科學史上最簡單的物理定律,卻對宇宙的最終命運進行了宣判!

我們在內心深處經常問自己,我們是誰?我們從哪裡來?要到哪裡去?關於這個問題,最終歸結到了世界的終極一問:宇宙是怎麼產生的?宇宙的最終又會怎麼發展下去?

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美麗的宇宙星雲

這個問題看似十分的深奧,十分的高大上。或許人類永遠無法知道最終答案。但是這個歸宿問題就像一個孤兒在長大後努力的去搞清自己的身世一樣,吸引著科學家們去探索。

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美麗的宇宙星空

目前關於宇宙是怎麼來的?這個問題的探索歸功於一個天文學家的探索。此人就是哈勃。哈勃是美國天文學家。他在長期的觀測中發現,宇宙中的星系都存在紅移現象。紅移現象意味這些星系都在遠離我們。換句話說,宇宙在膨脹之中。這時哈勃的腦洞大開了。既然星系在遠離我們,宇宙在膨脹,那麼如果反過來看,讓時間倒流,是不是所有的星系都會慢慢的彼此靠近,最終回到最初的一個點上呢?

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宇宙大爆炸理論創始人哈勃

打個比方就明白了,咱們去看電影,膠片從第一幀開始一直播放下去,直到電影結束。為了下次的播放,放映員會把電影膠片倒放回去,電影故事情節不就是從最後一幀回到了第一幀呢?所以那個點就可能是宇宙創世之初。這就是著名的宇宙大爆炸理論。那麼宇宙現在已經離開這個點多久了呢?就是宇宙的年齡。答案是138.2億年。又沒有朋友和我一樣想知道138.2億年之前宇宙大爆炸之前是什麼樣子呢?

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可見宇宙的極限接近嬰兒期宇宙

再來聊聊第二個問題。宇宙既然有開始,那就有結束的那一刻嗎?宇宙的未來是什麼樣子的。這個問題居然被一個科學界最簡單的物理定律給回答了。這就是著名的熱力學第二定律,又叫熵增定律。熵增定律就是在自然過程中,一個孤立的系統總是從有序向無序發展。

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宇宙星系草帽星系

舉個例子,玩過沙子城堡的人都知道,城堡是有著規則形狀的物體,是有序的但最終它還是會變成一堆雜亂無章的沙子。然而沙子自己不會變成城堡,要變成城堡就需要我們去建造,這就要消耗我們自身的能量來使它保持一定的形狀。也就是說我們不加干涉的話,城堡最終會變成散沙。生命也是有序的,要維持生命運動的延續,就需要從外界獲取大量的能量來維持。如果生命不在從外界獲取能量,生命會死亡,最終形體消失,變得無序起來。

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沙子城堡和沙子

這些過程就是熵值逐漸增加的過程達到最大值的過程。早在1865年,德國物理學家R克勞修斯根據熱力學第二定律對宇宙的最終命運做出了預測。他認為宇宙的能量是不變的,宇宙的熵值將趨於最大值,宇宙的變化能力也越來越小,宇宙中所有的一切,包括生命,行星,恆星,星系等等都最終從有序變得無序,所有的運動都轉化成了熱運動,這是宇宙出於一種永恆的死寂狀態。

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熱寂論中的宇宙最終命運

這時的宇宙沒有星光,一片黑暗!沒有物質,一片空虛!時間失去了存在的意義!這就是熱寂論對宇宙命運的宣判。是不是結局有些悲慘?真心不希望宇宙的最終命運是這樣!

還好,熱寂論只是一種推測。宇宙的最終命運如何,科學界存在著多種推測。有種推測是大爆炸後宇宙膨脹的某種程度後,受到引力的影響,開始收縮變小,最終回到起點。然後宇宙再爆炸,再膨脹,再收縮,週而復始,這是一種永恆,富有生命力的永恆。

科學史上最簡單的物理定律,卻對宇宙的最終命運進行了宣判!

對於宇宙的命運你認為會是什麼樣子的呢?


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