宇宙是個輪回?天文學家:千萬億年后,宇宙或將再來一次大爆炸

天空之城 2022/06/16 檢舉 我要評論

以人類現在的知識,可以很輕松地解答人類如何誕生的,以及體內的元素從哪里來。

比如人類體內最多的元素是碳氧氫,它們源于宇宙中恒星爆炸的遺留物,和不同的物質結合就形成了多種多樣的生物,其中一種最后則進化成了人類。

但組成恒星的物質哪里來呢?

按照質量守恒定律,假如宇宙是孤立的,那麼無論其中的物質發生變化,不管變成了塵埃恒星或是黑洞,它的總質量是不變的。

也就是說現在宇宙中的星系也好恒星也罷,在形成之前都以另一種物質形態存在,它們那時又是什麼?

經過138億的歷程后, 宇宙還會無止境地膨脹下去嗎?

從古至今,人們對宇宙的起源有無數的猜想,從爆炸論到粒子論,甚至到神話論,通過觀測和計算,目前被主流科學家接受度最廣的是大爆炸起源論。

該理論認為宇宙本來是個奇點, 在138億年前突然發生了爆炸,漫長的演變后就變成了我們現在看到的星系和時空。

這個奇點不適用于人類目前已知的所有物理定律,因為在這里不存在時間和空間,它只有質量但幾乎沒有體積,所以它的密度無限大,時空曲率也無限大。

爆炸的瞬間產生了時間和空間,在不可想象的能量中,質量轉化成了電子,光子和中微子等基本粒子,在10的負33次方秒內,宇宙膨脹的速度經歷了100次加倍,空間大小是先前的 10 30倍。

大約在30萬年后

宇宙逐漸冷卻到3000攝氏度,在化學結合的作用下,一些中性原子開始形成,我們熟悉的天體正是從這時開始孕育, 最先誕生的是氫,氫原子只有一個原子核和一個電子,兩個氫原子結合就形成了稍重一點的元素氦。

隨后氦原子又可以和氫原子結合,也可以和另一個氦原子結合,在自身引力作用下,這些原子會凝結成密度較高的氣體云塊, 越積越多后發生坍縮爆炸,就形成了初代恒星和恒星系統。

可以說正是氫原子的形成,造就了現在多彩斑斕的宇宙,那麼我們的太陽系也由氫原子構成嗎?

氫原子不僅是宇宙中含量最多的元素,也是恒星的主要組成物質,不過太陽系的氫原子并不是宇宙大爆炸的那一批,因為太陽系還是有點年輕。

根據觀測太陽里的氫原子很有可能是第一代恒星系死亡后大爆炸的遺留物,也就是說太陽其實是第二代恒星,組成人類的所有物質其實早在宇宙中存在了幾十億年了。

那麼太陽的最終結局是什麼呢?

我們天上能看到的星星都是恒星,普通的星星不會發光,這是因為恒星內部在進行核聚變,我們的太陽也一樣,所以從地球看上去,太陽總是如此耀眼。

核聚變就是在不停消耗太陽內部的氫原子,它總有被耗盡的一天,氫原子耗盡后太陽不會立馬死亡,而是繼續用氦作為核聚變燃料, 脫離主序星進入到紅巨星階段,但氦的反應很不穩定,太陽外層會急劇膨脹吞噬周圍的行星,地球也在其中。

與此同時太陽的內核也不停地收縮,與外表膨脹的力量達到平衡,不過這種平衡并不會維持很久,大約在千萬年到幾億年后,就會因不穩定而發生爆發。

這次爆發會將核心以外的物質都拋離恒星本體,只留下一顆蒼白而致密的白矮星,被拋出去的物質在巨大的能量下發生了裂變,又回到了物質的初始狀態: 氫原子。

它們松松垮垮地分布著,變成了由氫原子組成的星云,細心的讀者會發現, 這不就是太陽系誕生的地方嗎?

是的,恒星死亡后變成星云,星云再次孕育出新的恒星,宇宙就這樣周而復始地演變著。

既然恒星是如此,那麼宇宙也會如此嗎?

宇宙既然能膨脹,是不是也能坍縮呢?

研究表明這的確有可能,因為宇宙之所以能膨脹,是由于大爆炸產生的能量,總有一天向外膨脹的能量會耗盡, 宇宙本身的引力會讓宇宙開始向內收縮。

收縮的過程中,龐大的天體被擠壓成碎片,這些碎片會合成更大的天體,這些更大的天體具備的更大引力中心,則會加速收縮速度,慢慢地會超過光速,最終當所有物質重新變成一個點的時候,時間和空間在這里都消失了,宇宙又回到了最初的狀態:奇點。

然后奇點會再次爆炸,再形成宇宙,最終再回到奇點嗎?

這些我們就無從得知了,可能宇宙就是在不斷循環中重復無數次的,也可能宇宙最終只會走向熱寂。

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