宇宙的一生:宇宙的开端和结束
今天高冷神秘会为大家讲宇宙的一生。
首先,要想弄清楚宇宙的一生,就要以宇宙有开端作为前提。目前科学界还有一些假说认为宇宙是没有开端的,但是主流的宇宙大爆炸假说认为宇宙有开端,也有结束。
根据宇宙大爆炸模型,宇宙大概在138亿年前,在一个不知道什么地方的地方,由一个不知道怎么形成的奇点爆炸所产生的。现在的科学研究发现,宇宙大爆炸很有可能不是一瞬间完成的,而是一个漫长的过程。现在主流认为的大爆炸过程是,在一片虚无之中,突然出现一个黑色的,直径1厘米的小球,小球内部没有质量,只有能量。这个小球的温度极高,达到绝对热度,也就是宇宙理论上能达到的最高温度,是1.4乘10的32次方摄氏度。在这个温度下,不可能存在物质。
这个小球就是最初的宇宙,但是小球的外面是什么,现在还无法知道。虽然小球的直径只有1厘米,但是它弹开这1厘米的速度大概是光速的100亿兆倍,只用了10的-32次方秒,这个时期被称作宇宙的暴涨期。如果宇宙按照它弹开的速度膨胀下去的话,形成现在我们这个大小的宇宙只需要万分之一秒。但是由于它之后的速度没有这么快了,所以宇宙才用了138亿年,才扩张到现在这么大。
正是因为宇宙最初产生了这个1厘米的小球,才解释了为什么宇宙大爆炸能够形成现在这么平均的宇宙。我们的宇宙在任何一个角落几乎都是一样的,它平均到什么程度。不光宇宙中物质的分布是完全一样的,在可观测的宇宙内,所有的物理法则都是一样的,所有的维度也都是一样的。既然物理法则和维度是和宇宙同时产生的,如果宇宙的大爆炸不均匀的话,我们的宇宙就不会有统一的物理法则和统一的维度。
正是为了解释宇宙的平均,科学家认为,在这个小球一出现的时候,整个宇宙就产生了,而且生成得特别平均,类似一个缓冲期。之后的大爆炸发生,才形成了现在的宇宙。
小球发生爆炸之后大概百万分之一秒,由于宇宙的膨胀,温度开始降低,宇宙内的能量开始慢慢凝结成物质了。最初凝结成的物质就是基本粒子。同时宇宙中的基本力也开始出现。
同时出现的还有成对的正物质和反物质。正反物质互相碰撞湮灭,剩下纯粹的能量。这些能量又继续形成正反物质。直到不知道什么原因,宇宙中有一部分反物质消失了,只剩下了正物质,这部分正物质形成了我们现在看到的宇宙中的所有东西。
当宇宙诞生了1秒之后,宇宙中的夸克开始凝结成质子和中子,这时候的宇宙,直径也达到4亿公里,大概相当于火星的公转轨道那么大。
当宇宙诞生1分钟之后,它的直径达到了1光年,此时宇宙膨胀的速度仍然比光速快很多。这1光年大小的宇宙当中,质子和中子凝结成了原子核。但是现在的原子核还抓不住电子,因为宇宙中的温度还是太高了,这时候宇宙的温度应该还是超过100亿度。
接下来宇宙膨胀的速度越来越慢,进入到了漫长的降温时期,一直到宇宙的平均温度只有3000度的时候,原子核才第一次抓住了电子。这时候光子才不受电子的影响,能够射出宇宙了。我们的宇宙终于发出光芒,不再是完全黑暗的了。这个时候,宇宙已经诞生了38万年。
从这之后,宇宙中的原子开始扩散到宇宙各处,温度还在不断降低,原子之间开始不断碰撞凝结,在几百万年之后,在一片原子的迷雾之中,诞生了宇宙里第一颗恒星。这颗宇宙中最古老的恒星,现在认为已经不存在了,在它诞生后几百万年就爆炸了。
恒星的诞生也为宇宙创造了其他的元素。由于恒星的核聚变,才能产生更大更重的元素,而聚变的最终产物就是铁。也就是说铁之前的元素都是由于恒星产生的。包括组成我们人类最主要的元素,换句话说,生命其实就是恒星的产物。
慢慢的,恒星周围开始诞生行星,同时越来越多的星开始相继诞生,互相吸引,于是形成了星系。宇宙中第一个星系就是我们所在的银河系。星系的年龄一般是通过星系当中最老的一颗星来决定的。银河系中目前发现的最古老的星,叫做HE1523-0901,它的年龄大概是132亿年,也就是说宇宙诞生之后仅仅6亿年,银河系就诞生了,也是目前我们观测到的最古老的星系。
如果银河系真的是宇宙中最老的生命,那人类真的有可能是宇宙中最初的生命,因为其他星系还没有成长到能诞生生命的时候。
银河系诞生之后86亿年,在银河系中诞生了一个特别的恒星,它就是太阳。在太阳出现之后仅仅4000万年,在围绕太阳旋转的尘埃之中就诞生了一个美丽的星球,我们的地球。
再过45亿年,我们的银河系将与仙女星系相撞,这是注定会发生的。整个相撞的过程将持续20亿年,并最终融合成一个星系。如果那个时候人类还在的话,应该是对那时候的人类有影响的。不过那时候太阳已经死亡,地球也应该不存在了。除非那时候人类已经移居别的星球,那人类就有机会看到两个星系相撞。
时间再过1000亿年,由于宇宙的膨胀,银河系将成为一个孤立的星系。我们知道现在的宇宙正在加速膨胀,并且速度超过光速,也就是说我们现在能看到的星空,都在远离我们,并且逐渐消失在我们的视野之中。最终我们能看到的宇宙将只剩下银河系。如果那时候人类还存在,他们将不知道宇宙中除了银河系,曾经还存在那么多星系。
在过1000兆年,据推测,那时候宇宙中所有的恒星都将燃烧殆尽,我们的宇宙会再度变成一个没有光亮的黑暗时代。
再之后,组成物质的原子也会因为宇宙的膨胀而被撕碎,夸克不能组成质子,宇宙中将不再存在任何物质。宇宙变成这样的状态将在宇宙诞生之后10的100次方年。
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