宇宙的尽头“是什么”？三种情况，全指向了同一个后果

宇宙会怎样落幕？数千年来人类不休在思索这个成绩，无论是从哲学层面去探寻将来的约莫性，照旧使用数学的办法在公式中寻觅答案，但至今仍没有终极的处理答案。

今天我们所熟悉了解的主流宇宙模子来自于大爆炸实际，大局部的天文学研讨都是创建在此模子上。

斑斓的宇宙

比年来封建家以为，宇宙约莫会以一种热寂的办法完成本人的落幕。不外，如此的假定不是宇宙了局中的终极选择，仍旧另有其他两种情况的约莫性并指向同一后果。

热寂了局是怎样的？宇宙将在将来产生怎样的厘革？为何它会有多种了局？

宇宙暴胀

本文接下去将会从今天的天文学研讨中向各位解答这些成绩，宇宙的尽头是什么？这三种情况是怎样指向同一个后果的？

宇宙毕竟是什么样子？

在近代物理提高之前，人们关于宇宙的了解仅限于肉眼的察看上，很多研讨终极都市寻求一种和谐。而这种和谐多是以哲学层面大概宗教层面去完成，事变实质和原形很难经过简便的封建伎俩完成察看。

星系的品种

不外进入18世纪终期，随着电磁力学的提高，传统物理研讨遭到了限定和拦阻，封建家发觉宇宙中的不少成绩很难再以经典物理上去表明，必必要有一个新的处理方案。

1921年，爱因斯坦荣获诺贝尔物理学奖之后的官方肖像

可以说爱因斯坦的显现冲破了这一僵局，他在1915年的学术研讨讨论大会上公布了本人关于电磁力学的看法，同时拿出了本人的广义相对论。这使得封建家重新有了可行的办法去探究宇宙活动，乃至寻求宇宙终极的运气。广义相对论方程存在的几种约莫的解，每一种解都表现着宇宙约莫显现的终极运气。

黑洞四周的布局表现图

在广义相对论的猜测下，任何物体坍缩凌驾某个点就会构成一个黑洞，而这个黑洞内里便会显现一个奇点，厥后的研讨证实，奇点的实质是大爆炸。

整个研讨历程十分迂回，就连爱因斯坦本人也一样。即使在相对论公布后，亚历山大·弗里德曼在今后的研讨中提出了包含运生物质的变大宇宙看法，并且还与爱因斯坦有过交换。但爱因斯坦不乐意信赖这个后果，而是去积极地修正本人的方程，以确保牛顿年代人们所信赖的静态永久宇宙。

勒梅特与爱因斯坦

早在哈勃的研讨发觉从前，乔治·勒梅特就对爱因斯坦的广义相对论举行着多量的盘算研讨。勒梅特在研讨后以为，宇宙是正在变大的。由于他的研讨报告公布在当地，几乎没有比利时以外的天文学家属注，以是该干系研讨在事先并没有惹起大大多人的注意。

宇宙持续不休地变大，现更增速变大

在爱因斯坦看来，勒梅特的研讨盘算并没有什么成绩，但他回绝宇宙变大的假说。直到勒梅特与爱因斯坦在索尔维聚会会议上的第四次交换，这一次勒梅特在聚会会议上具体地论述了宇宙的厘革，并指出宇宙射线约莫是最初“爆炸”留下去的痕迹，爱因斯坦这才真正的承受了大爆炸假说。

地球周边的宇宙射线

厥后爱因斯坦才坦言到，本人以前为了寻求牛顿年代静态宇宙的广义相对论方程的解，所添加的宇宙常数是他终身中所犯的最大的错误。

随着厥后物理研讨的深化，天文学也在不休地举行更新，宇宙模子的建立也越来越接近我们今天所熟知的样子。

宇宙大爆炸模子

新研讨，新发觉

今天我们了解到的宇宙基本上是广义相对论研讨下的后果，宇宙的变大不像平常生存中看到的那样是直观的爆炸大概变大。这个看法必需笼统地去了解，它是宇宙的一个属性，产生在整个宇宙中，而不是宇宙的一局部。

因此人们也无法从内里察看到变大的具体历程，同时封建家信赖也没有所谓的外部可以举行察看。

想象中的宇宙大爆炸

弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克方程的度质变大建模是广义相对论的准确解，它形貌了一个同质的、各向同性的、变大的宇宙。封建家们这才使用该方程完成了大标准空间上的宇宙模子建立。

依据厥后的暴胀实际，宇宙在大爆炸之后的一刹时，忽然开头变大，其距离最少变大了10倍的三个维度。这相当于把长度为1纳米的物体刹时扩展至10.6光年长，在今后的时间里，这种扩张仍在持续，并且还在不休增速。

宇宙构成因素

但是封建家并不晓得这种变大毕竟是怎样持续下去的，因此在厥后的研讨中，天文学家引入了暗能量的看法。现在的封建界以为，宇宙的终极运气取决于它的全体外形，以及它所包含的暗能量几多、暗能量密度怎样呼应宇宙变大形态。

迩来的研讨体现，从大爆炸后75亿年开头，宇宙的变大速率约莫不休在增长，这与开放宇宙实际切合合。不外，威尔金森微波各向异性探测器的丈量标明，宇宙的外形不止一种。

暗能量让宇宙增速变大

“多元宇宙”的了局

先来看看开放宇宙，这种外形下的宇宙空间几多外形是开放的，就像马鞍外表那样负弯曲，三角形的内角和小于180°。并且不相交的线永久不等距，它们有一个距离最小的点，不然便会分开，这种宇宙的几多外形是双曲线的。

开放宇宙即使没有暗能量，负弯曲外形下的宇宙也会永久变大，引力对变大的制约作用可以忽略不计。假如有暗能量的存在，变大不仅会持续，并且还会增速。这种形态下的宇宙，它所面临的终极运气要么是广泛的热寂或是大凝结。

宇宙的三种约莫的几多外形

怎样去了解大凝结和热寂呢？我们可以先来看看热寂，这但是是一种热力学定律下的落幕，宇宙进入了最大熵的形态。统统都是匀称的，没有梯度，一切统统活动都中止，宇宙终极的温度到达了最小值。

而大凝结是宇宙在持续变大中徐徐地接近相对零度的情形，宇宙中的一切天体都市因燃料耗尽，包含黑洞的蒸发，随着时间的推移，霍金辐射也会散失。

霍金辐射

由暗能量惹起的增速率终极会变得特别强壮，致使于它完全克制了引力、电磁力和强结协力的影响。开放宇宙还约莫显现大扯破，如今的哈勃常数界说了一个宇宙增速率，星系之间的重力团结会因这种宇宙增速率厘革增长它们之间的空间。

哈勃常数将会稳步增长到无量大，终极招致宇宙中的一切物质都被分析成未团结的基本粒子、辐射，然后宇宙成为一个好效的奇点。

宇宙是由一个奇点变大到如今的形态

假如宇宙常数为负的话，对应于负的能量密度和正压，那么宇宙的终极运气就会招致开放的宇宙重新坍缩到“大紧缩”形态，也就是“关闭宇宙”。

在关闭宇宙中，空间的几多外形会像球面一样是完全关闭的。三角形的内角和凌驾180°并且没有平行线，一切的线条终极都市相遇。

众多的宇宙

该宇宙所要面临终极运气是大紧缩，这种了局和最初的大爆炸完全相反。该实际假定下，宇宙的均匀密度会制止宇宙的变大，具体后果未知。封建家假定了一个简便的约莫性，那就是在这最初，宇宙会坍缩为一个无量纲的奇点，回到终极的标准。

这种情况允许宇宙回到大爆炸之前，并会创建一个循环模子，这个模子也被称作“震荡宇宙”。该循环模子下的宇宙可以由无穷序列的仅限宇宙构成，每个仅限宇宙都以大紧缩完毕。

熵增

但成绩是如此的宇宙不切合热力学第二定律，由于熵的积累会在一个又一个震荡中积累，终极宇宙将走向热寂。由于现在并没有封建证据证实宇宙是关闭的，因此封建家基本上丢弃了这个想法。

最初是平面宇宙，这也是如今宇宙模子中最令人承受和佩服的一个宇宙，不少封建家都以为宇宙是“平展”的，但不要从寻常意义上的“平展”去做了解，该“平展”被表明为平行线坚持平行。

壮丽的宇宙

假如宇宙的均匀密度恰好即是临界密度，即Ω=1，那么就会显现平展宇宙。这就像欧几里得几多一样，三角形内角和为180°，平行线一连坚持相反的距离。依据威尔金森微波各向异性探测取得的丈量后果证实，宇宙在0.4%的偏差范围内是平展的。

暗能量

假如没有暗能量的影响，平展的宇宙会永久地变大下去，但会在不休缓速的速率下变大，最初变大速率趋近于零。假如有暗能量的作用，宇宙变大速率会因引力的作用显现减慢，但随着变大中的引力作用减弱，终极速率增长。平展宇宙的终极运气终极会与开放宇宙的了局相反。

宇宙变大想象图

以是综合上述一切存在的约莫，我们可以看到，这三种情况终极都证实宇宙会死亡。只管死亡的办法各有不同，并且有约莫会显现反转，但无一例外都市彻底散失或是完全中止。

神奇的宇宙

固然天文学的研讨在不休地提高，但是我们仍旧对宇宙知之甚少， 约莫在将来这些后果都约莫会被改动。只管这些了局看起来都很失望，但关于人类来讲，我们可以去跟随宇宙中的任何一种约莫，然后去试着改动本身的存在。