真正末日:地球、宇宙将这样灭亡

发布时间:2022年07月17日

       倒转时间想象倒转时间。人会变得更年轻, 而不是更老, 但代价是他们会逐渐忘记所学的东西, 最终会消失在自己的父母面前。像这样的场景应该由科幻作家写, 但有趣的是, 这类问题也在严肃的宇宙学家的脑海中。时间的不可逆性长期以来被认为是理所当然的。但物理学家不这么认为:大多数自然定律都是时间可逆的, 这意味着即使时间倒转, 这些定律仍然不会受到影响。那么为什么时间总是朝一个方向走呢?任何关于宇宙时间的讨论最终都必须建立在对宇宙本身演化的理解之上。当你看宇宙时, 你所看到的都是过去发生的事情, 因为光的传播需要时间。事实上, 即使是最简单的观察也可以帮助我们理解宇宙时间的概念。例如, 为什么夜晚是黑暗的?如果说宇宙的历史是无限长的, 是无限的, 那么我们晚上看到的天空应该是很明亮的, 因为无论我们往哪个方向看, 星星都是无限多的, 所以我们总会遇到来自某颗星星的光。包括爱因斯坦在内的科学家长期以来一直认为宇宙是静止的和无限的。但此后的天文观测已经明确证明, 我们生活的宇宙实际上正在膨胀, 而且这种膨胀还在加速。这意味着如果时间倒转, 那么在过去的某个时刻, 宇宙一定是处于完全稠密的状态, 也就是我们所说的大爆炸时期, 也就是说时间确实有一个开始。事实上, 我们仍然可以观察到宇宙中最古老的光——大爆炸的余辉, 被称为宇宙微波背景(CMB)。了解这一点是我们探索宇宙年龄的第一步。但是这里有一个问题。爱因斯坦的狭义相对论指出时间是相对的:想想你移动得越快, 你的时间会比我流逝的慢。这也意味着在我们移动的宇宙中, 那些快速移动的星系、旋转的恒星和行星对时间的感知是不同的, 任何属于过去、现在或未来的东西都只是相对的。 .事实是, 由于宇宙基本上处处相同, 各向同性, 我们确实可以定义一个宇宙时间。为了测量这一点, 我们所要做的就是测量宇宙微波背景辐射。宇宙学家已经使用这种方法确定了宇宙的年龄, 大约为 137.99 亿年。时间是什么?所以我们知道时间很可能是从大爆炸开始的。但是一个问题仍然困扰着我们:时间到底是什么?要理解这个问题, 我们必须回到时间和空间的一些基本属性。在空间的维度上, 你可以自由地向前或向后移动。但时代不同, 它只有一个在一个固定的方向上, 你只能向前移动, 不能向后移动。
       为了解释为什么时间具有这样的特性, 我们需要在自然界中找到也具有不可逆特性的自然过程。一个典型的例子是熵。这是一个物理概念, 简单来说, 描述了事物随着时间的推移会变得更加混乱的物理定律, 而熵是衡量事物有序程度的指标。想象一个装满气体的盒子。在初始状态下, 这些气体分子都被限制在一个角落, 即处于有序状态。随着时间的推移, 我们可以预期这些气体必须逐渐扩散并占据整个盒子内部, 形成一种无序状态。这个过程是不可逆的。或者就像我们打碎鸡蛋做煎蛋一样, 一旦你做了煎蛋并把它放在盘子里, 你就不可能再把它变回鸡蛋了。宇宙也是如此。随着宇宙演化的继续, 宇宙整体的无序程度会增加。
       宇宙的熵将增加。熵被证明是解释单向时间箭头的理想工具。然而, 纵观我们的宇宙, 一切似乎都变得更加有序。从宇宙开始时无序的高温气体和粒子, 到我们今天看到的规则恒星、行星和人类, 也有这样一篇关于时间甚至空间组织的文章。
       但确实, 整个宇宙正在变得无序。
       我们看到的宇宙之所以看起来变得更加有序, 是因为大质量物体施加的引力效应正在塑造宇宙中表面上的秩序感, 但在物理上科学定律让我们相信, 宇宙中的无序性一定在增加, 只是隐藏在引力场的深处, 对我们来说是不可见的。换句话说, 即使我们不能直接见证, 宇宙的无序程度肯定在增加。但是, 如果大自然如此偏爱无序, 那为什么它在宇宙之初就以有序的形式出现呢?这仍然是一个谜。宇宙的命运 一些研究人员认为, 大爆炸本身甚至可能还不是开始。他们相信还有其他平行宇宙, 其中时间在不同方向上传播。但主流科学界倾向于认为时间有一个开始。它是否有尽头在很大程度上取决于宇宙中暗能量的性质, 这种神秘的能量正在加速宇宙膨胀的速度。这种加速膨胀最终可能会撕裂我们的宇宙,

并以所谓的大撕裂的悲惨命运结束它。在另一种情况下, 暗能量可能会衰变, 导致宇宙的膨胀最终开始减速和逆转, 再次开始收缩, 回到大爆炸的状态, 并在同样悲惨的所谓的大紧缩中灭亡。根据量子力学原理, 真正的真空是不存在的, 真空中随机出现微小的粒子。虽然这种现象有悖常理,

但在大量的物理实验中确实已经观察到了。一些科学家认为, 暗能量可能会引发类似的量子涨落, 引发新的大爆炸事件, 结束我们现有的时间线, 开启一个新的、不同的时间线。尽管所有这些理论仍然存在很大的不确定性, 但我们可以确定的一件事是, 只有了解暗能量的本质, 才能最终了解宇宙未来的命运。那么哪一种更可能是宇宙未来面临的命运呢?时间终会揭晓答案。

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