宇宙終結期被算出,物理學家:將以最壯觀的超新星爆炸來結束一切

天空之城 2020/08/26 檢舉

眾所周知,有誕生就有終結,對於生命體和非生命體皆是如此。生命體通常以死亡的方式終結生命,而非生命體終結的可能性有很多,例如火星可能因為與木星相撞而終結,地球也可能與金星相撞而終結,太陽因為內部核聚變反應到了極致而終結。那麼宇宙最終可能以什麼方式終結呢?不少科學家一直都在研究這方面的問題。

根據報導,美國伊利諾州立大學的理論物理學家馬特·凱普蘭這個月在英國《皇家天文學會月刊》上發表了一篇關於宇宙終結方式的研究論文。該研究論文指出,宇宙最終的終結方式可能和目前科學界的主流觀點不同,它會以一次壯觀的超新星爆炸來宣告自己的結束。面對宇宙終結如此龐大的課題,凱普蘭是如何進行研究的呢?

凱普蘭是如何提出這一假說的?

根據凱普蘭的介紹,今年春季學期他在高校教授天體物理學課程的時候發現了一個問題,主流觀點所認為的宇宙的終結方式似乎存在其它可能性,因為科學界還未對最後出現的「黑矮星」的命運給出說法,於是他決定深入研究這類天體最終的命運如何,結果發現了宇宙另一種可能出現的終結方式。

目前天文界的主流觀點認為,宇宙將會在10^100年後走向終結,表現形式為:不會有新的恒星誕生、所有星系逐漸暗淡、黑洞會因為霍金輻射而逐漸蒸發。最終宇宙因為空間膨脹而導致溫度降低到絕對零度。凱普蘭發現大多數恒星通過主序星和白矮星這兩個階段的演化後會變成黑矮星,黑矮星則有可能再次出現超新星爆發,它的終結也接近於宇宙的終結。

為什麼宇宙最終會在一場「大爆炸」中結束?

在該研究中凱普蘭以太陽為例,因為宇宙中同類的恒星比比皆是。太陽內部的核聚變反應從氫原子開始反應,兩個原子合成一個更重的原子,最終合成到鐵原子內部的燃料就耗盡了。這時候太陽會變成白矮星,而白矮星只能通過電子簡並壓力來對抗自身的重力,以保證自身不會出現引力崩潰。等到白矮星逐漸冷卻之後,它又會變成黑矮星。

黑矮星內部更缺乏啟動反應的能量,但是凱普蘭發現在量子力學中粒子依然可以穿過能量屏障,也就是說即使黑矮星內部能量低,還是有可能發生超新星爆發的。以矽原子與鐵原子熔合為例子,熔合過程會出現正電子,正電子會中和掉黑矮星內部的電子,導致電子簡並壓力減弱,進而導致無法與引力對抗,引起引力崩潰,產生超新星爆發。

對於這個有趣的思維實驗人們不必太過當真

那麼宇宙將會在什麼時候上演這樣終結一幕呢?對此凱普蘭的說法是10^1100年後,這是一個比天文數字還抽象的數字,沒有人能夠理解這個數字到底有多大。一方面,這說明了宇宙的深奧確實不是人類目前的認知水準所能夠理解的,就連凱普蘭的觀點也未必是正確的。另一方面,這個數字並不能代表最終的結果,它目前還只是一家之言。

 

對於凱普蘭的研究,耶魯大學天體物理學家拉夫林認為這是十分有趣的思維實驗,它給予科學家機會去設想人類未來無法經歷的事情。凱普蘭的研究確實是思維實驗,所謂的思維實驗指的是無法在現實中進行實驗研究,只能在大腦中進行思考的實驗。

看到這可能會有不少朋友認為思維實驗不靠譜,沒有實際意義,但這樣的實驗並非天馬行空和毫無根據,愛因斯坦很多偉大的發現和預言也是在思維實驗中得到的,他讓人類更進一步懂得這個世界是如何運作的。

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