
“六合终将走向何方?”这个问题曾是天体裁限制最紧要的基本命题之一开云sports,无数天体裁家销耗终身心血探寻谜底。

它不仅关乎六合的翌日,更牵动着东说念主类对自身存看重旨的想考——咱们赖以活命的星系、恒星、地球,最终会在六合的演化中走向何种结局?是归于酷热的奇点,照旧千里寂于不朽的冰冷?要解开这个谜题,咱们需从六合延伸的内容提及,循着天体裁家的探索踪影,揭开暗物资、暗能量与六合运说念的深层关连。
一个往常的模子的能帮咱们快速一语气六合延伸的逻辑:设想你朝太空抛出一块石头,石头最先朝上航行,如同六合降生初期的延伸经过;但地球引力会抓续拉扯石头,使其速率渐渐放慢,最终掉头下降,对应六合在引力作用下放松精致。在忽略空气阻力的渴望景象下,石头的最终运说念完全取决于开动速率——若速率低于第二六合速率(11.2公里/秒),它终将落地;若逾越这一速率,就会挣脱地球引力,永远向外航行,虽速率会因引力抓续衰减,却永不罢手。

这个“抛石头”模子,与早期天放学对六合运说念的预判高度契合,仅仅两者的中枢变量正巧相背。在地球-石头系统中,地球质地与引力已知,咱们只需测算石头的开动速率,就能预判其运说念;而在六合系统中,天体裁家通过不雅测远处天体的光谱红移,已精确测量出六合面前的延伸速率,中枢未知变量反而成了“六合总质地”——恰是这一质地产生的引力,决定着六合延伸的放慢幅度,进而锁定终极结局。
在20世纪末之前,天体裁家基于引力与延伸的均衡关系,仅推导出两种可能的六合结局,两者的中枢不对在于“六合总质地是否达到临界值”——这个临界质地是刚好能让六合延伸罢手并脱手放松的阈值,其大小由六合延伸速率反向推算得出。
第一种结局是“大挤压”,对应六合总质地逾越临界值的场景。

此时,六合中通盘物钞票生的引力有余强壮,能抓续对消延伸动能,让六合延伸速率不断放慢,直至完全罢手。随后,引力将占据完全主导,六合脱手反向放松:星系之间的距离渐渐责难,恒星互相合资,六合空间被不断压缩,温度随之抓续升高。在放松的临了阶段,通盘物资会被挤压回一个密度无尽大、体积无尽小的奇点,如同六合大爆炸的逆经过——恒星解体、原子龙套,一切有形物资都归于无形,六合在极致的酷热中赶走。
第二种结局是“热寂”,对应六合总质地低于临界值的场景。此时,引力不及以阻遏六合延伸,六合将以越来越慢的速率抓续延伸,却永远不会罢手。跟着延伸的抓续,天体间的距离不断拉大,星系会渐渐超出相互的不雅测领域,最终酿成无数个孤独的“六合孤岛”。同期,六合举座温度会不断责难,能量渐渐扩散并趋于均匀,熵(芜乱度)达到最大值。当通盘能量互异隐匿、不再有能量流动时,六合将堕入不朽的千里寂——莫得恒星发光,莫得行星运转,致使莫得基本粒子的有用通顺,只剩下一派冰冷、死寂的真空,这便是热力学意旨上的“热寂”。
这两种结局的中枢共鸣是:引力势必会导致六合延伸放慢,独一的省略情味,仅仅延伸是否会透顶罢手并回转地点。为了考证这一算计,天体裁家们脱手入部下手测量六合总质地,试图找到谜底。
早期测算六合质地的中枢关节,是基于“可见物资主导六合质地”的假定——天体裁家觉得,六合中绝大部分质地鸠集在恒星里面,而恒星的质地可通过“光度法”推算:先测量恒星在地球上呈现的亮度,伙同距离贪图出其试验光度(总发射能量),再根据光度与质地的对应关系,反推恒星质地,最终汇总星系中通盘恒星的质地,得到星系总质地,进而估算六合总质地。


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通过这种光学测量法得出的成果,却让天体裁家得出了“六合将走向热寂”的初步论断——测算出的六合总质地,远低于让延伸罢手的临界质地,引力不及以逆转延伸趋势。但这一论断并未抓续太久,星系自转速率的格外征象,透顶推翻了“可见物资主导六合”的领略,暗物资的发现,让六合质地与运说念的问题再行变得扑朔迷离。
根据万有引力定律,星系边际恒星的旋转速率应远低于中枢区域的恒星——就像太阳系中,远处的冥王星公转速率远慢于地球。但试验不雅测发现,星系边际恒星的旋转速率,与中枢区域恒星果真抓平,致使更快。这意味着,星系中存在大都未被不雅测到的“隐形质地”,它们产生的特殊引力,拉住了边际恒星,kaiyun sports使其不会因速渡过快而脱离星系。这种无法通过电磁波不雅测、仅能通过引力效应感知的物资,被定名为“暗物资”。

后续不雅测阐明,暗物资的质地远超可见物资——其总质地约为可见物资的5倍,占据六合总质地的27%,而可见物资仅占5%。当可见物资与暗物资的质地相加后,总质地已很是接近临界质地,测量谬误的轻飘互异,就可能让论断在“大挤压”与“热寂”之间切换。此时,天体裁家意志到,仅通过物资总量测算已无法精确锁定六合运说念,必须找到更平直的关节,测量六合延伸速率的变化趋势。
新的研究想路应时而生:既然无法精确测量六合总质地,不如平直测量引力对延伸的影响——通过对比六合曩昔与目下的延伸速率,贪图出延伸的加快度,进而反推引力的强弱,最终详情六合运说念。这一关节的中枢难点,在于何如“不雅测曩昔的六合”。
天体裁家微妙地应用了“光速有限”的特色,料理了这一发愤。光的传播需要技能,咱们不雅测到的远处天体,试验上是它们曩昔的状貌:不雅测1亿光年远的星系,看到的是它1亿年前的景象;不雅测100亿光年远的星系,看到的则是它100亿年前的神志。通过测量不同距离星系的退行速率(隔离地球的速率),就能对比六合在不同期期的延伸速率,进而分析延伸的变化规则。
为了罢了这一测量,天体裁家将见地投向了“Ia型超新星”——这类超新星是白矮星爆发酿成的,其亮度相识且峰值光度一致,被称为“法式烛光”,能精确用于距离测量。通过不雅测不同距离的Ia型超新星,天体裁家不错贪图出它们的退行速率,进而回答六合延伸的历史。
1998年,两个独处研究团队同期公布了测量成果,这一成果让通盘这个词天体裁界堕入战栗——天体裁家们正本预期会发现“六合延伸速率正在放慢”,却随机不雅测到相背的征象:早期六合的延伸速率,居然比目下更慢,六合正在加快延伸!

这一发现如同颠覆了“抛石头”的知识:你抛出的石头不仅莫得放慢飞腾,反而在加快飞向高空,就像一枚自带燃料的火箭,抓续取得推力。而火箭要加快飞腾,必须有能量提供能源,六合加快延伸的背后,彰着也存在一种未知的能量,抗拒着引力的拉扯,鼓舞六合加快延伸。这种无法讲解的机密能量,被定名为“暗能量”。
这一颠覆性发现,让两个研究团队的中枢成员取得了2011年诺贝尔物理学奖,也透顶改写了东说念主类对六合运说念的领略——引力不再是决定六合延伸的独一力量,暗能量的存在,让六合的终极运说念指向了第三种可能。
若六合加快延伸的趋势抓续下去,第三种结局“大扯破”将成为可能。暗能量会抓续提供排除力,让六合延伸速率越来越快,这种排除力不仅会抗拒引力,还会渐渐逾越维系物资结构的基本作用劲:最初,引力被完全对消,星系脱手解体,恒星与行星互相脱离;随后,电磁力无法维系原子结构,行星、恒星渐渐龙套成基本粒子;最终,强互相作用劲与弱互相作用劲也被冲破,原子、质子、中子等基本粒子透顶解体,六合中不再有任何有形物资存在。
与大挤压、热寂不同,大扯破的结局更为透顶——它不是归于奇点或千里寂,而是让一切物资结构分化阐明,最终只剩下暗能量主导的、抓续加快延伸的真空。但这一结局的前提,是暗能量的排除力弥远保抓相识,致使不断增强。而暗能量的内容,于今已经物理学与天体裁最大的未解之谜。
目下,天体裁家对暗能量的领略,仅停留在“它存在且能产生排除力”的层面,对于其内容,尚无和洽表面:有不雅点觉得,暗能量是真空本人具有的能量(真空能),由量子力学中的虚粒子产生;也有不雅点觉得,暗能量是一种全新的基本作用劲,随六合模范变化而篡改;还有不雅点觉得,暗能量的存看重味着广义相对论需要修正,引力在六合大模范下的发扬与咱们的领略不同。
除了主流的三种结局,还有一种非主流的“回荡六合表面”,为六合运说念提供了另一种可能。该表面觉得,六合的演化是周期性的,如同弹簧一般在延伸与放松之间轮回:当六合延伸到极致时,引力会再行占据主导,脱手放松至奇点,随后再次发生大爆炸,开启新的延伸周期,酿成“延伸-放松-再延伸”的正弦波轮回。咱们目下所处的,恰是其中一个延伸周期的加快阶段。
这种表面虽侧目了六合根除的结局,也无需强行讲解暗能量的内容,看似无缺,但最大的问题在于枯竭实考笔据撑抓——目下莫得任何不雅测数据能阐明六合存在过往的放松周期,也无法考证“奇点重启”的可能性开云sports,因此仅停留在表面算计阶段。

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