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宇宙生命的盡頭:最新研究顯示宇宙可能至少還會存在1400億年


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更新日期:2019309
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三音科技

宇宙誕生於近140億年之前,未來會怎麼樣呢?最新的研究顯示,宇宙很可能像目前這樣永遠持續下去,但也有可能在連構成物質的原子都分裂之後走向終結。不過,即使宇宙四分五裂並走向終結,也是1400億年以後的事情,人類的生存似乎不會馬上受到威脅。

詳細調查宇宙的過去,有助於以較高的準確度預測未來。目前,日本、美國和台灣等正在推進一項國際共同計劃,利用昴星團望遠鏡以前所未有的精度觀測宇宙的過去。

主導計劃的東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所(Kavli IPMU)的特任教授村山齊2018年秋季發布中期階段的成果時表示,「研究發現至少在今後1400億年,宇宙都會安然無恙」。

過去一般認為,宇宙是「永恆不變的,既沒有起始也沒有終結」。進入20世紀後,通過觀測遙遠的星系發現了宇宙的膨脹。理論研究也不斷取得進展,人類發現宇宙是爆炸式誕生的。

在弄清宇宙過去的過程中,出現了與我們所知的原子和分子等物質截然不同的神秘物質。那就是暗物質和暗能量。其真面目至今仍不明朗,但村山表示,「我們已經知道了這些物質掌握著宇宙的命運」。

暗物質具有質量,產生重力。據推測,宇宙整體存在著相當於普通物質約5倍的暗物質。起初人們認為由於暗物質的重力,宇宙的膨脹會放緩,膨脹速度逐漸下降。

但到1998年,通過觀測遙遠的星系的星體爆炸,發現了出乎意料的結果。那就是宇宙的膨脹並未減速,反而正在加速。在宇宙中,相互排斥的斥力正在發揮作用,超過了暗物質的重力。這種斥力是由暗能量形成的。一般認為,暗能量的數量相當於普通物質的14倍,廣泛而稀薄地充斥在整個宇宙空間。

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根據暗能量的斥力強度不同,預測到的宇宙的未來也會有所不同。如果斥力強度僅為一定限度,宇宙將在提高膨脹速度的同時永遠存在下去。星系將不斷擴大彼此的距離,但星系本身不會分裂。不過,構成星系的星體將在漫長的歲月之後燃燒殆盡或變為黑洞,因此宇宙最後會非常寒冷,變為一片黑暗。這被稱為「Big Chill(大凍結)」。

另一方面,如果斥力今後不斷加強,星系和恆星都將四分五裂。最後,構成物質的原子也將被撕裂,迎來終結。這就是「大撕裂(The big rip)」。相反,如果斥力減弱,暗物質的重力變得更強,宇宙將從膨脹轉為收縮。收縮速度逐漸加快,最後回到一個點之後消亡。這種假說被稱為「大坍縮(Big Crunch)」。

此次發表的結果根據先期完成的約1000萬個星系的目錄,估算了暗物質的匯聚情況。如果參考美國和歐洲的其他觀測數據進行討論,在現階段,宇宙永遠持續膨脹(大凍結)或者連原子都分裂後走向終結(大撕裂)的可能性很高,而轉為收縮並消亡(大坍縮)的機率極低。

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