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3分钟看完138亿年宇宙简史,2分钟了解下宇宙末日!

原创
2019-11-19  星辰大海...

现代天文学认为宇宙诞生于138.2亿年前的一场大爆炸,这已经从多方的观测证明了这一点。但对于这场大爆炸发生的详细过程和宇宙的未来发展也许并不十分清楚,本文就用5分钟的时间,将从宇宙大爆炸到现在以及未来做个简单的描述,让大家容易理解!

5分钟看完138亿年宇宙史

整个宇宙史,五分钟说完确实有点难度,但我们可以根据特征将其分成大爆炸时代,黑暗时代,恒星时代和暗能量时代,着重说明这个时代中的部分代表性事件。将整个宇宙史串联起来。

宇宙诞生大爆炸时代

这个时代根据元素的诞生可以将其区分为亚原子时代和原子时代,从大爆炸开始到10^-12S为止,宇宙是能量时代,因为在这个时间之前,宇宙在一片能量的海洋极速扩张,温度迅速下降,当然温度达到2亿度左右时,已经到达夸克和胶子的相变温度,能量到物质转变过程开始出现!

5分钟看完138亿年宇宙史

夸克—胶子等离子体

亚原子时代非常重要,宇宙中最基本的作用力引首先在大爆炸最初的一刻被释放了出来,而随后则是弱力、强作用力以及电磁力等,同时宇宙在大爆炸发生后的10^-32S前,发生了急速的暴胀,宇宙扩大了100次加倍, 宇宙空间变大为原来的10^30倍。

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时间再次流逝,到达10^-6S时,宇宙温度继续下降,夸克结合形成了中子和质子等重子,或者说部分氢原子核。温度继续下降,最初的质子和质子以及中子之间的太初核聚变开始进行,除了请原子核以外,氦原子核和锂原子核开始诞生。

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数万亿度的宇宙大爆炸原始夸克胶子等离子体

原子时代:此时距离原子还早,因为宇宙中充满了高温,电子游离,宇宙就是一片等离子海洋,光子在里面乱窜,根本就出不来,等到30万年后,温度下降,原子核捕获电子形成原子,但光子脱耦需要再过8万年,也就是大爆炸38万年后,宇宙中的光子才开始突出重围,就是我们现在看到的宇宙微波背景辐射。

宇宙的黑暗时代

第一束光已经诞生,但宇宙却从此走向了黑暗,因为温度下降,电子再无法从中取得足够的能量发射足够频率的光子,而且宇宙中到处弥漫了太初核聚变形成气体和尘埃。

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在大爆炸和恒星时代中间的是黑暗时代

由于刚诞生的宇宙中缺乏重元素,因此这个弥漫的星云时间持续了数亿年,在漫长的时间中,这些气体云由于区域性密度分布不均形成坍缩,形成了博克球状体,可能分裂成多个坍缩区域形成多颗原恒星,当宇宙的时间过1.8亿年时,宇宙中的第一颗恒星诞生了!

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宇宙的恒星时代

从恒星到星系中间缺少一个重要的环节:黑洞,为什么需要黑洞来衔接星系与恒星之间的关系呢?因为星系庞大的质量,没有黑洞巨大的引力是HOLD不住整个星系的,因此在大爆炸时代诞生的原初黑洞和恒星时代诞生的黑洞合并合成的超级黑洞就成了星系的中流砥柱。

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当宇宙的时间经过12亿年时,银河系诞生了,从一个棒旋核心开始,旋臂正在慢慢形成。关于银河系的演化还有个有趣的演变过程,早期是1962年三位科学家提出了一个ELS模型,说的是一片巨大的星云中星星点点形成了银河系中的各个星系,后来发现这个模型非常不靠谱。天文学家观测银河系吞噬矮星系后发现银河系可能就是这样通过吞并逐渐成长的。

  • 地球诞生

46亿年前,位于银河系本地泡的一片星际云出现坍缩,形成了太阳系,而在太阳系的第三颗行星上则发生了一起惊天动地的撞击,一颗轨道非常接近地球的行星忒亚撞击了地球,部分物质形成了月球,而地球因祸得福,自转速度降低,地轴更加稳定,而撞击形成的地轴歪斜形成了四季。

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太阳系的诞生

一切都的因素导致的结果只有一个,原始地球准备好了所有条件,就等着第一个生命的诞生。

  • 生命历程

二十四亿年前,地球上的单细胞藻类的出现改变了整个地球环境,因为它们利用光合作用来获得能量,排出废气氧气,正式氧气则是未来地球生命多样化的另一个重要基础!

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从太空看地球上的藻类

5.5亿年前,各种合适的条件下地球生命出现了大爆发,各种类型的生命争相出现在地球上,这就是寒武纪生命大爆发的来历。

3.5亿年前的裸子植物出现是一个重要的标志,而二叠纪和三叠纪时期出现的恐龙是地球物种历史上的一个里程碑,另一个侏罗纪出现的瘤齿兽则是哺乳动物的开端。

6500万年前的小行星撞击是一个大事件,为未来哺乳动物的爆发做好了一切准备,3500万年前出现的原上猿是人类祖先能追踪到的最古老物种,600万年前的南方古猿从树上到地上生活,是一个标志性事件,因为解放双手制作复杂工具,为人类进化演化铺平了道路。

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地球生命演化史

更新世末期的智人战胜尼安德特人则是人类历史上最为浓墨重彩的一笔,这位智人占领全世界铺平了道路。

  • 太阳系的命运

太阳系不会一直一帆风顺,这不是由地球决定的,而是整个太阳系的母星-太阳所决定的,它是一颗黄矮星,整个寿命周期大约100亿年,现在太阳还有剩下一半的寿命,但后半程的太阳就不是那么安分了,因为氦元素的堆积,太阳大约会在二十几年以后体积出现膨胀,三十几亿年后第一次氦闪,此后的氦闪会越来越平凡!

5分钟看完138亿年宇宙史

地球奔向比邻星

氦闪就是《流浪地球》中为之逃离太阳的唯一原因,原因其实不复杂,太阳内核不足以燃烧氦元素,但内核堆积,辐射压减少,内核收缩,壳层氢元素会进入燃烧,因为内核收缩的高温会导致更剧烈,这就是膨胀成红巨星的动力,而内核氦元素堆积过多,则会在某个时刻达到氦元素聚变的条件,在很短的时间内氦元素将聚变成碳元素,巨大的能量从内核向外壳传递,就像一次迷你超新星爆发,会将太阳外壳的大量高能物质抛洒到太阳周围的宇宙空间,当然也包括地球,因此当太阳出现氦闪时,太阳系的末日就来临了!

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而在第一次氦闪之后会越来越频繁,太阳的体积也会越来越大,最终膨胀到约地球的轨道,无论地球是因为太阳质量降低远离当前的轨道还是被太阳吞没,其实结果是差不多的,因为在此之后的地球将不可能再有生命。

而太阳最终将成为一颗闪耀的白矮星。

暗能量时代,宇宙的命运

1999年两个观测Ia超新星研究宇宙膨胀的团队,不约而同的发现在更遥远的宇宙膨胀速率大大超过之前的预估,这表示在某个尺度外的宇宙正在超过预估的速度膨胀,进一步研究发现,这个尺度对应的宇宙年龄大约45亿年前就开始加速膨胀。

5分钟看完138亿年宇宙史

1922年弗里德曼假设宇宙物质是均匀的,进而从广相的引力场方程中推导出了宇宙的形状,发现宇宙在绝大部分情况下是膨胀的,勒梅特重现了这一结果,后来哈勃发现了遥远星系的加速离去而发现宇宙膨胀,天文学家从这些蛛丝马迹中发现了宇宙可能诞生于一个奇点,但同样这个论据可以推断出宇宙的未来,对宇宙临界密度与当前宇宙密度的评估,发现两者非常接近,而测量整个宇宙的曲率发现宇宙是平坦的!

5分钟看完138亿年宇宙史

整个一些列的结论都指向一个结果,我们所在的宇宙是一个不断膨胀的平坦宇宙,而现在观测到结果是这个宇宙正在加速膨胀,这是因为宇宙已经从引力主导的膨胀时代进入到了暗能量主导的膨胀时代,结果只有一个,它可能会无限膨胀。

这意味着什么?也许会发生如下过程:

星系将会彼此远离,大约在最后时刻来临前的6000万年,引力将无法对抗斥力,银河系将开始分崩离析,倒计时3个月时,太阳系也将瓦解,最后的的半小时,行星和行星之间的维系也将失去,最后的瞬间,原子也将被摧毁!

大撕裂可能是宇宙最终的命运!

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