宇宙的終極命運

宇宙的終極命運是物理宇宙學中一個主要的議題。許多科學理論都對宇宙的命運作出預測並成為競爭的對手,包括未來與時間是有限還是無限。

自從宇宙起源於大爆炸並經歷暴脹的概念為大多數科學家接受之後,宇宙的終極命運就成為宇宙論可以探討的問題,取決於物理上的性質:在宇宙中的質量/能量,它們的平均密度和膨脹速度。

脫穎而出的科學基礎
理論
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在阿爾伯特·愛因斯坦於1916年提出廣義相對論之後,宇宙的終極命運在科學上成為能夠探討的問題,可以用廣義相對論來描述有最大規模的宇宙尺度。廣義相對論的方程有許多不同的解,每個解都意味著一種可能的宇宙終極命運。 亞歷山大·弗里德曼在1922年就提出了一些如同喬治·勒梅特在1927年提出的解。其中有一些宇宙最初是從奇點開始膨胀,基本上,這就是大爆炸。

觀測
在1931年,愛德溫·哈伯出版他研究的結論:根據他對遙遠星系造父變星的觀測,宇宙是膨脹的。此後,宇宙的開始和它可能的結束就成為科學研究的重要議題。

大爆炸和穩態理論
在1927年,喬治·勒梅特提出以後被稱為大爆炸的宇宙起源理論。在ΛCDM模型成立之前提下,相關常數之最新觀測值表示,宇宙曲率接近平坦,膨脹速度則在加速。

宇宙的穩定性
與大型強子對撞機實驗數據得到的2σ橢圓,仍舊允許這兩種可能結局。假若能夠更準確地测出希格斯玻色子與頂夸克的質量、標準模型能夠正確地描述粒子的物理行為甚至到普朗刻尺度的極端能量,則可以得知宇宙的現有真空態是否穩定,或仅仅只是长寿(有時這會被误解為「希格斯玻色子終結了宇宙」)。而質量大約在值域內的希格斯玻色子似乎非常接近分割穩定區域與亞穩定區域的邊界。更明確的答案仍需等待更準確地測量頂夸克的。可能會被另外一種宇宙(若它能成核)全盤替代。準確測量頂夸克質量可能需要新一代高端精密的正負電子對撞機。

參見

  • 膨脹宇宙的未來
  • 熱寂(或稱大凍結)
  • 大撕裂
  • 大挤压
  • 大反弹
  • 遙遠未來的時間線
  • 宇宙常數

注释
参考文献
延伸讀物
非小品類
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Goldstein, Martin, and Inge F., 1993. The Refrigerator and the Universe*. Harvard Univ. Press. Esp. chpt. 15.
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科幻

  • Anderson, Poul. Tau Zero.
  • Asimov, Isaac. The Last Question.
  • Barrow, John D. Impossibility.
  • Baxter, Stephen. Vacuum Diagrams, Deep Future, Manifold: Time, Exultant, and others.
  • Modesitt, L. E., Jr. Gravity Dreams.

外部連結

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