为什么有人说宇宙中只有生命在进化,其他都在周而复始物质运动?
为什么有人说宇宙中只有生命在进化,其他都在周而复始物质运动?
其实可以用一句话概括宇宙:宇宙中的一切都在走向死亡,无论是物质还是生命,即使它演化到神级文明,都逃不开一个结果,因为生命为之依托的宇宙命运已经一定,作为寄生者之一的生命,能逃开这个魔咒吗?
人类对于宇宙的认识曾经古希腊人认为世界由水、气、火、土四种元素构成,以太则是亚里士多德设想的第五种元素,后以太又被牛顿借用,成了传递引力的介质,还有十九世纪所提出的光以太,还有电磁以太,当然被扫进了历史的垃圾桶,但以太后来成了现代的以太网,这也许是亚里士多德所没有想到的
古人对于世界的认为来自于观察,宇宙同样是,因此诞生地心说,经过托勒密的总结,成了逻辑非常严密的地心说,不过早在托勒密之前将近500年,阿里斯塔克斯就提出了日心说,但是在没多少证据最后不了了之,但就整个思维火花被阿里斯塔克斯1800年后的哥白尼所发扬光大,最终日心说创立!
从牛顿受到开普勒以及伽利略的启发加上自己的独特视角发现了万有引力,到拉普拉斯计算整个太阳系轨道,以及无数科学家的添砖加瓦,经典力学辉煌持续300年!一直到爱因斯坦提出相对论,对宇宙的认识进入了广相时代。
宇宙的物质来源从爱因斯坦推出广义相对论到勒梅特提出宇宙大爆炸理论,仅仅相隔十年,当然还有哈勃对于遥远宇宙观测发现的红移,伽莫夫则提出了大爆炸早期太初核聚变理论,而拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼则理论上预言了宇宙微波背景辐射的存在,当然后续这两种都得到了验证,宇宙大爆炸模型到现在为止是最符合观测证据的。
宇宙大爆炸的几个证据
从广相推导出来的宇宙膨胀到质能等价推导出宇宙物质的来源,都从观测上得到了验证,但从现代物理所能验证的极限,只能到宇宙大爆炸后10^-11S,因为加速器的极限能级只能模拟到到这个程度,在这之前只能根据我们所拥有的科学知识推测。但物质的诞生已经解决。
因为我们熟知的夸克胶子等离子状态就是在这个时候产生的,到了10^-6S时重子物质诞生,3分钟时太初核聚变开始,最早期的氢原子核和氦原子核和少量锂原子核就是那时产生,而此光子退耦则要在大爆炸38万年温度降低后才能发生!
我们观测到微波背景辐射就是大爆炸后38万年的所发出的光子,只是宇宙膨胀已经将其频移到微波频段,所以,大爆炸的几个论据都得到了验证,从宇宙诞生论中,大爆炸理论还算比较靠谱。
宇宙命运1935年罗伯逊和1936年沃尔克证明了宇宙各向同性的条件下,宇宙的四维时空只有三种,和修正宇宙膨胀的宇宙常数Λ结合,可以推出是宇宙未来发展趋势,比如当宇宙空间曲率K取值为0时:
弗里德曼度规
如果宇宙学常数Λ>0,则表示为排斥力;如果宇宙学常数Λ<0,则表示为吸引力;无论你把宇宙空间曲率K取多少数值,宇宙都会收缩。如果宇宙学常数Λ=0,就是静态宇宙当然Λ和K的配合比例非常多,但各位完全不必晕菜,因为在1967年时,爱德华·哈里森将这两个参数的取值对应的宇宙未来总结成了一张图表:
宇宙常数Λ和曲率K配合下的宇宙形状
宇宙在绝大多数情况下都是膨胀的,但宇宙常数Λ如何取值成了一个非常头大的问题!所以宇宙的命运我们依然未可知?其实不然,我们找到了替代方法。
宇宙的质量密度很关键!二十世纪九十年代时候天文学家发现了一种新的思路,确定宇宙的年龄只需要两个参数,分别为:
哈勃常数宇宙质量密度前者代表膨胀速度,但我们可以通过广义相对论得到一个宇宙的临界密度,假设宇宙是平坦的(九十年代时已经观测无数次宇宙微波背景辐射,在万分之六的精度上依然是平坦的),那么根据广义相对论,可以得到一个让宇宙停止膨胀的临界密度!
广相推导出来的临界密度公式
假设以2012年12月20日美国国家航空航天局的威尔金森微波各向异性探测器取得的70千米/秒·百万秒差距计算,临界密度为:0.9×10^(-29) g/cm^3,大概是每立方厘米一个质子不到,够小哈!
那么接下来我们要计算宇宙的实际密度做比较?NO,因为我们实在无法计算,但有另个偷懒的方式代替,因为用临界密度和实际密度做比较,我们将会得到一个三个结果,假设这个比值定义为Ω0,那么结果就为:
Ω0 =1:宇宙是平坦的,宇宙会继续保持目前状态缓慢膨胀;Ω0 >1:宇宙收缩,出现封闭宇宙,宇宙会逐渐减慢直至反转收缩;Ω0