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膨胀宇宙的未来

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物理宇宙学家指出,宇宙的未来很可能为继续膨胀。如果事实如此,宇宙就很可能将因其膨胀以致继续冷却,并导致达到不足以维持生命的温度;因此,膨胀宇宙的未来又称为大冻结(又称热寂)。[1]

膨胀宇宙的未来将会是苍凉的。[2]若根据宇宙学常数加速了宇宙的膨胀,星系间的距离将会持续增加。红移将会被拉长,到达的光子将会是长波长和低能量的光子。[3]恒星的形成仍会维持于1×1012至1×1014年,但形成恒星的气体将会耗尽。当最后一颗恒星用完其燃料后,宇宙就不可能再有恒星诞生。[4][5]根据预测质子衰变的理论,1040年后,恒星残余物将会消失,剩下的将会只是黑洞,而黑洞亦会因放出霍金辐射而慢慢消失。[6]最终,如果宇宙温度下降到一个程度,那么再没有活动能在宇宙中作出,从而导致宇宙热寂[7]届时,宇宙将会空无一切。温度亦会持续下降。

宇宙的未来

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宇宙的未来有很多可能性,而这些主要有4种:持续膨胀、热寂、停止膨胀和收缩。[8]

大撕裂

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宇宙因星系间并无回返的引力作用而持续膨胀,并在暗能量的作用下,即使是基本粒子之间也以超光速互相远离,即大撕裂

热寂

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根据热力学第二定律,作为一个“孤立”的系统,宇宙的熵会随着时间的流异而增加,由有序向无序,当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能,所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。热寂理论最早由威廉·汤姆森于1850年根据自然界中机械能损失的热力学原理推导出的。

停止膨胀

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宇宙若无足够能量将会停止膨胀,停止膨胀亦会是最理想的环境,宇宙温度适中之余便有足够资源形成恒星甚至生命。

收缩

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宇宙膨胀到某一阶段将会停止膨胀并反过来收缩,收缩亦会缩小各星系间的距离,令宇宙温度上升,最后导致和大爆炸相反的大挤压,而这样下去有可能会出现大反弹而形成一个新的宇宙。

参考

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  1. ^ WMAP - Fate of the Universe页面存档备份,存于互联网档案馆), WMAP's Universe, NASA. Accessed on line July 17, 2008.
  2. ^ "Heroic" research confirms universe's bleak future页面存档备份,存于互联网档案馆), Anna Salleh, May 27, 2002, news, Australian Broadcasting Corporation. Accessed on line July 18, 2008.
  3. ^ Life, the Universe, and Nothing: Life and Death in an Ever-expanding Universe, Lawrence M. Krauss and Glenn D. Starkman, Astrophysical Journal, 531 (March 1, 2000), pp. 22–30. doi:10.1086/308434. Bibcode2000ApJ...531...22K.
  4. ^ A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, Reviews of Modern Physics 69, #2 (April 1997), pp. 337–372. Bibcode1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337 , §IID
  5. ^ Adams & Laughlin (1997), §IIE.
  6. ^ Adams & Laughlin (1997), §IV.
  7. ^ Adams & Laughlin (1997), §VID
  8. ^ 时间简史