宇宙另一種終結(jié)方式:10后面1100個(gè)0年后,到處都是絢爛的煙花!

宇宙是如何誕生的,很多朋友可能都大致有個(gè)譜了,比較公認(rèn)的說(shuō)法是在137.99億年前,發(fā)生了一次空前絕后的大爆炸,創(chuàng)造了時(shí)間和空間,宇宙也由此而誕生。
但宇宙究竟會(huì)如何走向終結(jié),卻始終有著很大的爭(zhēng)議,誕生了各種各樣不同的版本,比較優(yōu)雅、華麗、黑暗、悲傷且容易引發(fā)浪漫主義情感,相對(duì)多一點(diǎn)點(diǎn)的人贊同的觀(guān)點(diǎn)是,在10^100年(10后面100個(gè)0)后,所有恒星都會(huì)燃盡它們的燃料,所有星系都會(huì)完全暗淡下去;此后黑洞也將在霍金蒸發(fā)中慢慢變小,最后完全消失,宇宙中只剩下簡(jiǎn)單的亞原子粒子和能量,相互之間距離極為遙遠(yuǎn),宇宙的溫度降到無(wú)限接近于絕對(duì)零度,宇宙最終在熱寂中趨于死亡。

是不是充滿(mǎn)著黑暗、浪漫和悲傷?不過(guò)中間好像有些什么不對(duì)勁呢,事情真的如此簡(jiǎn)單嗎?美國(guó)伊利諾伊州立大學(xué)的理論物理學(xué)家馬特·卡普蘭(Matt Caplan)今年春季在開(kāi)設(shè)一門(mén)天體物理課時(shí),突然敏銳地意識(shí)到了這個(gè)不對(duì)勁所在:像我們太陽(yáng)這樣的恒星,在燃盡燃料后并不會(huì)變成黑洞,而是會(huì)成為白矮星,而白矮星的壽命是極長(zhǎng)的,在宇宙毀滅的過(guò)程中,它們的命運(yùn)會(huì)是怎樣的呢?
卡普蘭教授研究后發(fā)現(xiàn),白矮星的重力仍會(huì)試圖繼續(xù)坍縮,然而由于電子簡(jiǎn)并壓力的抵消,白矮星將維持一種平衡的狀態(tài),所有粒子都鎖定在晶格中慢慢輻射能量,時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)億年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在宇宙的年齡,最終會(huì)逐漸冷卻變成黑矮星。

黑矮星沒(méi)有能量來(lái)推動(dòng)聚變反應(yīng),因此內(nèi)部幾乎不會(huì)發(fā)生任何事情,那么它們會(huì)一直這樣存在下去,直到宇宙終結(jié)嗎?那么熱寂宇宙的理論是不是就有問(wèn)題了呢,竟然還有這么大的家伙存在,宇宙怎么就終結(jié)了呢?
卡普蘭的研究表明,黑矮星內(nèi)部聚變反應(yīng)仍然會(huì)發(fā)生,這是因?yàn)榱孔恿W(xué)允許粒子穿過(guò)高能勢(shì)壘,導(dǎo)致聚變進(jìn)行,只是速率會(huì)變得非常之低。當(dāng)硅和鎳之類(lèi)的原子融合成鐵時(shí),會(huì)產(chǎn)生電子的反物質(zhì)——正電子,它會(huì)與黑矮星中的電子發(fā)生湮滅,削弱黑矮星的簡(jiǎn)并壓力。在質(zhì)量為1.2到1.4倍太陽(yáng)的恒星(約占宇宙中恒星總數(shù)的1%)形成的黑矮星中,這種削弱最終會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的重力坍縮,引發(fā)類(lèi)似于大質(zhì)量恒星超新星爆發(fā)的巨大爆炸。

卡普蘭說(shuō),這種劇烈的爆炸將在10^1100年后發(fā)生,一直持續(xù)到10^32000年,這些數(shù)字基本是我們無(wú)法理解的了。那時(shí)候宇宙中將此起彼伏,不斷地炸響一個(gè)又一個(gè)黑矮星煙花。然而,這種絢爛的煙花卻沒(méi)有人能欣賞到,即使你勉為其難活到那個(gè)時(shí)候,由于宇宙已膨脹到無(wú)法想象的地步,黑矮星之間的距離是如此之大,你周?chē)鷺O目所望的任何一個(gè)方向,幾乎都不可能看到任何黑矮星的爆炸。

事實(shí)上,卡普蘭的計(jì)算表明,我們現(xiàn)在460億光年的可觀(guān)測(cè)宇宙直徑,屆時(shí)將膨脹到約e^10^1100倍。這個(gè)數(shù)字有多大呢?我們來(lái)算一個(gè)簡(jiǎn)單的2^3^3是多少吧,3^3是27,那么2^3^3就是2^27,大約是134217728,也就是一億多,所謂的e^10^1100可以說(shuō)完全無(wú)法想象,是我迄今看到過(guò)的被賦予一定意義的最大一個(gè)數(shù)!當(dāng)然,下面維基百科中關(guān)于熱寂宇宙的數(shù)據(jù)就更無(wú)法想象了。

更加不可想象的是,黑矮星爆炸的時(shí)間橫跨10^1100年到10^32000年,即使宇宙中有這么多黑矮星,你的眼力也足以?huà)弑楸萫^10^1100倍可觀(guān)測(cè)宇宙還大不知道多少倍的整個(gè)膨脹后的宇宙,也要等到很多很多億億億億……年才看得到一顆黑矮星爆炸,那真的不能算宇宙煙火,而只能是宇宙鬼火了。
所有這一切,其實(shí)都是計(jì)算和想象,宇宙真的會(huì)怎樣走向滅亡,還得看宇宙自己怎么想!
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