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宇宙的终结:热寂或坍缩

  我们所知的宇宙自诞生至今已经过去了137.97亿年,目前科学界一致认可的理论是宇宙的历史始于一场的“大爆炸”,即我们所熟知的“Big Bang”理论。如同人类一般,宇宙也会历经出生、成长、衰老,最后迎来死亡。我们无法见证宇宙毁灭的那一天,所以一定会好奇:宇宙会以怎样一种方式终结?
   热寂
  在这里要引入两个概念:熵和热力学第二定律。熵是用来形容一个系统混乱程度的值,是热力学中表征物质状态的参量之一,用大写字母S表示。举例来说,母亲是否常常抱怨你的房间太脏太乱?这时你房间这个系统的熵值就较高,你进屋收拾房间的动作给这个系统带入了能量,将系统的熵值降低。热力学第二定律认为,在一个没有能量输入的弧立系统内,由于摩擦会产生热量,所以系统的熵值会不可逆地增加。当宇宙整体的万有引力无法抵消宇宙膨胀的力时,宇宙就会无止境地膨胀下去,而宇宙内的物质总量是恒定不变的。没有能量引入,宇宙的熵值就会无限增大。最终,所有的物质都将化会齑粉,宇宙会在孤寂中永恒存在。
  坍缩
  宇宙中有四种基本力:强力、弱力、电磁力和万有引力。我们都知道,引力的来源是物质的质量,质量越大引力越强。
  以宇宙中因引力而闻名的天体——黑洞为例讲解宇宙的第二种结局。当一颗恒星的生命走向尽头时,就要面临命运的审判:是蜕变为黑洞重获新生,还是成为白矮星孤独死去?这就取决于恒星质量与自身引力的关系。当恒星的质量超过临界质量时,就会无法控制地向内核坍缩,最后将自身所有的物质集中在一个无穷小的奇点之上。一点的引力无穷大,这就是黑洞的核心。将这一模型同比放大到宇宙尺度上,当宇宙的质量大于临界质量时就会停止膨胀,转而开始向内坍缩直至重新回到“Big Bang”之前的质量无穷大,体积无穷小的状态,静静等待着重生。
  我们的宇宙如今还处在膨胀阶段,结局尚且无法预知。也许未来有一天会像《三体、死神永生》书中结局写的那样:归零者组织所有文明向大宇宙归还质量,以保证宇宙在终结之时达到临界质量从而引发坍缩,又或者永远也达不到临界质量,最终在一片虚无中永恒地膨胀下去。
  

(彪轶辰)


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