目前，科學家最新預測“世界末日”——167億年之後在宇宙終結之前兩個月地球將從太陽剝離，在宇宙時間終止前28分鐘太陽將被摧毀，時間終止前16分鐘地球將爆炸。
基本介紹
- 中文名：宇宙大撕裂
- 外文名：The big tear of the universe
簡介,理論提出的背景,理論本身,其他相關介紹,
簡介
“宇宙大撕裂”理論由美國新罕布夏達特茅斯大學的物理學家羅伯特·卡德威爾於2003年提出。這是一個描述宇宙終結的理論，宇宙中的萬物，大到恆星、星系，小到原子、夸克，都會在將來某一時間被暗能量驅動的宇宙膨脹扯碎。
理論提出的背景
宇宙大撕裂理論是以暗能量廣泛存於宇宙為基礎的。
1998年是具有顛覆性的一年：在這之前，人類認為宇宙膨脹的速度越來越慢；而在這一年，勞倫斯伯克利國家實驗室天體物理學家索爾·珀爾馬特通過觀測Ia型超新星，發現宇宙在加速膨脹，震動了宇宙學理論的基礎。早在上世紀20年代，美國天文學家愛德溫·哈勃就發現幾乎所有星系（仙女座大星系Andromeda除外）的光譜線都向更長的波長移動。用都卜勒效應來描述則更為清晰：一個光源如果正遠離我們，我們觀測到的波長就會比它發出的波長更長，這就是“紅移”。所以，星系離我們越來越遠。哈勃發現，星系離我們越遠，退行速度就越快，且和距離成正比，即
cz=v=H0d
這便是著名的哈勃定律。其中，c是光速，z是紅移，v是速度，d是距離，H0是哈勃常數。
超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸極其明亮，在此過程中所突發的電磁輻射通常能夠照亮其所在的整個星系，並可持續幾周至幾個月才會逐漸衰減變為不可見。在這段期間內，一顆超新星所輻射的能量可以與太陽在其一生中的總輻射能量相媲美。由於Ia型超新星的亮度比較恆定，通過觀測它的“紅移”，就能知道自它爆炸以來宇宙膨脹了多少。觀測不同的超新星，可以得到不同年代的宇宙膨脹數據。索爾·珀爾馬特發現，當紅移z小於0.1的時候，哈勃定律成立；而在Ia型超新星的紅移z約等於1的情形下，紅移、速度、距離之間的線性關係就不成立，實際距離大於哈勃定律里紅移所對應的距離，說明超新星以越來越快的速度遠離我們，這就是宇宙在加速膨脹的證據。
宇宙膨脹示意圖圖片來源：NASA/STSci/Ann Feild
科學家根據觀測數據，推測宇宙在大約137.5億年前從一場“大爆炸”中誕生，曾一度在極端炙熱和異常緻密的狀態中劇烈膨脹。隨著宇宙的冷卻，膨脹速度也逐漸變慢。從上圖可以看出，約60億年前（根據錢德拉X射線望遠鏡的最新觀測結果），宇宙中的物質又開始以更快的速度相互遠離——是什麼神秘的力量控制著宇宙的膨脹速度？
我們知道，物質之間的引力只會讓它們靠得更近，一定存在某種“斥力”使宇宙的膨脹擺脫了引力的束縛，從而加快了速度。因此，宇宙學家提出了暗能量假說。根據NASA的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）的“5年數據發布”，宇宙中的暗能量占74%，暗物質占22%，剩下的4%才是我們能觀測到的“物質”。震驚！這是能讓我們認識到自身渺小的最有力數據。原來我們所知道的“物質”並不重要（寫完這句話後，發現用英文來表達更有趣：Matter doesn’t matter！），而那黑暗的96%才是宇宙的“主要成分”！
能量、物質在宇宙中的分布圖片來源：wikipedia
因此，美國新罕布夏達特茅斯大學的物理學家羅伯特·卡德威爾提出了“宇宙大撕裂”理論。
理論本身
這是一個描述宇宙終結的理論，宇宙中的萬物，大到恆星、星系，小到原子、夸克，都會在將來某一時間被暗能量驅動的宇宙膨脹扯碎。這個理論的關鍵值是狀態方程參數ω，即暗能量壓強和暗能量密度之比。當ω<1，整個宇宙就會上演一場慘壯的大撕裂，所有的距離都變得無窮大。理論提出者羅伯特·卡德威爾計算出從現在到宇宙終結所需要的時間：
其中，ω是狀態方程參數，H0是哈勃常數，Ωm是宇宙中所有物質的密度的現值。
在羅伯特·卡德威爾的例子裡，ω= −1.5，H0 = 70 km/s/Mpc，Ωm = 0.3，“宇宙末日”將在220億年後到來。其實，這並不是進行預測，而是給出了一個計算方法。羅伯特·卡德威爾根據實證數據，得知我們宇宙中的ω接近於-1。（1+ω）越接近0，分母就越接近0，大撕裂就離我們越遙遠。如果ω真的等於-1，無論Ωm和H0的值為多少，大撕裂都不可能發生。當ω= −1.5，羅伯特·卡德威爾測算出銀河系等其他獨立星系將在宇宙末日前的6千萬年分崩離析；末日前的三個月，太陽系等類似星系將衝破引力的束縛；在最後一分鐘，恆星和行星都將土崩瓦解；在宇宙終結的最後一瞬間，所有的原子都扯為碎片。
在“宇宙大撕裂”理論方面，中國科研人員也在不斷研究。中國科研人員的論文《Dark energy and fate of the Universe》在暗能量理論和大撕裂理論的基礎上，用現在的觀測數據做了模擬，得出在95.4%的置信區間下，宇宙從現在到大撕裂需經歷的時間是167億年（下限）；最佳擬合的時間是1035億年（上限），見下圖。
圖片來源：《Dark energy and fate of the Universe》
根據中國科研人員的預測，末日前2個月地球被迫掙脫太陽的引力，太陽在末日前28分鐘毀滅，末日前16分鐘地球爆炸。
其他相關介紹
打個比方，我們可以用一個吹起的氣球來比喻宇宙膨脹。當這個氣球變得越來越大，就代表宇宙在加速膨脹，氣球上的一個個星系也在加速遠離。一般的膨脹，各個星系都會保持相同的排列；但如果是“超級加速膨脹”，單個星系也會本身也會發生膨脹。如果你用很快的速度、很大的力氣吹起氣球，“砰”的一聲，氣球爆炸了，這就是“”。
有一些宇宙學家認為，暗能量密度可能會隨空間增大而增大（暗能量被大部分人認為是恆定不變的，後來有人假設暗能量可能會變化）。他們把這種暗能量稱為“幻能”。在這種情況下，我們將會看到宇宙的一種極為慘烈的結局——大撕裂。在這種情景中，宇宙將越來越受到暗能量的控制，並且膨脹的加速度將會越來越大。當出現這樣的情景時，與大淒涼類似，任何留在地球上的觀測者看到的星系將越來越少。
隨後，幻能將把被萬有引力束縛在一起的天體剝離開來，宇宙中任何靠萬有引力支撐的東西都將發生分裂，所有物質都將被撕碎。由於幻能不斷增加，在宇宙終結前大約1年，它將把我們的地球扯離開太陽系。在宇宙終結之前1小時，幻能將撕碎地球。
這就是宇宙大撕裂。不過，你現在還完全不必因此感到煩惱。據有關宇宙學家說，“大撕裂將來即使真的發生，也不會早於550億年以後”。有的計算表明：大撕裂如果可能發生，它將發生在900億年以後。
宇宙大撕裂究竟究竟會不會發生，以及什麼時候發生，在宇宙學家中間還存在著激烈的爭論。因為“假象能量”暗能量現在還未充分的證據證明存在.現在他們正在對暗能量做深入的理論研究和觀測測量，以確定它的密度究竟是在減小，還是保持不變，或者在不斷增大。還或許像某些專家認為的那樣，暗能量是可形式轉換的。
