但宇宙究竟会如何走向终结 , 却始终有着很大的争议 , 诞生了各种各样不同的版本 , 比较优雅、华丽、黑暗、悲伤且容易引发浪漫主义情感 , 相对多一点点的人赞同的观点是 , 在10^100年(10后面100个0)后 , 所有恒星都会燃尽它们的燃料 , 所有星系都会完全暗淡下去;此后黑洞也将在霍金蒸发中慢慢变小 , 最后完全消失 , 宇宙中只剩下简单的亚原子粒子和能量 , 相互之间距离极为遥远 , 宇宙的温度降到无限接近于绝对零度 , 宇宙最终在热寂中趋于死亡 。
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是不是充满着黑暗、浪漫和悲伤?不过中间好像有些什么不对劲呢 , 事情真的如此简单吗?美国伊利诺伊州立大学的理论物理学家马特·卡普兰(Matt Caplan)今年春季在开设一门天体物理课时 , 突然敏锐地意识到了这个不对劲所在:像我们太阳这样的恒星 , 在燃尽燃料后并不会变成黑洞 , 而是会成为白矮星 , 而白矮星的寿命是极长的 , 在宇宙毁灭的过程中 , 它们的命运会是怎样的呢?
卡普兰教授研究后发现 , 白矮星的重力仍会试图继续坍缩 , 然而由于电子简并压力的抵消 , 白矮星将维持一种平衡的状态 , 所有粒子都锁定在晶格中慢慢辐射能量 , 时间长达数万亿年 , 远远超过现在宇宙的年龄 , 最终会逐渐冷却变成黑矮星 。
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黑矮星没有能量来推动聚变反应 , 因此内部几乎不会发生任何事情 , 那么它们会一直这样存在下去 , 直到宇宙终结吗?那么热寂宇宙的理论是不是就有问题了呢 , 竟然还有这么大的家伙存在 , 宇宙怎么就终结了呢?
卡普兰的研究表明 , 黑矮星内部聚变反应仍然会发生 , 这是因为量子力学允许粒子穿过高能势垒 , 导致聚变进行 , 只是速率会变得非常之低 。 当硅和镍之类的原子融合成铁时 , 会产生电子的反物质——正电子 , 它会与黑矮星中的电子发生湮灭 , 削弱黑矮星的简并压力 。 在质量为1.2到1.4倍太阳的恒星(约占宇宙中恒星总数的1%)形成的黑矮星中 , 这种削弱最终会导致灾难性的重力坍缩 , 引发类似于大质量恒星超新星爆发的巨大爆炸 。
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卡普兰说 , 这种剧烈的爆炸将在10^1100年后发生 , 一直持续到10^32000年 , 这些数字基本是我们无法理解的了 。 那时候宇宙中将此起彼伏 , 不断地炸响一个又一个黑矮星烟花 。 然而 , 这种绚烂的烟花却没有人能欣赏到 , 即使你勉为其难活到那个时候 , 由于宇宙已膨胀到无法想象的地步 , 黑矮星之间的距离是如此之大 , 你周围极目所望的任何一个方向 , 几乎都不可能看到任何黑矮星的爆炸 。
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事实上 , 卡普兰的计算表明 , 我们现在460亿光年的可观测宇宙直径 , 届时将膨胀到约e^10^1100倍 。 这个数字有多大呢?我们来算一个简单的2^3^3是多少吧 , 3^3是27 , 那么2^3^3就是2^27 , 大约是134217728 , 也就是一亿多 , 所谓的e^10^1100可以说完全无法想象 , 是我迄今看到过的被赋予一定意义的最大一个数!当然 , 下面维基百科中关于热寂宇宙的数据就更无法想象了 。
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更加不可想象的是 , 黑矮星爆炸的时间横跨10^1100年到10^32000年 , 即使宇宙中有这么多黑矮星 , 你的眼力也足以扫遍比e^10^1100倍可观测宇宙还大不知道多少倍的整个膨胀后的宇宙 , 也要等到很多很多亿亿亿亿……年才看得到一颗黑矮星爆炸 , 那真的不能算宇宙烟火 , 而只能是宇宙鬼火了 。
所有这一切 , 其实都是计算和想象 , 宇宙真的会怎样走向灭亡 , 还得看宇宙自己怎么想!
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