现代天文学标明,世界并非存在了无限绵长的时间。依据普朗克卫星对世界微波布景辐射的温度和极化各向异性的丈量数据,结合Λ-冷暗物质模型的估量,现在的世界年纪约为138亿年。那么,世界还能存在多长时间?世界的寿数有多久呢?
至于世界的寿数还有多久,需求知道世界终究会有怎样的结局,而这又是依据世界怎么诞生和演化。
依据多个有力且独立的依据,例如,世界微波布景辐射、哈勃规律、星系演化、世界元素丰度,世界起源于世界大爆炸,从一个没有时间和空间的奇点中胀大而来。跟着时间的推移,空间本身的结构逐步扩张,世界渐渐的变大。
由于引力的效果,空间胀大速率逐步下降。直到世界大爆炸之后大约90亿年,世界的物质(包含暗物质和一般物质)密度下降到临界点,而具有负压效应的暗能量基本上保持不变,这种空间的固有能量占有主导效果,它们开端推进世界加快胀大。自那之后到现在现已50亿年过去了,空间的胀大速率还在继续添加。
世界终究会以怎样的方法完结,取决于空间结构怎么演化,或许的方法有以下三种:
(1)空间无限加快胀大:世界大撕裂
假如在未来,暗能量的密度依然保持不变,世界万物的引力无法改变空间扩张,世界将会无限加快胀大下去。到了悠远的未来,星系的引力无法束缚住本身的结构,暗能量将会撕裂星系。接下来,像太阳系这样的结构也会被撕裂,行星脱离轨迹,世界中充溢孤立的天体。
跟着空间继续加快胀大,引力无法保持住恒星和行星的结构,这些天体都会撕裂成星云。不止引力,就连比引力强许多的电磁力、弱核力以及强核力都无法对立暗能量。到了终究时间,乃至原子结构都会被暗能量撕裂。依据天文学家的一项估量[1],世界将有或许在大约500亿年后迎来大撕裂。
(2)空间无限减速胀大:世界热寂
假如世界物质密度刚好适中,能够逐步减慢空间胀大速度,使得空间无限减速胀大下去。依据热力学规律,作为孤立体系的整个世界,它的熵会跟着空间胀大继续不断的添加,世界中的有用能被不断消耗掉。终究,世界会到达最低的能量状况,熵添加到最大,世界到达了彻底的热力学平衡状况——热寂。
不过,世界到达热寂是一个非常绵长的进程中,世界还剩的寿数要比现在的年纪长得多。假如质子终究会发作衰变,那么,世界将会在10^100年之后到达热寂[2]。
(3)空间重复坍缩和胀大:世界大反弹
假如暗能量密度终究大幅度下降,那么,引力将会再次操纵世界,这会让空间的扩张速度逐步,减慢直至彻底中止胀大。不仅如此,引力还会让空间结构开端缩短,世界将近敞开坍缩的进程。由于世界从奇点胀大而来,所以世界坍缩的结尾将会是奇点。
当世界坍缩为奇点之后,或许又会由于量子效应而敞开新一轮的胀大。就这样,世界一直在奇点-胀大-坍缩-奇点的循环进程中,咱们现在的世界仅仅处于其间的一个阶段,这便是世界大反弹[3]。从这种意义上来讲,世界的寿数是无限长的。
相比起世界的寿数,人类短短百来年的寿数犹如蜉蝣一般。但不管怎样,藐小的人类没有抛弃探究众多的世界。
参考文献
[1] Robert R. Caldwell, Marc Kamionkowski, Nevin N. Weinberg, Phantom Energy and Cosmic Doomsday, Physical Review Letters, 2003, 91, 071301.
[2] Graphical timeline from Big Bang to Heat Death, Wikipedia.
[3] Robert Brandenberger, Patrick Peter, Bouncing Cosmologies: Progress and Problems, Foundations of Physics, 2017, 47, 797-850.