在這里,我們將伴隨大家一起探索宇宙深處的奧秘。
宇宙起源,黑洞,蟲洞,多維空間,相對論,量子力學,地外文明,迷失古跡,不解之謎,科技前沿。
從宏觀到微觀,從科技到科幻,我們一一為您呈現(xiàn)!
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七、宇宙的結(jié)局會怎么樣?
大家知道,地球形成超過46億年,但它內(nèi)部是熱的。因為,它具有動能。地球內(nèi)部的熱能只能透過地殼的巖縫緩慢釋放,并且得到補充→鈾238等放射性元素的分裂。
鈾238的半衰期為45億年,那么地球最終會緩慢冷卻,趨向于絕對0度〔假設(shè)不被紅巨星吞沒〕。 天體越大,其內(nèi)部的溫度越高,聚集的熱能越大→木星的質(zhì)量是地球的300倍,它冷卻的時間需要30萬億年,為宇宙年齡的2000倍。
【注意】在漫長的歲月里,大星體會捕捉無數(shù)的小星體,比如地球每天網(wǎng)羅到幾萬億個流星和微流星。由于碰撞,結(jié)果給大星體增加了動能,不但質(zhì)量增加,其冷卻的時間也減慢了。 由于溫度的升高,再加上質(zhì)量增加導致的【中心壓力】的加大,當星體的質(zhì)量為至少【木星質(zhì)量10倍】時,星體中心的核反應(yīng)被點燃→溫度繼續(xù)升高→最終表面發(fā)出微弱的光線→形成了一顆偉大的恒星。
我們的銀河系,就擁有3000多億顆恒星!
恒星,有個【恒】字,但它不是永恒的→就是時間,也不是永恒的→宇宙中沒有永恒的事物!
由于恒星的質(zhì)量巨大,其引力場也超強,在這種內(nèi)向強場的作用下,恒星的原子結(jié)構(gòu)被摧毀。只考慮引力效果,恒星在形成時就會迅速收縮到行星的大小,獲得極高的密度。但恰恰不同,由于超高溫和超極壓,導致核點火,中心核反應(yīng)產(chǎn)生的熱能抵消了強引力→恒星體積將保持膨脹。 由于恒星的熱能來源于核聚變〔氫→氦的過程〕,而恒星中【氫】的總量是有限的,所以核反應(yīng)只能維持有限的一段時間。
隨著核燃料的消耗,核反應(yīng)產(chǎn)生的熱能,遲早會抵抗不住永不停歇,永不消失的內(nèi)向作用的萬有引力,最終被引力打敗→無力維持星體的膨脹。
接下來,較小的恒星由于引力坍縮,它們收縮為【白矮星】。
較大的恒星變成【超新星】。
超新星是那么的耀眼,它能短暫的發(fā)光,其輻射量==1000億個普通的恒星。
→在爆炸過程中,超新星的外殼被釋放到外部空間,余下的精華部分則繼續(xù)坍縮,最終形成【中子星】。 要形成中子星,坍縮力必須克服把星體穩(wěn)定在白矮星狀態(tài)的電子海洋,把電子強行并入原子核,形成中子。由于中子不帶電核,彼此間沒有排斥作用,因而可以被緊密地壓在一起。
一個太陽大小的恒星,如果變?yōu)橹凶有牵睆讲粫^【14KM】。
中子這種結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定,本身就能抵抗分裂,所以,中子星如果沒有外力干擾,它的結(jié)構(gòu)將永遠保持不變。 如果恒星的質(zhì)量特別特別的嚇人,比如太陽質(zhì)量的25倍以上,那么它們的坍縮的過程是十分劇烈的,以至于連中子都抵抗不住內(nèi)向引力的作用,恒星將繼續(xù)收縮→此時將超越中子星階段,誕生宇宙的【怪獸】→黑洞。
黑洞體積很小,密度幾乎是無窮大,是宇宙中最危險的天體。
【注意】恒星坍縮的時間取決于恒星的質(zhì)量。質(zhì)量越大,耗盡燃料的速度就越快,則壽命越短。一個太陽大小的恒星,可以在坍縮前維持膨脹100--120億年。質(zhì)量最小的紅矮星,為2000億年。
宇宙中大部分恒星都是在137億年前大爆炸后不久形成的,但自此以后,零零散散的新星〔比如太陽〕也在不斷形成。而有的,正在形成的過程中。
從星云塵埃中產(chǎn)生的新星,數(shù)量及其有限,因為塵埃云的質(zhì)量占宇宙總質(zhì)量的5%,所以在有可能出現(xiàn)的恒星中,95%已經(jīng)形成了。
包括太陽一樣的所以的恒星,它們也會坍縮,其命運大致上有三種【白矮星,中子星,黑洞】。
此外,宇宙中還存在分散的各種不發(fā)光的行星體和亞行星體。 根據(jù)《時間簡史》,黑洞會在吸收實粒子的同時,釋放出虛粒子,它們會發(fā)出【霍今輻射】。白矮星和中子星會發(fā)光,但由于其表面積很小,幾乎微不足道,所以它們的發(fā)光總量也是微不足道。在一個由坍縮的恒星與不發(fā)光的行星組成的星域里,那是黑暗的。
我們的銀河系再過1000億年〔目前年齡的7倍〕,也會迎來黑暗的時代。 不僅僅這樣,白矮星和中子星那可憐兮兮的一點點光亮最終也會熄滅。這個符合熱力學定理的,也符合宇宙萬物有始必有終的【哲學】。宇宙尚有臨終日,何況人類乎????!!!!
白矮星→黑矮星,中子星的旋轉(zhuǎn)速度會↓,發(fā)出的光線脈沖也會越來越弱……
故事還沒有結(jié)束……
坍縮的星體不是獨立存在的,它們還會保持原來的星系形狀,壯觀的圍繞著中心旋轉(zhuǎn)。
在這個旋轉(zhuǎn)的漫長過程中,時時刻刻有碰撞產(chǎn)生。坍縮的恒星會遇上塵埃,石塊,甚至大質(zhì)量行星體〔比如木星〕。這樣,坍縮恒星的質(zhì)量會持續(xù)上升!
質(zhì)量↑的白矮星最終會變得過于龐大,無法維持自身的穩(wěn)定,以至于到了突然坍縮成中子星!
而中子星也會增大到變成一個黑洞!
黑洞本身不會繼續(xù)坍縮,密度理論上不會變,但它的質(zhì)量會繼續(xù)↑,只到宇宙的終點!
100億億年后,我們的銀河系幾乎都由各種大小不同的黑洞組成,其他少部分是中子星。
我們的銀河系中心本來有一個大的黑洞,它的質(zhì)量有100萬個太陽,它也會繼續(xù)增大質(zhì)量。
在遙遠的未來,構(gòu)成銀河系的黑洞將以不同的半徑和離心率,圍繞中心黑洞旋轉(zhuǎn)。一旦小黑洞離中心黑洞過近,就會有角動量的傳遞,導致墜落。中心黑洞會一個人逐漸的吞噬那些個小黑洞。
1000億億億年后,銀河系將只余下一個超級“銀河黑洞”!
故事還在繼續(xù)……
我們的銀河系也不是孤立的,它只是星系團的一部分而已。
10的27次方年后,其他星系也會演變成和銀河系一樣的結(jié)構(gòu):眾多小黑洞圍繞中心大黑洞旋轉(zhuǎn)。最終,一個超級星系黑洞形成了。
由于宇宙的膨脹在加速,星系團們的距離會越來越遠??梢韵胂笠粋€圖景:茫茫宇宙中,孤寂,寒冷,一個超級星系黑洞漂浮其中,它們之間的距離越來越遠……
這是不是很無聊?宇宙就這樣終結(jié)于一個黯淡無光的結(jié)局里嗎?
霍金〔1942-- 〕利用量子力學證明,黑洞可以蒸發(fā)。
每個黑洞都對應(yīng)一個溫度,質(zhì)量越小,溫度就越高,蒸發(fā)的速度就越快。
→所以,小型的黑洞更容易被發(fā)現(xiàn)。
特別大的黑洞,其溫度比絕對零度高不到100億億分之一度,所以它蒸發(fā)的速度慢的可怕→即使過了10的27次方年,也幾乎不會有多少蒸發(fā)發(fā)生。但不管多么久,當可以吞噬的物質(zhì)全部消失,蒸發(fā)會進行到底。這個趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的。
時間過了很多很多很多億年,黑洞的體積必然是慢慢減少〔由于蒸發(fā)〕。而體積越小,黑洞就縮小的越快。 然后,依照體積由小到大的順序,黑洞一個個急速收縮而爆炸,消失于無形。
特別大的黑洞完成這個過程需要10的110次方年! ! ! ! 根據(jù)能量從非均勻分布到均勻分布的變化,有一個熱力學第二定律。
熵越低,能量分布越不均勻,而只有低熵環(huán)境才適合生命的演化。
宇宙發(fā)展的趨勢就是:
低熵→高熵
【熱力學第一定律】
宇宙的能量數(shù)量保持恒定不變
【熱力學第二定律】
宇宙中熵的數(shù)量在逐步增加 熵的總體↑的趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的。
有朝一日,當所有的黑洞蒸發(fā),之后再過若干年,宇宙的熵一定會達到一個最大值,那時候,雖然全部能量都在,可不會再有任何變化,沒有運動,不做功,沒有生命,沒有智慧,宇宙依然存在,卻處于一種凍結(jié)狀態(tài)。
〔宇宙熱寂〕
當前有一種宇宙膨脹學說,認為宇宙起源于絕對的真空,不但沒有物質(zhì),而且沒有輻射。根據(jù)量子理論,這樣的真空可以【隨機波動】,產(chǎn)生等量或者接近等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。
一般,物質(zhì)和反物質(zhì)會立即湮滅。但也可能突然產(chǎn)生一個特殊的波動,產(chǎn)生及其大量的物質(zhì)和反物質(zhì),導致足夠的非平衡狀態(tài),從而造就一個浸沒在輻射海洋中的物質(zhì)中的宇宙。
隨后,極快的膨脹會阻止湮滅的發(fā)生,形成一個大得足以容納眾多星系的宇宙! 大約10的500次方以后,宇宙中已經(jīng)熱寂,處于一個無限接近絕對真空的狀態(tài),物質(zhì)無限稀薄……從而使上述的大規(guī)模的量子波動,再次有發(fā)生的可能性。
→所以,一個古老宇宙的死灰,可能孕育著一個嶄新的宇宙,它從某一個區(qū)域向外迅速膨脹,形成星系,開始另一個漫長的演化過程……
八、黑洞是不是另一個時空的通道?
黑洞不是時空通道。有一種理論,認為蟲洞是了解黑洞與白洞的通道,不過未得證實??傊诙词谴筚|(zhì)量的天體,體積無限小,與時空通道沒什么聯(lián)系。
九、反物質(zhì),暗物質(zhì),暗能量到底是什么?為什么正物質(zhì)多于反物質(zhì)?
反物質(zhì),一種很稀少,質(zhì)量和正物質(zhì)相同,極不穩(wěn)定的反重子。它為何稀少?原因在于溫度引起的電弱相位躍遷。
暗物質(zhì)的最大可能有三:中微子,引力粒子,超對稱粒子。
暗能量,候選者有:小恒星尸體,中微子加速場,時空負壓強。