宇宙,对于人类来说,就是“一切”,不管是时间还是空间,又或者是宇宙中的物质还有能量都可以被视为是宇宙的一部分。所有我们可以看到的,听到的,感知到的一切都是宇宙的一部分,包括地球,太阳系,银河系所在的所有物质结构都是宇宙在自然演化过程中出来的。
我们经常会说,探索宇宙的过程,其实就是在寻找生命存在的意义,我们可以设想一下,在未来的某一天,人类利用科学理论解释了宇宙的演化和诞生,从某种意义上来说,不就也解释了人类和生命的诞生了吗?可是对于整个宇宙来说,人类始终都是渺小的,我们用科学去描述这个宇宙,用物理理论去描述这个宇宙最根本的规律,那么在这么多年的发展过程中,人类最可怕的物理理论又是什么呢?
今天我们就来一起讨论一下人类历史迄今为止最可怕的理论。首先从人类物理学的理论基础来讨论,人类生活的宏观世界,用经典的力学原理可以解释大部分物理现象,但是到了更高的宏观或者是更小的微观时,经典力学就不再适用了,这个时候就需要用到相对论和量子力学。这两个理论是人类现在的物理学的两大基础理论,我们对于宇宙的认知就来自于这两个理论,可惜的是这两个理论之间并不能相容,也就是说宏观和微观之间存在一条看不到的沟渠,阻挡着人类理论的发展。
第1个让人感到害怕的理论,就是宇宙的膨胀和光速的限制。
在最早的时候,科学家对宇宙的了解还不够深入,普遍认为宇宙无限大,并且存在的时间无限久远,但是随着研究的逐渐深入,发现宇宙可能和我们想象的不一样,因为就算是宇宙中的恒星,也不可能永远存在,宇宙本身如果是永恒且稳定的话,就会对其他理论造成冲击。
在这样的背景下,宇宙大爆炸理论被提出,但是在刚开始的时候,宇宙大爆炸理论并不被主流的科学群体认同,直到哈勃证明了宇宙真的在膨胀之后,宇宙大爆炸理论才开始被人类重视,并且逐渐成为了主流观点。
宇宙在膨胀,这是一个已经被证实的事实,更加让人害怕的是宇宙膨胀的速度已经超过了光速,这也就代表距离我们比较远的星系都在以光速远离着我们,如果人类不努力的话,可能在未来的某一天我们就成为了宇宙中的一个孤岛,只能探索太阳系和银河系周围,更遥远的星系都因为宇宙膨胀的原因,不断地远离我们,直到我们再也看不到它们为止。
除了宇宙膨胀,在锁死人类的活动范围之外,光速才是对人类探索,宇宙最大的限制,我们都知道真空中的光速是宇宙中最快的速度,大约每秒30万公里。同时真空中的光速也是人类目前发现的宇宙中物体运动的最快速度。更加关键的是,相对论认为任何存在质量的物体都不可能达到光速,只能无限地接近光速,在这里就不展开讨论为什么有质量的物体无法达到光速了,我们就说一下,如果这个理论是真实的,人类永远无法实现光速的话,会给带来怎么样的后果。
光速对于我们来说可能很快,但是对于整个宇宙来说光速都太慢了。光速是光一秒可以运动出的距离,但是我们在宇宙中计算距离的时候,通常使用的距离单位都是光年,光年指的是真空中的光速,在宇宙中直线运动一年的距离,我们可以想象一下这是一个多么遥远的距离。以人类现在的科技,想要在宇宙中旅行,一光年可能需要的时间达到了数万年之久,但是亿光年对于宇宙来说也并不遥远,我们的银河系直径大概在10万光年到20万光年之间,也就是说就算人类实现了光速,也需要数10万年的时间才能横穿整个银河系。
这就代表我们想要探索整个宇宙,必须超越光速很多倍,才能去探索更遥远的宇宙边缘,可惜的是,光速就是我们目前发现的宇宙最快速度,它就像一个枷锁一样把我们锁定在了一定的区域,或许在未来我们就会因为无法突破光速在有限的范围内垂死挣扎,直到灭亡。
第2个让人感到害怕的理论,就是大名鼎鼎的熵增定律。
爱因斯坦就曾经说过,如果让他选择最重要的一个定律的话,那么他就会选择熵增定律,在爱因斯坦心中熵增定律是人类的物理学最重要的定律之一。
为什么熵增定律能有这么大的影响力呢?其实很多人害怕这个定律,就是因为这个定律从某种意义上来说,预示了宇宙的未来,宇宙起源于一场大爆炸,大爆炸产生的能量促使了宇宙的演化和诞生,那么大爆炸的能量是有限的,还是无限的呢?对于我们来说宇宙大爆炸的能量几乎就是无限的,在描述促使宇宙大爆炸的产生的奇点时,会把它描述为拥有无限大的能量,其实能量并不是无限大,只是超过了我们可以描述的范围罢了。
而熵增定律告诉我们,在一个有限的系统中,熵值会随着时间的推移不断加大,最终达到最大值,而熵指的就是一个系统中的混乱程度。打一个简单的,比方我们有一个冰箱,冰箱中塞满了食物,虽然冰箱的冷藏可以延缓这些食物的腐败,但是在经历了一段时间后,这些食物还是会全部的发霉腐败,而这个过程就是熵增的过程。
我们可以把宇宙视为一个巨大的冰箱,随着时间的推移,宇宙也会变得越来越混乱,越来越无序,就拿宇宙中的恒星为例子,所有的恒星都在不断的燃烧,但是这些恒星也有燃烧殆尽的一天。在遥远的未来,宇宙中所有的恒星都消失殆尽,全部燃烧一空的时候,生命又该何去何从呢?从熵增定律来看,这似乎是不可避免的结局。
宇宙的最终结局可能就是熵增达到最大,不仅是恒星不存在了,整个宇宙都陷入了冰冷的十分接近于绝对零度的温度中,一切的一切都不存在,只剩下了一片虚无的混乱,还有一些基本粒子隔一段时间运动一下,证明自己曾经存在过。
这两个理论似乎都预示了人类的未来,难道人类的未来真的是在宇宙中不断地探索,最终破解了大部分奥秘后,随着宇宙的消亡一同消亡吗?还不能确定,因为没有理论是百分百正确的,我们的理论还在不断地进步,或许在遥远的未来会出现新的理论来解决这些问题。
来源:科技眼