當前位置: 華文世界 > 科學

大撕裂理論:220億年後宇宙終結,地球將在宇宙終結前幾分鐘淪陷

2024-10-01科學

關於世界究竟的結局,人們提出過林林總總的假說,其中有一種被稱為「大撕裂」(Big Rip)的理論以為,在大約220億年後,世界就會完畢,而像地球這樣的行星,則會在世界完畢前幾分鐘消除。這究竟是怎麽回事呢?下面我們就來了解一下。

在上世紀20年代,科學家發現,世界其實是處於一種持續脹大的狀況,以至於那些悠遠的星系,都在遠離我們而去。

在此之後,人們就開端考慮一個問題,即:在悠遠的未來,世界的脹大是會一向持續下去,仍是會在某一個時刻點連續下來,然後開端縮短?

為什麽會有這樣的一個問題呢?我們能夠用一個簡略的思想試驗來進行闡明。期望一下,在地球的表面,有一個人用力向天上扔了一塊石頭,接下來會產生什麽?

一種常見的效果便是:在這個人扔出石頭之後,雖然石頭在開端的時分會不斷向上飛,但在地球重力的效果下,它的上升速度會越來越慢,並究竟掉頭向下,從頭落回地球表面。

而從理論上來講,還會有另一種效果,那便是:假定這個人的力氣特別大,以至於在他扔出石頭之後,石頭的速度抵達或超過了第二世界速度,那麽在不考慮空氣阻力等其他攪擾要素的狀況下,這塊石頭就會一向向上飛,在此行程中,雖然它的上升速度仍然會由於遭到地球重力的效果而越來越慢,但它卻會一向處於一種遠離地球的狀況,永久不會回到地球表面。

相同的道理,由於重力是長程力,世界的脹大也會遭到本身重力的效果,因此世界的脹大也會有一個臨界速度。

假定世界脹大的速度低於這個臨界速度,那在未來的某一個時刻點,世界就會連續脹大,然後在本身重力的效果下開端縮短,而假定世界脹大的速度抵達或超過了這個臨界速度,那麽世界就會一向脹大下去,在此行程中,雖然世界脹大的速度仍然會越來越慢,但卻永久不會連續。

那麽,世界在未來究竟會是哪種狀況呢?要找到這個問題的答案,一個簡略的辦法便是,測量出世界的質素,這樣就能夠知道世界本身重力巨細,但是據此就能夠計算出上述「臨界速度」的詳細數值,在此之後,將其與實踐觀測到的世界脹大速度進行對比就能夠了。

但是以我們人類的觀測水平,想要精確地測量出世界的質素,能夠說是一件不可能的作業。所以科學家就想到了另一個辦法,其思路能夠簡略地描繪為:在「世界大爆炸」產生之後,世界的脹大就會在本身重力的效果下不斷減速,所以世界的脹大就有一個負的加快度,因此我們只需求測量出世界在早年的不同時刻段的脹大狀況,並對其進行對比,就能夠計算出世界脹大的加快度,據此就能夠計算出世界本身的重力有多大。

需求知道的是,在光速的捆綁下,我們看到的那些悠遠的天體,其實都是它們在良久之前的姿態,間隔越遠的天體,在我們眼中就越陳舊,這就意味著,我們只需求觀測不同間隔的天體由於世界脹大而產生的「退行速度」,就能夠知道世界在早年的不同時刻段的脹大狀況。

由此可見,這種辦法是可行的。所以從上世紀90年代起,科學家就開端運用這種辦法來測量,世界的脹大速度在早年究竟降低了多少。在1998年的時分,兩個研討團隊分別釋出自己的研討效果:世界的脹大速度並沒有像之前期望中的那樣越來越慢,而是越來越快。

也便是說,世界其實是在加快脹大。關於其時的科學界來講,這無疑是一個推翻認知的發現,但是後續的研討也屢次證清楚,實踐狀況確實是這樣,而這兩個團隊中的三位科學家也因此在2011年的時分,獲得了諾貝爾物理學獎。

期望一個場景:一個人在地球表面向天上扔了一塊石頭,按道理來講,這塊石頭的上升速度應該是越來越慢才對,但實踐觀測效果卻是,這塊石頭的上升速度卻是越來越快。清楚清楚的是,假定真是這樣的話,那這塊石頭就應該遭到了某種能量的推進,例如石頭上裝有一個火箭發動機,能夠給它供給加快上升的推力。

相同的道理,世界的加快脹大,也應該是遭到了某種能量的推進,是什麽能量呢?

很悵惘,直到現在,科學家都無法解釋這種能量究竟是什麽,我們現在只知道,有一種不知道的能量在推進著世界加快脹大。這種不知道的能量,就被稱為「暗能量」(Dark Energy),實踐上,大撕裂理論就與「暗能量」密切相關。

科學家根據已知的觀測數據推測出,「暗能量」是一種布滿空間的、具有負壓強的能量,它們均勻地散布在世界之中。

所以大撕裂理論以為,世界的加快脹大,表清楚「暗能量」一向在添加,而跟著這個行程的持續,終有一天,「暗能量」將會健旺到沒有任何力氣能與之抗衡,到了那個時分,世界中悉數的物質,都將被「暗能量」從基本粒子層面被完全撕裂,這樣的狀況,就被稱為「大撕裂」。

根據該理論的猜測,假定世界一向加快脹大,那麽在大約220億年後,世界就將在「大撕裂」中完畢,假定地球在那時仍然存在的話,那麽地球就將在世界完畢前幾分鐘消除,其行程大致如下:

  • 「大撕裂」產生前約2億年,世界中的大規範結構將開端潰散。

  • 「大撕裂」產生前約6000萬年,悉數星系的結構就再也無法維系,星系中的許多恒星都會四散而去。

  • 「大撕裂」產生前約3個月,恒星的行星系統也會土崩瓦解。

  • 世界中的恒星、行星等天體,將會在「大撕裂」產生前幾分鐘被撕裂。

  • 「大撕裂」產生前約10的負19次方秒,世界中悉數的原子都將被撕裂。

  • 在「大撕裂」產生時,甚至連時空本身也會被撕裂,而這也就意味著世界的完畢。

  • 當然了,這僅僅根據已知的觀測數據以及相關的理論所給出的一種假說,因此我們看看就成,不必對此過火確實。