后代 宇宙是在膨胀还是在压缩?宇宙大撕裂来临时,会发生什么?


后代 宇宙是在膨胀还是在压缩?宇宙大撕裂来临时,会发生什么?
文章图片

后代 宇宙是在膨胀还是在压缩?宇宙大撕裂来临时,会发生什么?
文章图片

后代 宇宙是在膨胀还是在压缩?宇宙大撕裂来临时,会发生什么?
文章图片

后代 宇宙是在膨胀还是在压缩?宇宙大撕裂来临时,会发生什么?
文章图片

现在宇宙学的一个基石是认识到我们的宇宙不仅在膨胀 , 而且还在加速膨胀 , 虽然造成这一现象的原因仍不清楚 , 但有一些理论可以解释 , 这对所有事物的命运可能意味着什么 , 即宇宙的镜头究竟是什么?而且根据一种理论 , 时间和空间的结构有一天可能会因此而被摧毁 。
宇宙是在自我撕裂吗?几千年来 , 宇宙一直被认为是静止不变的 , 当然行星有围绕恒星运行的轨道 , 卫星也有绕行星运行的轨道 , 但也就到此为止了 。 人们相信星系以及星系之间的距离永远不会改变 , 更广阔的宇宙自时间开始以来就保持不变 , 直到牛顿阐述了他的万有引力定律 , 这一基本信念才真正受到质疑 。
根据牛顿的新自然定律 , 停滞不前的宇宙毫无意义 , 如果所有物体都有质量 , 就像牛顿证明的那样 , 那么质量的引力就应该导致宇宙自身坍缩 , 这显然没有发生 , 那么是什么阻止了重力发挥作用呢?这一现象直到1929年才得到解释 , 当时著名的天文学家哈博通过研究遥远星系的红仪 , 才发现宇宙中的一切实际上都在远离我们 , 这是有史以来的第一次我们有证据表明宇宙在膨胀 。 这就提出了另一种新的理论 , 即从大爆炸之后 , 宇宙从一开始就是这样的形态 。
我们对膨胀的加速一无所知 , 因此我们假设宇宙内部的质量最终仍然会导致膨胀减速 , 甚至可能发生逆转 。 这种认为宇宙总有一天会收缩回到最终灭亡的观点 , 被称为大收缩理论 。 直到1998年 , 所有已知的证据都表明 , 这种观点很可能是关于宇宙本质的真实观点 。 然后两项独立的研究发现了现代物理学中最大的惊喜之一 , 超新星宇宙学项目和high-z超新星搜索小组 , 都负责观测来自TypeOne-A超新星的光 。 TypeOne-A超新星是特别发生在双星系统中的超新星 , 其中一颗恒星是白矮星 。
这两个项目都希望观测到 , 超新星会以一个逐渐减少的速度远离我们 , 这意味着膨胀正在放缓 , 但它们实际发现的是速度在加快 , 从那时起我们就知道膨胀在加速 , 这一时刻彻底改变了我们对宇宙运作方式的理解 。 这引发了更多的问题 , 最明显的是 , 为什么重力没有减缓膨胀?物理学家得出结论 , 一定有某种未知的能量在积极的对它起作用 , 这种无法解释的力量现在被称为暗能量 。
虽然大多数关于暗能量的事情还不为人所知 , 但科学家们计算出 , 它可能占宇宙物质能量组成的68% , 相比之下暗物质被认为占宇宙的27% 。 而所有可见物质 , 包括所有的恒星 , 行星和卫星只占宇宙的5% 。 除了暗能量的存在这一事实外 , 我们能说的关于暗能量的很少东西几乎都是理论上的 。 问题是它只能间接观测到 , 这意味着我们只能检验它与引力和可见物质相互作用的方式 , 目前还没有一种物理方法可以直接检验它 , 然而我们拥有的大多数证据表明与物质和辐射等不同 , 暗能量在整个宇宙中是均匀的 。
当新的空间被创造出来时 , 它的密度不会发生巨大的变化 , 相反它是空间本身固有的属性 , 这种基本的理解使得物理学家们 , 可以从理论上推断出宇宙的三种可能的命运 。 如果能量密度是常数 , 那么宇宙将继续以稳定增长的速度膨胀 , 最终形成所谓的大冻结 , 最终宇宙间的距离会接近无穷大 , 只有相互之间有引力的物体才会以任何方式保持联系 , 新的恒星将不再形成 , 所有现有的恒星将开始消亡 , 根据霍金的辐射理论 , 数万亿年后在它们也会消失之前 , 只有黑洞会继续存在 。
大冻结之所以得名 , 是因为宇宙剩下的只有冰冷而空虚的空间 , 但如果暗能量的密度不是常数会怎样呢?科学家们不能排除暗能量的工作方式 , 以及它在宇宙中所占的比例可能会有细微的变化 。 事实上早期的观察确实表明暗能量的强度 , 可能会有轻微的增加或减少 , 如果它是减少的足够少 , 那么我们就回到了大收缩的场景 , 在那里物质回到了内部 。 但是如果它的强度增加 , 认为暗能量的力量将变得如此强大 , 以至于施工结构本身将受到威胁 , 甚至可能撕裂 , 这就是大撕裂场景 。

推荐阅读