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宇宙中有哪些细思极恐的事?

知乎日报  · 问答  · 10 月前

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浩瀚宇宙,无边无际。

人类世界奋力追逐的功成名就、理想抱负,搅动情绪的悲欢离合、人情世故,在宇宙面前不值一提。毕竟,我们赖以生存的星球也不过是宇宙中的沧海一粟罢了。

宇宙中有哪些细思极恐的事?一起跟着答主们见识下科学边界。


宇宙的结局


知乎答主 @Mandelbrot 为我们介绍了宇宙的演变历程:

下文的主要内容来自 Crash Course 频道的视频《Deep Time》。

天体物理学家弗莱德·亚当斯和格里高利·拉夫林在《宇宙的五个年代》(The Five Ages of The Universe)中,把宇宙的生命分为五个纪元。我们可以沿用这五个纪元的划分,来看看宇宙的最终结局。

图片来自Future of an expanding universe

1. 原初纪元(Primordial Era)
原初纪元的范围是从宇宙大爆炸到 4 亿年后,第一颗恒星诞生。这个纪元已经过去了。

图片来自Big Bang
2. 恒星纪元(Stelliferous Era)

恒星主宰宇宙,繁星布满夜空。生活在这个时代,无疑是我们的幸运。


图片来自The Starry Night

恒星纪元什么时候结束呢?或者说,最后一颗恒星什么时候会熄灭呢?质量越小的恒星,寿命越长,因为它们在核聚变中把氢转化为氦的速度越慢。
最小的红矮星可以持续 1 万亿年。在宇宙幼年时形成的红矮星到现在只用了 1% 的氢。从人类的角度来看,它们还是婴儿。
现在,星系还在搅拌着星云,用星云气体创造新的恒星。但是,气体终有耗尽的一天。
据估计,数十亿年后星云气体的供给将会后继乏力,新生的恒星越来越少,而已经诞生的恒星会用尽燃料,一个接着一个逐一熄灭。
当大量恒星熄灭的时候,星系将改变颜色。现在,多数星系都表现出耀眼的蓝白色,体积庞大的明亮恒星是星系内的主要光源。
当这些恒星死去,质量较低的暗恒星成为主角,星系的颜色也会随之变暗变红。
星云气体耗尽后几十亿年,星系中只有长命的红矮星还在发光。这种情况将持续 1 万亿年,也许更长。
3. 简并纪元
除了黑洞,白矮星和中子星都是由各种简并压力支撑,也就是说,在几万亿年以后,恒星纪元将会结束。简并纪元来临了。
宇宙将会变得十分黑暗,至少对人类的眼睛是如此,如果那时候还有人类的话。
中子星和白矮星诞生时非常热,然后慢慢冷却。冷却的速度和它们的大小有关,但是在几万亿年后,它们应该都会降到室温。所以,在简并纪元里,随着时间的流逝,宇宙慢慢变冷。
但是,这个纪元中也会有昙花一现的光明。在孤寂的宇宙中联袂起舞的白矮双星最终会走到一起。经过数万亿年,白矮双星的轨道将会由于引力波能量辐射而衰减。
双星在合并的刹那爆发出夺目的光彩,成为超新星。同样,中子双星也会合并,爆发,形成伽马射线暴,它们的亮度将超过 1000 个星系。但是,这只是短暂的事件,宇宙很快回归黑暗。
4. 黑洞纪元
在 10^40 年以后,最后一颗简并天体也消失了,宇宙中只剩下了黑洞这一种天体。
宇宙进入了黑洞纪元。
在我们的印象中,黑洞是吞噬一切的无底洞。然而,黑洞可以同过一种方式产生能量 —— 蒸发。
当黑洞质量变小,它的蒸发速度就会加快。最后,黑洞会在一道闪光之后消失的无影无踪。这是黑洞纪元唯一的光。
5. 黑暗纪元
最后,一切的消失了。宇宙中只剩小了能量极低的亚原子粒子和光子。这是 10^92 到 10^93 年以后。这时,我们可以有把握地说,宇宙已经死了。
宇宙进入了黑暗纪元。如果时间还有意义的话,这个纪元将会延续到无穷。
6. 其他可能的结局
如果暗能量按照现在推测的那样持续增强,宇宙将走向另一个结局:大撕裂。
在这个结局中,没有任何力量可以对抗空间膨胀,所有的物质都会瓦解,连原子都会被撕成碎片。大撕裂将会在黑暗纪元以前发生,但是这个结局并不比黑暗纪元更加光明。
最后,我们还有一个非常微小的希望可以得到一个光明的新宇宙。量子物理中有一个猜想,也许我们的真空并不是一个最低能量状态。就像你站在一个台阶上,而你下面还有一级台阶。
当宇宙在黑暗纪元中沉睡无数年以后,也许一小片空间因为不管什么原因,跌落到下一个能级——真正的真空。
它会带动周围的空间纷纷跌落。这时,奇怪的事情发生了,在这些跌落的空间中,物理定律将被重写,时间和空间将被抹去。这个区域迅速扩展,留下的地方是一个新的宇宙。也许这也是我们的宇宙的来源。
这个猜想给了我们一个新宇宙的希望。这个希望虽然渺茫,但是有一丝希望,也好过在黑暗和寒冷中沉睡到无穷。

消失

知乎答主 @隆隆君 认为宇宙最可怕的事情是陷入虚无:
我觉得宇宙中最可怕的地方,可能会让你觉得,要是这个世界上有鬼多好,有地狱和天堂多好。
不知道有没有人和我一样的想法。就是深夜关灯在床上躺着的时候,会思考一些关于宇宙的问题:就是自己死后会怎么样,人类灭亡后会怎么样,地球消失了会怎么样。
将会是一片虚无,对么。就是说,你永远没有意识了,以后也不会再有意识,没有什么投胎转世,你也不会变成鬼。你不会上天堂,你也不会下地狱。你就这么消失了。
什么都感觉不到。这虚无缥缈的宇宙里,你已经不在了,就这么过去十年、千年、万年、亿年,或许那时候时间已经失去了意义。
我想这才是宇宙最让人细思级恐的地方吧。

「假象

知乎答主 @黄海 认为我们看起来非常伟大,但实际上又十分渺小:
1.我们熟悉的事物——星系、恒星、行星、星云、高山、河流、草原等等,所有可以看的见的物质,只占茫茫宇宙的 5%,剩下的 95% 是看不见的暗物质和暗能量。
2.宇宙究竟是什么颜色?
或许在不同星球的生物看来,我们的宇宙,有着天壤之别。
这是我们看到的宇宙。
假如我们有透视眼或者超人般的视力,我们将会看到不一样的宇宙。
远红外下的宇宙
X 射线下的宇宙
微波下的宇宙
下的宇宙 
3.不要说几光年外的星球,其实我们连习以为常的东西,有时候都会被表面的假象,所蒙蔽。
这是我们从小到大所看到的世界地图,非洲看起来非常地狭小,相反,格陵兰岛却显得异常庞大。 
实际上,非洲的面积相等于美国、中国、印度、西班牙、法国、英国、日本、东欧等国家加起来的领土面积!
别再以为非洲是非常狭小的,它非常地庞大。表象可以迷惑他人的眼睛,要学会理智思考。
4.我们看起来非常伟大,但实际上,又十分渺小。
这是 1972 年阿波罗 17 拍摄的地球。
箭头所指的,就是从火星表面上看到的地球。
箭头所指的,就是从土星光环上看到的地球。
这是旅行者 1 号在距离地球 60 亿公里的太空,拍摄的照片,图片上小于一个像素的点,就是我们的地球。
有时候啊,我会想,我们会不会是发达文明放逐在地球的低级文明,我们如今玩着智能手机,听着各种类型的音乐和看着不同风格的电影,建造着高耸入云的大楼。
其实都是他们制造出来的假象,他们看着我们生老病死,就像是坐着巨大屏幕前面的黑客一般,我们的喜怒哀乐,在他们看来,无非是无关痛痒的事情,他们看着我们劳劳碌碌,就像我们看着蚂蚁整天忙个不停一样。
想一想,你会为一只蚂蚁的死去而哀伤吗?

短暂的一生

知乎答主 @Herman-张博涵 认为宇宙中最可怕的事情是,直到终老我们也无法体验完整个星球:

我们中的大多数人只能在一颗星球上终老,而我们,穷其一生,连这个星球上值得体验的事物,都无法一一看遍。



题图来源:答主 @黄海


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