揭秘世界末日、宇宙結局,真實的宇宙比科幻電影更精彩

最近我在看一本書,是日本講談社編寫的《MOVE圖鑑 宇宙》。這套書是科普書,適合青少年和兒童看,我作為一個成年人,也看得津津有味。

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讀到太陽最外層的日冕密度不到色球層的1000分之一,溫度卻比色球層更高。我把前前後後的太陽耀斑、太陽黑子、日珥、日冕物質拋射都讀完了,還是沒找到原因,於是就去找空間物理教授朋友請教。

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朋友說這個問題暫時沒有答案,如果從某個角度解釋這個問題,說不定能拿阿爾芬獎。

聽說我在讀的這本書是寫給小朋友的,他更是深表震驚:小朋友的書都講日冕加熱問題了?!

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一邊讀書一邊和朋友聊天,我發現這本書講的問題確實很前沿,不會因為讀者是小朋友,就把知識簡單化。這本書的講法非常簡潔生動,可以說,讀了這本書,小朋友也能成為宇宙專家。

地球、太陽系、宇宙的結局是什麼?

劉慈欣的《三體》,喜歡第一部或第二部的讀者很多,而我唯獨最喜歡第三部。第一部和第二部的故事發生在地球和宇宙飛船上,而第三部則寫到了地球的結局、宇宙的結局。——那是我無法想象的真正的世界盡頭。

讀《MOVE圖鑑 宇宙》時,我才知道,原來宇宙學真的可以預測地球、太陽系、宇宙的結局,而這本書用最直觀的大圖,介紹了地球、太陽、恆星、宇宙的出生到結局。

地球的誕生

地球是由宇宙中塵埃結合形成的直徑數千米的小天體互相碰撞融合而成,一顆和火星差不多大的原行星撞上了地球,相撞迸發的大量碎片繞著地球旋轉,互相撞擊融合,有一塊特別大的岩石不斷吞併其他碎片,最後就形成了月球。

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太陽的誕生

50億年前,銀河系一個角落裡很多壽命耗盡的恆星發生了超新星爆發,產生了大量的星際氣體。由於新的超新星爆發,使區域性星際氣體密度增大。由於引力作用,這些星際氣體旋轉匯聚形成了原太陽系行星盤。46億年前,這個行星盤噴射出宇宙噴流,圓盤中心發生核聚變,釋放出巨大的能量,太陽誕生了。行星盤的塵埃層聚集撞擊形成巖塊、天體,最後形成了數十個原行星。

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太陽的結局

科學家預測,太陽會不斷膨脹,50億年後變成紅巨星,繼續膨脹,吞噬水星和金星。地球可能會被太陽推出軌道,但是那時候地球上的水早就被膨脹的太陽給烘乾了。太陽系最後會膨脹成行星狀星雲,星雲氣體散去後,留下一顆和地球差不多大的白矮星。

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恆星的一生

太陽是一顆恆星,所以“恆星的一生”這張圖裡,原恆星誕生這部分和太陽的誕生很像。但是恆星的結局並不都是白矮星。

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從這一張圖上,我們就能總結出所有恆星的結局:

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宇宙的誕生

宇宙的誕生這張圖我在霍金的書裡讀到過,但是霍金的書裡配圖很簡略,全靠大段文字描述,把我看得雲裡霧裡。

而這個圖配上了六段文字,介紹了大爆炸到現在,宇宙的6個階段,特別清晰。

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從圖中我們可以看到,宇宙誕生之後那副綠色的彩圖,是宇宙剛誕生髮出的光。天體離我們越遠,光到達地球的時間就越長。即使是現在,人類仍然能觀測到137億年前宇宙誕生時發出的光,這就是我們常說的宇宙背景輻射。

正因為科學家觀測到了從所有方向射向地球的宇宙背景輻射,大爆炸假說才被驗證,宇宙背景輻射也被稱為“大爆炸的餘燼”。

宇宙的結局

在瞭解宇宙生命史的時候,我們同時也能學到很多特別專業的前沿的理論物理詞彙。宇宙背景是一個,還有暗物質和暗能量。

“暗物質”和“暗能量”這兩個詞,一聽就很像科幻電影裡的大反派。科學家為什麼要發明這兩個詞呢?

這本書講的很清楚。

如果只考慮我們觀察到的恆星與氣體的引力,目前解釋不了星系的運動,因為作用於星系運動的引力比星系能產生的引力大得多。

科學家假設宇宙中充滿了我們觀測不到的有質量、有引力的物質,這就是暗物質。

把假設的暗物質加入計算,就能解釋星系的運動了。

科學家也發現現在宇宙正在加速膨脹,他們假設,存在著和引力相反的能量,能讓空間加速膨脹,這就是暗能量。

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宇宙的結局如何,取決於暗能量。

如果暗能量不斷減少,最終物質之間的引力超過了膨脹的力,宇宙會不斷收縮,最後發生

大坍縮

如果暗能量密度恆定,宇宙會一直加速膨脹,氫和氦被恆星核聚變反應消耗完,恆星也不再生成。根據量子理論,在什麼都沒有的地方,會出現一對正粒子和反粒子,反粒子被黑洞吸入,正粒子逃逸,黑洞會發生質量損失。最後黑洞蒸發殆盡,宇宙中只剩下空間與基本粒子,這就是

大冷寂

如果暗能量密度不斷增大,宇宙膨脹太快,所有物質都被撕裂,變成粒子不斷擴散。這就是

大撕裂

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宇宙的三種結局都很嚇人。不過,比宇宙結局更早到來的是太陽系的結局。50億年之後,太陽就會變成紅巨星了,地球上的海洋和大氣都會消失。在此之前,人類要找到新的居住地。

為此,人類做了哪些努力?

這本書裡也介紹了月球開發、火星開發、小行星開發、宇宙移民計劃、生物圈實驗等等。

當我們普通人還在憂心“世界末日”時,宇宙學家早就計算出來了地球末日、太陽系末日,甚至是宇宙末日。當我們普通人在幻想逃離地球、移民外太空時,航天工程師早就開始了一系列計劃,把開發宇宙提上了日程。

讀了《MOVE圖鑑 宇宙》,我突然理解了為什麼那些做理論物理研究的人,願意年復一年地沉浸在公式和計算中,去做一些全世界沒幾個人能看得懂的研究。

正是因為理論物理學家們撥開了宇宙神秘的面紗,人類才得以窺見宇宙的前世今生,踏上星辰大海的征途。

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這本書我讀的太激動了,不僅要推薦給喜歡宇宙的朋友們,同時強烈建議寫科普文的同學們閱讀參考,這樣做科普才最過癮!