宇宙将如何灭亡？从暗能量衰变到大撕裂
2016-02-29 18:12阅读：
宇宙将如何灭亡？从暗能量衰变到大撕裂
2016年02月29日 新浪科技
在空间的维度中，你可以向前也可以向后移动，但时间不同，时间是不可逆转的。
新浪科技讯
北京时间2月29日消息，据英国《每日邮报》报道，在空间的维度中，你可以向前也可以向后移动，但时间不同，时间是不可逆转的。
根据大爆炸理论，宇宙——也包括时间本身都有开端，但关于它们是否有结束，物理学家们则出现了意见分歧，而分歧更加严重的是，以什么方式结束？
相关的理论已经有很多，从暗能量的衰变到所谓的“大撕裂”(Big Rip)理论。在一次采访中，天体物理学家托马斯·基廷(Thomas
Kitching)进行了解释。他同时也解释了为何时间是永恒向前的，以及宇宙膨胀对人类究竟意味着什么。
根据大爆炸理论，宇宙——也包括时间本身都有开端，但关于它们是
否有结束，物理学家们则出现了意见分歧。但我们的确能够确定的一点便是，只有当我们能够弄清暗能量的本质，我们才有可能最终弄清宇宙的未来命运。
逆转时间
想象时间逆转。人们将越来越年轻，而不是逐渐衰老，但代价是他们将逐渐忘记他们所学过的任何知识，最终他们将在自己的父母亲面前消失。这样的场景应该出现在科幻作家们的笔下，但有趣的是，这类问题也是严肃的宇宙学家们正在思考的。
对于时间的不可逆转性，我们早已将其视作理所当然。但物理学家们却并不这样认为：大部分的自然定律都是“时间可逆的”，这就意味着即便时间倒流，这些定律将仍然正常运作而不会受到影响。
那么为何时间总是沿着一个方向前进呢？
任何对于宇宙中时间的话题探讨最终必须基于对宇宙演化本身的认识。当你观察宇宙时，你所看到的都是过去所发生的事件，因为光线的传递需要时间。实际上，即便是最简单的观测也能帮助我们理解宇宙时间的概念。比如说，为何夜晚是黑暗的？
如果宇宙拥有无限漫长的历史并且是无穷无尽的，那么我们看到夜晚的天空应当是非常明亮的，因为我们的视线不管往哪个方向看，由于有无限多的恒星，因此我们总能遭遇某颗恒星发出的光芒。
长期以来，科学家们——也包括爱因斯坦，都认为宇宙是静止的和无限的。但此后的天文学观测已经确凿无疑地证明我们生活的宇宙其实正在经历膨胀，更甚的是，这样的膨胀正在加速进行。
这就意味着，如果时间倒转，那么在过去的某个时间点上，宇宙一定曾经处于一个完全致密的状态，也就是我们所说的“大爆炸”时期，这也就意味着时间的确是有开端的。实际上，我们现在还能够观测到宇宙大爆炸留下的余晖，那是宇宙中最古老的光线，也就是宇宙微波背景辐射(CMB)。理解这一点是我们探讨宇宙年龄的第一步。
但这里有一个问题。爱因斯坦的狭义相对论指出时间是相对的：想对我而言，你的运动速度越快，那么相比我，对你来说时间流逝的就会越慢。这也就意味着，在我们这个运动着的宇宙中——那些快速远离的星系，转动的恒星和行星，它们各自对于时间的感受是不同的，任何属于过去、现在或是将来的事物都只是相对的。
事实是，由于宇宙基本上是处处相同的，也是各向同性的，因此我们的确有可能定义一个“宇宙时间”。为了对此进行测量，我们所要做的就是对宇宙微波背景辐射进行测定。宇宙学家们已经利用这种方法确定了宇宙的年龄，数值大约是137.99亿年。
有一部分研究人员认为宇宙大爆炸本身甚至可能并非某种开端。他们相信存在着其他的“平行宇宙”，在那些宇宙中时间会沿着不同的方向前进。
时间是什么？
因此我们知道时间极可能肇始于大爆炸。但仍然有一个问题萦绕脑海：究竟什么是时间？
要想弄清这个问题，我们必须回到关于时间与空间的一些基本性质上来。
在空间的维度中，你可以自由向前或是向后移动。但时间不同，它只有一个固定的方向，你只能向前，不能退后。
要想解释为何时间具有这样的性质，我们需要找到自然界中同样具备不可逆性质的自然过程。典型的案例便是“熵”。这是一个物理学概念，简单来说，其描述的是这样一种物理规律：随着时间推移，事物倾向于变得更加混乱，而“熵”便是事物“有序程度”的度量。
想象有一个充满气体的盒子，在初始状态，这些气体分子都被限制在一个角落里，即处于有序状态。随着时间推移，我们可以预见到，这些气体一定会逐渐扩散并占据整个盒子内部，从而处于一种无序状态。这一过程是不可逆的。或者就像我们打破一个鸡蛋来制作煎蛋，一旦你做好了煎蛋并盛起来放进盘子里，你就再也没办法让它再恢复到一个鸡蛋的状态了。
宇宙也是一样，随着宇宙的演化不断进行，宇宙整体的无序程度将会增加——宇宙的“熵”将会增加。
事实证明熵是解释时间单向箭头的理想工具。可是，观察我们的宇宙，一切似乎正在变得更加有序——从宇宙肇始之初无序的高温气体和粒子，到今天我们所见有规则的恒星、行星和人类，还有这样一篇关于时间乃至空间的规整的文章。但宇宙整体正在变得无序才是事实。
之所以我们眼中的宇宙似乎正变得更加有序，是因为大质量物体施加的引力作用正在塑造着宇宙表面上的秩序感，但物理学定律让我们确信，宇宙的无序度一定正在增加，只是隐藏在引力场的深处而不为我们所见。
也就是说，即便我们没办法直接目睹，但宇宙的无序程度一定是在增加的。但是，既然大自然如此青睐无序，那么为何在宇宙创生之初它却要以一副有序的面目出现呢？这仍然是一个谜团。
长期以来，科学家们——也包括爱因斯坦，都认为宇宙是静止的和无限的。但此后的天文学观测已经确凿无疑地证明我们生活的宇宙其实正在经历膨胀，并且正在加速膨胀。
宇宙的命运
有一部分研究人员认为宇宙大爆炸本身甚至可能并非某种开端。他们相信存在着其他的“平行宇宙”，在那些宇宙中时间会沿着不同的方向前进。
但主流科学界倾向于认为，时间是有开端的。而它是否有终点则在很大程度上要取决于宇宙中暗能量的本质，这种神秘能量正在加速宇宙膨胀的速度。这样的加速膨胀最终将可能撕裂我们的宇宙，并最终让宇宙在所谓“大撕裂”的惨烈命运中终结。
在另一种设想中，暗能量可能会衰变，从而导致宇宙膨胀最终开始减速并逆转，重新开始缩小，回到宇宙大爆炸的状态，并在同样惨烈的所谓“大挤压”(Big
Crunch)中灭亡。
根据量子力学原理，真正的真空不存在，真空中存在随机出现的微小粒子，这样的现象尽管违反常识，但的确已经在大量物理学实验中被观测到。有一部分科学家认为暗能量可能会触发类似的“量子涨落”并引发新一次的大爆炸事件，从而终结我们现有的时间线并开启全新的不同时间线。
尽管所有这些理论目前都还存在着极大的不确定性，但我们的确能够确定的一点便是，只有当我们能够弄清暗能量的本质，我们才有可能最终弄清宇宙的未来命运。那么究竟哪一种才更有可能是宇宙未来将要面对的宿命？时间将会最终揭晓答案。(晨风)
