Loading AI tools
描述宇宙終極命運的一種假說 来自维基百科,自由的百科全书
大撕裂是一種宇宙論假說,在2003年首度被發佈,內容牽涉宇宙的終極命運。假說認為宇宙中的物質,從恆星和星系到原子和次原子粒子,乃至時空本身,都會在未來有限的時間內因宇宙加速膨脹而逐漸被撕裂,直到粒子間距無限增大。根據宇宙學標準模型,宇宙標度因子在未來有限的時間內會變得無限大,在宇宙常數占主導地位的未來,更會呈指數級增長。不過,這種膨脹在每時刻都相似(因此有指數律——在相同時間間隔內,局部體積的膨脹次數相同,特點是哈勃常數不變且很小,對任何有束縛的物質結構而言都能忽略。大撕裂情形中,哈勃常數會在有限時間內發散。
只有令假想質能(幻能量)具有難以置信的物理特性,才有可能到達突裂奇點(sudden rip singularity)。[1]
這假說的真實性取決於現有宇宙中暗能量的類型。會導致大撕裂的暗能量是不斷增加的,稱作幻能量。若宇宙中暗能量無限制增加,就能最終克服一切維繫宇宙的力量;關鍵值是狀態方程參數w,即暗能量壓與能量密度之比。若,則宇宙膨脹將趨於加速,而暗能量將隨之消散,不會發生大撕裂。若,則其密度將隨宇宙膨脹而增加。
由幻能量主導的宇宙將是加速膨脹的宇宙,意味着可觀測宇宙與宇宙視界將不斷收縮——物體能影響觀測者的距離變近,相互作用能傳播的距離縮短。視界小於任何特定結構之後,結構的最遠部分間便不能發生任何基本相互作用,可視作結構被「撕裂」。時間進程本身也將終止。這模型暗示,在有限時間之後將抵達最終的奇點,即「大撕裂」,當中可觀測宇宙的大小收斂到零,所有距離都發散。
這假說的提出者是達特茅斯學院的Robert R. Caldwel,計算得從現在到大撕裂的時間為
其中w如上述,是哈勃常數,是目前宇宙所有物質的密度。
錢德拉X射線天文台對星系團速度的觀測似表明,w的值約在−0.907到−1.075之間,意味着大撕裂不能被明確排除。(根據上述方程,若觀測確定,則大撕裂最早會發生在1520億年後)[2]
論文中,作者考慮了的假想情形。這時,大撕裂將發生於約220億年後,星系將在之前2億年開始相互分離。 大撕裂前6000萬年,星系將開始解體,因為引力太弱。太陽系這樣的行星系會在大撕裂前約3個月失去引力束縛,行星將飛入迅速膨脹的宇宙。最後幾分鐘,恆星和行星將被撕裂。原子大約在大撕裂前秒被摧毀(首先因電子飛去而電離,然後原子核離解)。大撕裂時,時空本身都將被撕裂,宇宙標度因子將達到無窮大。[3]
證據表明,我們的宇宙中w非常接近-1,所以w成了方程的支配項。w越接近-1,分母就越接近零,大撕裂就越遙遠;而若w恰好等於-1,則無論有多大,大撕裂都不會發生。
根據最新宇宙學數據,不確定性仍然很大,不能區分是中的哪種情形。[4][5]
此外,由於統計波動,幾乎不可能精確測得。也就是說,w的測量值將可以任意地接近-1,因此即便最終也幾乎不能完全排除大撕裂的可能。[6]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.