例如,宇宙微波背景辐射、哈勃定律、星系演化、宇宙元素丰度,宇宙起源于宇宙大爆炸,从一个没有时间和空间的奇点中膨胀而来。随着时间的推移,空间自身的结构逐渐扩张,宇宙变得越来越大。由于引力的作用,空间膨胀速率逐渐下降。直到宇宙大爆炸之后大约90亿年,宇宙的物质(包括暗物质和普通物质)密度下降到临界点,而具有负压效应的暗能量基本上维持不变,这种空间的固有能量占据主导作用,它们开始推动宇宙加速膨胀。自那之后到现在已经50亿年过去了,空间的膨胀速率还在持续增加。
宇宙最终会以怎样的方式终结,取决于空间结构如何演化,可能的方式有以下三种:
第一种空间无限加速膨胀:宇宙大撕裂。
如果在未来,暗能量的密度仍然维持不变,宇宙万物的引力无法扭转空间扩张,宇宙将会无限加速膨胀下去。到了遥远的未来,星系的引力无法束缚住自身的结构,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,行星脱离轨道,宇宙中充满孤立的天体。随着空间继续加速膨胀,引力无法维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,就连比引力强很多的电磁力、弱核力以及强核力都无法对抗暗能量。到了最后时刻,甚至原子结构都会被暗能量撕裂。根据天文学家的一项估计,宇宙将有可能在大约500亿年后迎来大撕裂。
第二种就是热寂了,这个不说了。
第三种则是空间反复坍缩和膨胀:宇宙大反弹。如果暗能量密度最终大幅度下降,那么,引力将会再次主宰宇宙,这会让空间的扩张速度逐渐,减慢直至完全停止膨胀。不仅如此,引力还会让空间结构开始收缩,宇宙将近开启坍缩的过程。由于宇宙从奇点膨胀而来,所以宇宙坍缩的终点将会是奇点。当宇宙坍缩为奇点之后,可能又会因为量子效应而开启新一轮的膨胀。就这样,宇宙一直在奇点膨胀坍缩奇点的循环过程中,我们现在的宇宙只是处于其中的一个阶段,这就是宇宙大反弹。从这种意义上来讲,宇宙的寿命是无限长的。
目前科学界对宇宙寿命的主流预测认为,宇宙至少还能稳定存在约1400亿年,这大约是当前宇宙年龄(138亿年)的10倍。这一结论基于对宇宙膨胀
本章未完,请点击下一页继续阅读! 第2页 / 共7页