宇宙的最终命运是什么？

爸证欢

一个已经碎了的杯子不可能在没有外部力量的参与下，自动从碎片再恢复到杯子的形态。

这一简单又显而易见的道理反映到物理学上，就是大名鼎鼎的热力学第二定律，也是让无数科学家心灰意冷的熵增定律。




不断上升的无序度

熵增定律最早脱胎于热力学，是在研究永动机和热机效率时被发现的，后来随着宇宙学的进步，科学界发现熵增定律放在宇宙层面也同样适用，因为我们所处的宇宙就是一个最大的孤立系统，内部的星系和原子们在漫长时间过后，都会因为熵值的上升而消亡。

具体到恒星上来看，虽然现在银河系每年都还能产出50多颗新的恒星，但随着时间的推移，几十亿年到几百亿年后，以太阳为代表的黄矮星，以及质量更大寿命更短的恒星们，就会集体寿终正寝，以白矮星或者中子星，甚至是黑洞的形式存在于宇宙中。

在此期间虽然还会恒星从星云中坍塌形成，但和数百亿上千亿年的时光比起来，这些新恒星的寿命也是远远不够的。




热寂与大撕裂

在宇宙学家最开始的设想中，足够漫长的时间过后：白矮星和中子星会熄灭，黑洞会蒸发，宇宙中残余的星云也不足以产生新的恒星。

最后的最后，宇宙中所有恒星都会熄灭，整个宇宙空间将没有一丝光亮，整体温度也会因为黑暗而变成绝对零度，最终达到“死得不能再死”的热寂状态。

但近些年来有关宇宙加速膨胀和暗能量的研究，却指出宇宙最后不会被熵增定律毁灭，因为人类现在观测到的宇宙中的物质，只占了宇宙质能总量的4.9%，属于占比最小的重子物质，剩下占比26.8%的暗物质和占比68.3%的暗能量，才是宇宙的主流。




谁能决定宇宙的命运？

人类现在的宇宙学和物理学，只是建立在占比仅有4.9%的普通物质上的，对于真正能决定宇宙命运的暗物质和暗能量还知之甚少。




根据现有的观测结果，是暗物质的存在让星系获得了额外的引力，才不至于因速度过快而分崩离析，而宇宙大爆炸138.2亿年后的今天，暗能量还在让宇宙加速膨胀中，这也是为什么天文学家眼中的其他星系都在远离地球的原因，而且距离地球越远的星系，远离地球的速度就越快。

如果宇宙一直加速膨胀，那么星系与星系间的距离就会越来越大，久而久之星系内恒星的距离也会越来越大，随着宇宙物质密度的不断下降，终有一天宇宙加速膨胀的力量会作用到太阳系内，让行星与行星间的距离越来越大。

在有关大撕裂的最终推测里，宇宙膨胀之力会施加在宇宙中每个原子身上，到时候宇宙中所有原子都会被撕碎，宇宙也将被撕裂。




宇宙的命运能被逆转吗？

在阿西莫夫《最后的问题》中，超级计算机存在的意义只为回答一个问题：熵增能被逆转吗？

最后的结局是计算机算出了答案，但那时宇宙中已没有了人类，于是计算机成了新的“上帝”，说了句“有光吧”，而后新的恒星便诞生了，宇宙从热寂状态又回到了低熵状态。

但在现实的宇宙中，以人类文明为代表的低熵体们，虽然能用技术手段降低某一区域内的熵值，甚至是再点燃一颗恒星，但放到宇宙层面上来看，低熵体们的这些行为其实只是局部熵减，整体熵增，整个宇宙仍然在向混乱发展。

熵增这样的宇宙规律，也许就是物理学的底线，它让毁灭比重生更简单，让一切都有了寿命，让混乱比秩序更容易出现，但也正因为有了熵增，低熵体们才会分外珍惜时间，热爱一切值得热爱的事物。