膨脹宇宙的未來
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物理宇宙學 |
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有物理宇宙學家指出,宇宙的未來很可能為繼續膨脹。如果事實如此,宇宙就很可能將因其膨脹以致繼續冷卻,並導致達到不足以維持生命的溫度;因此,膨脹宇宙的未來又稱為大凍結(又稱熱寂)。[1]
膨脹宇宙的未來將會是蒼涼的。[2]若根據宇宙學常數加速了宇宙的膨脹,星系間的距離將會持續增加。紅移將會被拉長,到達的光子將會是長波長和低能量的光子。[3]恆星的形成仍會維持於1×1012至1×1014年,但形成恆星的氣體將會耗盡。當最後一顆恆星用完其燃料後,宇宙就不可能再有恆星誕生。[4][5]根據預測質子衰變的理論,1040年後,恆星殘餘物將會消失,剩下的將會只是黑洞,而黑洞亦會因放出霍金輻射而慢慢消失。[6]最終,如果宇宙溫度下降到一個程度,那麼再沒有活動能在宇宙中作出,從而導致宇宙熱寂。[7]屆時,宇宙將會空無一切。溫度亦會持續下降。
宇宙的未來
[編輯]宇宙的未來有很多可能性,而這些主要有4種:持續膨脹、熱寂、停止膨脹和收縮。[8]
大撕裂
[編輯]宇宙因星系間並無回返的引力作用而持續膨脹,並在暗能量的作用下,即使是基本粒子之間也以超光速互相遠離,即大撕裂。
熱寂
[編輯]根據熱力學第二定律,作為一個「孤立」的系統,宇宙的熵會隨著時間的流異而增加,由有序向無序,當宇宙的熵達到最大值時,宇宙中的其他有效能量已經全數轉化為熱能,所有物質溫度達到熱平衡。這種狀態稱為熱寂。這樣的宇宙中再也沒有任何可以維持運動或是生命的能量存在。熱寂理論最早由威廉·湯姆森於1850年根據自然界中機械能損失的熱力學原理推導出的。
停止膨脹
[編輯]宇宙若無足夠能量將會停止膨脹,停止膨脹亦會是最理想的環境,宇宙溫度適中之餘便有足夠資源形成恆星甚至生命。
收縮
[編輯]宇宙膨脹到某一階段將會停止膨脹並反過來收縮,收縮亦會縮小各星系間的距離,令宇宙溫度上升,最後導致和大爆炸相反的大擠壓,而這樣下去有可能會出現大反彈而形成一個新的宇宙。
參考
[編輯]- ^ WMAP - Fate of the Universe (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), WMAP's Universe, NASA. Accessed on line July 17, 2008.
- ^ "Heroic" research confirms universe's bleak future (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), Anna Salleh, May 27, 2002, news, Australian Broadcasting Corporation. Accessed on line July 18, 2008.
- ^ Life, the Universe, and Nothing: Life and Death in an Ever-expanding Universe, Lawrence M. Krauss and Glenn D. Starkman, Astrophysical Journal, 531 (March 1, 2000), pp. 22–30. doi:10.1086/308434. Bibcode:2000ApJ...531...22K.
- ^ A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, Reviews of Modern Physics 69, #2 (April 1997), pp. 337–372. Bibcode:1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337 , §IID
- ^ Adams & Laughlin (1997), §IIE.
- ^ Adams & Laughlin (1997), §IV.
- ^ Adams & Laughlin (1997), §VID
- ^ 時間簡史
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