[分享]宇宙將如何終結 ?

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E.T 於 星期二 四月 15, 2003 12:43 am


宇宙將如何終結 ?

最新的望遠鏡觀察顯示,宇宙的終結將不是一場火爆的大災難,而是深陷入永恆冰冷的黑暗之中。我們地球人是研究宇宙學(對整個宇宙的研究)的新手。而我們最該了解的宇宙問題莫過於這個謎團:宇宙最終的歸宿是什麼?但我們已經看到至少有幾條可以了解宇宙命運的線索—有些帶來希望,有些則很黯淡。

好消息是,我們不會被驅逐出境。宇宙很可能至少再過一千億年都仍然適合生命存在。這相當於地球現有壽命的二十倍,也是「智人」出現迄今時間的五百萬倍。如果西元一千億年的除夕夜已經沒有人類在放煙火,那也不會是宇宙的錯。

壞消息是,沒有什麼東西是永恆的。宇宙或許不會消失,但可能會隨著時光推移而變得越來越不舒適,最後會不適合居住。要計算這種事會如何發生及在何時發生,的確是很令人沮喪的科學,但也不乏一種陰森的魅惑。自從一九二九年天文學家愛德恩哈伯發現宇宙在膨脹之後,經典的大爆炸理論數十年來不斷被修正。這項理論認為,宇宙的命運將由兩股相抗衡力量之間的拔河來決定。一股力量是太空的擴張,一百多億年來各星系彼此的距離因而越離越遠。另一股力量則是各星系及宇宙中所有其他物質之間的引力;這股引力像是煞車,在減緩宇宙擴張的速度。

在這幅簡單的畫面裡,如果引力大到足以遏止宇宙的擴張,宇宙註定會崩解,最後將化成一團火球—相當於將大爆炸過程逆轉的「大崩潰」。如果引力不夠大,擴張力獲勝,那麼宇宙最後將令人不快地變得既黑又冷。恆星產生能量的方法,是將輕的原子核(主要是氫與氦)融合為較重的原子核。氫與氦快耗盡時,老恆星會慢慢熄滅,不會有新恆星接替它們的位子。宇宙也將逐漸消退為黑暗。

這兩種命運都像是生命的終結。如果以烈火告終,大崩潰將熔化一切,包括次原子粒子。如果,相反的,是以冷與黑暗告終,生命也許能支撐很久—例如從黑洞中吸取重力能量。但是當一切都降到差不多的溫度—比絕對零度高一點點—還想要存活,就會像是想靠一潭死水推動水車一樣。

不過,我們最終的命運仍在未定之天,部分原因是擴張力與引力最後誰會贏還沒有定論。大多數的觀測都指向前者,不過仍有許多不確定因素。其中之一是惱人的「黑暗物質」問題。研究星系如何運動,會發現存在許多額外的引力,這暗示我們能看見的恆星與星雲只占全宇宙物質的 l%到 10%。其他的物質都看不見,也不發光。目前還沒有人知道這黑暗物質是什麼。有一個可能:黑暗物質是由「互動微弱的龐大粒子」構成。除非我們認出黑暗物質是什麼,並加以計算,否則只靠我們眼見之物來預測宇宙的未來,就會像只對鄉村俱樂部裡幾個打高爾夫球的人做民調來預測選舉結果一樣不可靠。

同時,尖酸刻薄的人與宿命論者,在這種非火即冰的假想情況中得到一種痛苦的快感,因為它反映出最精髓的人性觀察:沒有人能活著離開人間。而這也是我才會懷疑這種說法的原因。科學宇宙論給我們的重大教訓是:宇宙通常不會按照我們行之有年的思維方式運作------ 要了解宇宙,必須以新的角度思考。現代宇宙學不可或缺的,是二十世紀一些顛覆思維的觀念,像是愛因斯坦提出的彎曲空間,海森柏格的不確定原理,以及了解到怪異的次原子粒子數以兆計穿過我們的身體卻不留任何痕跡。因此我認為,通往更奇特想法的門在新世紀理當會被開啟。所以,我們或許可以看到幾道光從還沒有開啟的門下方透出來,這幾道光可能會修改我們對宇宙命運的預測。

其中一個未知因素是膨脹論------ 宇宙開始時是一個只含有空間的泡泡,一開始以比光速快得多的速度擴張。宇宙學家很重視膨脹論,因為它解決了困擾舊版大爆炸理論的問題,但是膨脹論對宇宙命運的研究也有影響。其中之一就是,推動劇烈膨脹的力量(源自愛因斯坦在廣義相對論公式中的用法)可能沒有在短暫的膨脹結束後就完全平息,反而可能還潛伏在空的太空裡,促使宇宙繼續擴張,有如帶位員有禮貌地催促看戲的人在中場休息結束時回到座位一樣。一些觀察遙遠星系內恆星爆炸的結果顯示,這種持續的膨脹推力很可能存在。果真如此,決定宇宙未來的拔河就不僅牽涉到擴張力與引力煞車,還包括殘留的膨脹力量所形成難以捉摸的渦輪增壓,它會使宇宙無限制地擴張。

然而,也許最耐人尋味的未知數,應該是智慧生物本身在宇宙中扮演的角色。物理學家傅里曼戴森曾說:「詳細計算宇宙長遠的前途,不可能不計入生命與智慧造成的影響。」不論好壞,地球的大部分已經被一種存在於地球、具有智慧且有能力為了自身利益而操控環境的物種所改變了。

樣地,在遙遠的未來,可能會有高等文明能把星球甚至整個星系熔化,用來點燃臣大的營火,或是用其他方式將長期的阻力化為助力。在宇宙的暮年,生命或許會變得營養不良,但可以很持久。想想接下來的好比一兆年吧!可見得宇宙中所有自然和人工智慧的資源集合起來有多大。你會賭哪一邊贏—是這麼龐大的整體智慧獲勝,還是根據十九世紀熱力學的說法—說一切都在劫難逃—會獲勝 ?

所以我們不妨靜觀其變,同時聽從愛因斯坦寫給一個急於想知道世界命運的小孩的一封信中所說:「至於世界末日的問題,我建議:等著瞧吧!」



提摩曷非瑞斯著有《全盤的事:子宙的狀態報告》和公共電視特輯《地球外的生命》




(文章取自時代雜誌)
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E.T

 
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superleo 於 星期二 四月 15, 2003 1:32 am


宇宙將如何終結, 重點在於熱能何時消失, 當宇宙所有熱能都變成不可逆的位能 (即最底層次的能量形式) 的時候就是終結的時候, 又名熱死亡 (heat death).

膨脹論的最大問題是宇宙會否無限量擴張, 因為能量已知的是不可創造亦不可消滅, 始終宇宙膨脹到一個臨界點時就會收縮, 到最後會有大萎縮.

雖然大萎縮又是另一派的學說, 而且到目前還站不住腳, 但是按目前我們所知的能量理論, 大萎縮是宇宙終結的合理方式, 不過個人認為時間將會很長, 而且將會比宇宙膨脹到臨界點的時間長, 主要因為高等能量可以經過多次轉換才變成最底層能量, 這是需要時間的. 而且如人類在五十億年後仍然存在, 能量的轉換會有大幅度的更新, 相信能量可用的時間將會增加, 從而推遲宇宙終結的時間.
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E.T 於 星期二 四月 15, 2003 1:35 am


Yes ~ i read the book about " heat death " , it also say it is 宇宙將如何終結的重點.

superleo ~ u are clever ~
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E.T

 
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superleo 於 星期二 四月 15, 2003 1:43 am


也不是甚麼聰明......只是看書看得多罷了.

而且對物理也有點興趣, 所以也不時的研究一下, 知多點對自己更有益哩
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E.T 於 星期二 四月 15, 2003 1:52 am


Agree ~ !!!
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E.T

 
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劍無痕 於 星期三 四月 16, 2003 1:53 am


我看過一個電視節目
裡面有一個年輕科學家說:能量可以在宇宙邊緣產生和毁滅

劍無痕
訪客
 

superleo 於 星期四 四月 17, 2003 12:45 am


劍無痕 寫到:我看過一個電視節目
裡面有一個年輕科學家說:能量可以在宇宙邊緣產生和毁滅


目前我還不能否定你的看法, 做科學的總是有很多理論讓人去推翻~
只是目前對於這方面的研究還沒有甚麼結果, 而且這也不是主流理論, 所以我也不能說甚麼~ 這個也是有可能的.

如果大家可以找到這方面的更多資料(甚至論文), 歡迎大家分享呵~

superleo

 
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