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太阳会熄灭,黑洞会蒸发,根据熵增定律,宇宙最终也会消亡?

夜晚的星星,有些从太阳系还是一片尘埃时就存在于宇宙中了,有些哪怕等到50亿年后,太阳熄灭了它们都不会熄灭。

地球上的人总是把太阳当作永恒的象征,并且把太阳这一类天体也冠以了恒星的名号,仿佛它们就是宇宙中永恒的存在,但随着科学的进步,人们开始逐渐明白,包括太阳在内,宇宙中没有什么东西是永恒的。

甚至连宇宙本身,也是一个有寿命的存在

目前的宇宙学理论认为,我们的宇宙起源于138.2亿年前的一次大爆炸,当时没有时间也没有空间,在人类大脑根本无法想象出画面的那个“存在”中,只有一个奇点,这个奇点可以看作是宇宙的种子,是时间和空间的开端,是所有物理定律的开端,同时也是组成恒星和人类的所有物质的开端。

不知道什么原因,奇点在138.2亿年前的某一刻发生了爆炸,在短时间内迅速膨胀到了一个相当大的体积,时空和物质也在膨胀中成型,大爆炸后30万年,光子开始在宇宙中飞行,星云开始凝聚成第一代恒星,然后是含有重元素的第二代恒星,我们的太阳就是一颗典型的第二代黄矮星,而地球以及地球上的我们,都是恒星的孩子。

时至今日,在天文学家的观测中,我们的宇宙仍在加速膨胀中,且这一速度在距离地球145亿光年外的地方正式超过光速,也就是说,145亿光年之外的星系退行速度已经超过了光速,人类永远看不见它们。

但不要忘了,宇宙也并非永恒的存在

物理学家是最先意识到宇宙拥有生命极限的人,因为在研究永动机的路上,热力学中出现了熵增定律,通俗来说就是在一个封闭的系统内,系统的混乱程度总是会不断上升的,而永远不可能自发下降。

因此一间屋子没人打扫就只能落灰,而不会自动变得越来越干净,同理,一个已经碎了的杯子也不可能自发再还原成杯子的模样。

把上面这两个例子代入宇宙后不难发现:太阳总有一天会熄灭,黑洞在漫长的时间过后也会蒸发殆尽,虽然现在还有新的恒星在不断诞生,但宇宙中的物质总量归根结底也是有限的,恒星不可能无限产生,因此总有一天,在熵增定律的影响下,宇宙中所有的恒星都会熄灭,宇宙将变成一片死寂。

从微观上来看

宇宙中所有物质都由微小粒子组成,这些粒子在一刻不停地做着无规则运动,运动速度越快,物质温度越高,但同时也代表着内部粒子运动的无序度越高,即“熵”值越大。

在两杯温度不同的水之间,热水中的高熵粒子会主动转移到冷水中的低熵粒子,直到两者之间粒子运动速度相同,熵值相同,在这个过程中,原本熵值较低的凉水已经升高了,内部的无序度也增大了。

再进一步探究熵增的本质:在一个封闭系统中,事物只会自发地从低熵向高熵行进,且过程不可逆,而我们的宇宙就是最大的封闭系统,因为目前没有任何证据表明其他宇宙是存在的,也就是说,宇宙内的熵增无法避免。

现在让我们推演一下宇宙的未来

50亿年后,太阳内部的氢元素耗尽,体积将是现在的200倍,届时将会吞没水星、金星、直至地球,当氦元素燃烧完后,百亿年的核聚变停止,太阳在一次大爆炸中变成白矮星,此时它不再拥有耀眼的光芒,而是发散着幽幽的白光。

这幽幽白光也会在几十亿年内逐渐熄灭,最后看不见任何光亮,天文学家将这种天体称之为黑矮星。

另外一些超大质量恒星将会在核聚变中止后发生大爆炸,形成中子星或黑洞,中子星会在一刻不停地高速自转中从两极发射高能量脉冲,通常只有较短的几亿年寿命。

超大质量黑洞或许是宇宙最后还存在的天体,它会吞噬掉所有已经消亡的恒星。但即便是魔鬼一样的黑洞,在吸收物质的同时也在蒸发着自身的质量,在漫长的时间中走向衰变,最后在一次大爆炸后迎接死亡。

以上这些事件都发生后,宇宙中就达到了热平衡,茫茫宇宙将只剩下绝对的黑暗,唯一有希望避免这一结局的办法,只有找到其他宇宙。因为一旦其他宇宙存在,我们宇宙的熵增就能转移过去,就像热水的温度会逐渐转移到冷水一样。

反倒是人类自己,一直都在不断对抗熵增,时间之箭,指向荒芜,人的一生就是一个不断抵抗熵增的过程,只有我们不断为自己注入新的能量,才不会走向混乱无为的人生。