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永恒如宇宙也會在遙遠走向終結,有三種可能的死亡方式!

2024-10-14科學

在生命的盡頭,我們將回歸塵土,身體的每一個構件都將停擺,融入大地,化作規律的、無生命的物質。連地球本身也將走向終結,被膨脹的老邁的太陽所吞噬。太陽在燃盡自身的燃料後,會退化成一個微小的白矮星,並在耗盡所有能量之後消亡。

我們的銀河系也將與仙女座星系相撞,形成一個碩大的橢圓星系,最終在失去所有星體之後,孤寂地消散於星際空間。那些遺留的星體也將走向它們的終結,化為基本粒子的形態散落各地。宇宙將繼續它的衰老過程,直至所有物質不是被黑洞所吞噬,就是以自由漂浮的基本粒子的形式存在。那些黑洞最終也將蒸發消失,宇宙就此沈寂。所有一切陷入永恒的冷寂中。

這便是所謂的「熱寂」,一種最為歡快的結局——如同緩慢的熱死,至少它留給我們道別的時間。要知道,宇宙的誕生遠早於人類,它的終結也將遠遠晚於人類的消亡。思考宇宙的終結,是一項令人沮喪的任務,它凸顯了我們難以想象的渺小。不過,在我們等待融入虛無的漫長時光裏,研究宇宙的物理,倒是一種不錯的消遣。

「熱寂」或「大凍結」,根據目前的情況來看,是被普遍認為最有可能的結局。宇宙正在膨脹,而且這種膨脹還將持續。隨著物體彼此間的距離越來越遠,恒星形成的頻率也會下降,它們誕生於更加稀疏的塵埃和瓦斯之中。透過史蒂芬·霍金提出的理論過程,那些最後的黑洞也將逐漸蒸發,釋放出能量,或許這一過程會持續10^100年之久。再過一些時日,那些剩余的粒子可能也會衰變,使得宇宙的平均溫度接近絕對零度。換言之,宇宙將變得無比巨大且分散,以至於找到任何事物的可能性幾乎為零。

「我們或授權以嘗試理解它,但我們無法以任何方式幹預它。」

然而,這些場景在短期內並不會發生。加州大學河濱分校的物理學家約翰·貝茲認為,若人類能夠克服自身的淪陷性傾向,地球的大氣層或許還能持續10億年,而太陽則可能需要70億到100億年才會膨脹為紅巨星,並拋射出自己的外層,留下一個與地球大小相當的熾熱核心,這被稱為白矮星。體積較小的紅星可能持續燃燒一百萬億年之久,或許人類可以在圍繞紅矮星的行星上尋找到新的家園,比如半人馬座比鄰星。這些時間跨度遠遠超出了人類的理解範疇。

每個人對此感到沮喪是理所當然的,畢竟,人類是一種善於展望未來的生物,我們總是傾向於從故事的角度來審視生活,並期盼著一個美好的結局。然而,設想事物的發展軌跡可能並不總是那麽令人振奮,這與我們的大腦運作方式背道而馳,但沒有任何理由能夠證明這樣的發展不會一直持續下去。

宇宙的大霹靂與膨脹持續著。

而一些更有意義的關於宇宙命運的理論化猜想,可能很快就會到來,例如「大撕裂」。你或許知道,在1998年,科學家們發現宇宙不僅在膨脹,其膨脹速度還在不斷增加。他們推斷,宇宙真空中似乎與生俱來的某種能量,被稱作暗能量,正是推動加速膨脹的動力所在。有一種可能性是,超過1000億年之後,暗能量將導致宇宙的膨脹速度加快到一個地步,以至於在星系、恒星系、行星和原子耗盡能量之前,它們就會被撕裂。空間中每一個點之間的距離將變得無限遠。雖然目前的物理理論似乎更傾向於熱寂而非大撕裂,但誰知道呢。

然後,空間本身的真空狀態也可能發生變化。也許那個遍布宇宙,決定亞原子粒子品質的「希格斯場」並不處於最低能量狀態。可能它實際上處於「亞穩態」,並且擁有一個更低能量的基態,它可能會衰變到那個狀態。想象一下,你一生都站在一個平台上,認為它是堅實的地面,而這個平台實際上是亞穩態的。有朝一日,這個平台可能會突然坍塌。我們所知的物理規律將不再適用,我們將墜落並死亡。如果宇宙真的一直處於這個平台,那麽當它突然從亞穩定狀態轉變為一個更為穩定的狀態時,上述的情景就會發生。這將會終結我們所知的宇宙,因為新的、低能量的宇宙將不再支持構成我們所知的物質體子的同一性和交互作用的標準模型。在熱寂到來之前,這樣的事件發生的可能性並不大。但這將會是一場壯觀的終結。

在宇宙的某處,可能會產生一個真正的真空氣泡,它以光速膨脹,包圍整個宇宙,摧毀一切。它的光速意味著你無法看到它的到來,死亡會與死亡即將到來的預兆同時降臨。

然而,並非每一個可能的宇宙結局都是一片荒蕪和空洞。麻省理工學院的物理學家艾倫·古思認為,在遙遠的未來,熱寂之後的某個時刻,宇宙真空中的能量可能會突然反彈升高,在空間的一個點上觸發膨脹,從而形成一個全新的宇宙。也許,我們的宇宙就是這樣誕生的,也許還有無數個宇宙以同樣的方式形成,並從一個更大的宇宙中衰變出來。也許在某些地方,超出我們自己宇宙的範圍之外,那裏將不會受到我們自己淪陷的影響。

這是理論中最樂觀的一幕,因為即使我們的宇宙部份會消失,其他充滿生命的部份可能會永存下去。

也許暗能量並不是宇宙與生俱來的常量。正如科學家所發現的那樣,它的強度可能正在減弱,這可能會導致宇宙的膨脹最終減緩。然後,在重力的作用下,所有的事物都會翻轉並坍塌——這便是「大塌縮」。

我們對宇宙的認知還有許多空白,因此,上述的這些想法可能一個也不準確。關於暗能量、希格斯玻色子或時空本身性質的任何新發現,都可能揭示出宇宙一個完全不同的命運,在宇宙中,一切都將化為烏有,變成無邊無際的虛無,一切都將坍塌,新的宇宙會從舊宇宙的灰燼中誕生,或者別的什麽。無論結局如何,人類的存在,以及其他任何事物,都將不復存在或不再有意義。