宇宙未來之大撕裂文獻(xiàn)綜述

#科目：普通天文學(xué)題目：宇宙未來之大撕裂研究綜述學(xué)院：物理學(xué)院姓名：郭杉年級(jí)：2012級(jí)學(xué)號(hào)：2012012798宇宙未來之大撕裂研究綜述摘要：我們生活在浩渺的宇宙之中，因此科學(xué)家們對(duì)宇宙的研究從古至今從未停止過。對(duì)于宇宙的起源，大爆炸學(xué)說作為現(xiàn)代宇宙系當(dāng)中最有影響的一種學(xué)說被大多數(shù)人支持。然而對(duì)于宇宙的未來，卻眾說紛紜。本文將從最近提出的一種宇宙未來假設(shè)——大撕裂出發(fā)，對(duì)近幾年的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理與總結(jié)。關(guān)鍵詞：宇宙未來；大撕裂；終結(jié)前言：“直到不久前，我們還認(rèn)為宇宙可能有兩種結(jié)局：向內(nèi)收縮擠壓崩潰，或者無限地膨脹，密度無限地稀釋，現(xiàn)在我們認(rèn)為可能還存在第三種可能——‘大撕裂'（BigRip,相對(duì)于宇宙起源‘大爆炸'BigBang）?！薄ǖ峦栆?、簡介有一些宇宙學(xué)家認(rèn)為,暗能量密度可能會(huì)隨空間增大而增大（暗能量被大部分人認(rèn)為是恒定不變的,后來有人假設(shè)暗能量可能會(huì)變化）。他們把這種暗能量稱為幻能。在這種情況下,我們將會(huì)看到宇宙的一種極為慘烈的結(jié)局——大撕裂。在這種情景中,宇宙將越來越受到暗能量的控制,并且膨脹的加速度將會(huì)越來越大。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情景時(shí),與大凄涼類似,任何留在地球上的觀測者看到的星系將越來越少。隨后,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(fā)生分裂,所有物質(zhì)都將被撕碎。由于幻能不斷增加,在宇宙終結(jié)前大約1年,它將把我們的地球扯離開太陽系。在宇宙終結(jié)之前1小時(shí),幻能將撕碎地球。這就是大撕裂。（百度百科）二、理論提出2003年5月，美國新罕布什爾達(dá)特茅斯大學(xué)的物理學(xué)家羅伯特?卡德威爾提出了這種宇宙“壯烈”死亡的觀點(diǎn)。宇宙將在數(shù)百數(shù)千億年后毀于更為可怕的“大撕裂”。卡德維爾稱，到那時(shí)，由宇宙暗能量質(zhì)變生成的“幻能”將撕裂宇宙中的一切物質(zhì)，哪怕是一顆微小的原子核。（百度百科）三、理論依據(jù)研究認(rèn)為，“宇宙是否發(fā)生大撕裂,取決于神秘暗能量的性質(zhì)”。（漸生，2003）暗能量是一種不可見的、能推動(dòng)宇宙運(yùn)動(dòng)的能量，宇宙中所有的恒星和行星的運(yùn)動(dòng)皆是由暗能量與萬有引力來推動(dòng)的?，F(xiàn)在，宇宙正在加速膨脹。暗能量占據(jù)宇宙全部物質(zhì)的74%，它是宇宙加速膨脹的推手。宇宙的膨脹進(jìn)程處于兩種相克的力量平衡之中，如同陰陽相克。其中的一種力量是引力，它們的作用使膨脹減速，而另一種強(qiáng)大的反制力量則是暗能量，它使宇宙加速膨脹。而現(xiàn)在看來，暗能量勝出了。（百度百科）然而暗能量究竟是什么？“時(shí)至今日，這個(gè)問題仍然是科學(xué)家們懸而未決的難題之一。”（鄧雪梅，2009）“暗能量除具有加速宇宙膨脹的‘反引力'特征外,其本質(zhì)是什么,一無所知?！保ń股茟c&許弟余&龔自正，2006）但是，很多假設(shè)被提出?？茖W(xué)家們普遍認(rèn)為，暗物質(zhì)的候選者有三種，即精質(zhì)、真空能和幻影能。每種候選者所導(dǎo)致的宇宙命運(yùn)也截然不同。究竟哪種候選者能夠“勝任”，這不但要依賴于一個(gè)參數(shù)值，而且還要依賴于該參數(shù)是否隨時(shí)間而變。這個(gè)參數(shù)就叫做狀態(tài)方程——它是壓強(qiáng)與能量密度的比值。對(duì)于精質(zhì)，它的狀態(tài)方程的值位于－1／3到－1之間，它的密度隨著時(shí)間的變化而變化、因地點(diǎn)的不同而不同。對(duì)于真空能，它的狀態(tài)方程為常數(shù)－1，不隨宇宙的膨脹而變化。對(duì)于幻影能，它的狀態(tài)方程的值比－1小，在這個(gè)模型下，宇宙逐漸地被暗能量所主導(dǎo)，因此宇宙膨脹將會(huì)急劇地加速。（鄧雪梅，2009）大撕裂假設(shè)即是在暗能量是幻影能的情況下提出的。若暗能量是幻影能，即狀態(tài)方程小于-1，等待我們的將是史無前例的一場浩劫——宇宙大撕裂?？卓凭S斯基指出：“如果狀態(tài)方程比－1小很多，那么宇宙大撕裂的命運(yùn)相對(duì)發(fā)生的較早。如果狀態(tài)方程非常接近－1但仍然比－1要小，那么大撕裂就會(huì)遲些發(fā)生”（小月）四、影響來自中國的物理學(xué)家預(yù)測了宇宙大撕裂的場景，甚至制作出了時(shí)間表，他們認(rèn)為在宇宙大撕裂前的2個(gè)月，地球?qū)⒚撾x太陽，而在大撕裂前5天，月球則將脫離地球。最恐怖的事件將發(fā)生在大撕裂前的28分鐘，太陽將毀滅，而在8分鐘過后，地球也將隨之毀滅。（科學(xué)網(wǎng)，2012）中國科技大學(xué)、中科院理論物理研究所、西北大學(xué)和北京大學(xué)的科學(xué)家共同探討了“宇宙大撕裂”理論將出現(xiàn)的最壞結(jié)果，他們指出，我們希望從當(dāng)前數(shù)據(jù)中推斷出未來宇宙所遭遇的最壞結(jié)果，在最糟糕的情況下，在167億年之后宇宙時(shí)間將終結(jié)于一次暗能量的“宇宙大撕裂”。（騰訊科技網(wǎng)，2012）大撕裂假設(shè)的提出無疑又引起宇宙學(xué)家們的大討論，也推動(dòng)了對(duì)暗能量暗物質(zhì)這些目前還不是很清楚的東西的研究的進(jìn)行。五、理論前景事實(shí)上，要證明卡德維爾“大撕裂”的理論，還得依賴于將來發(fā)射的一顆“超新星加速度探測衛(wèi)星”，只有通過它傳回的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們才可以進(jìn)行正確的計(jì)算和研究，從而推算出暗能量最后是否會(huì)徹底毀滅我們的宇宙。（百度百科）天文學(xué)家將把“超新星加速探測器”,作為研究宇宙必將發(fā)生這種災(zāi)難的最好工具。超新星加速探測器其實(shí)是一顆計(jì)劃在本世紀(jì)最初10年發(fā)射的衛(wèi)星,它可以精確地測量幾千顆超新星遠(yuǎn)離地球的速度,因而有助于研究暗能量怎樣隨時(shí)間而發(fā)生變化。（漸生，2003）也有不少學(xué)者對(duì)大撕裂有著積極的態(tài)度。中科院中國天文科普網(wǎng)“天之文論壇”版主小月指出：“當(dāng)科技發(fā)展的速度超越宇宙膨脹的速度，人類阻止地球上的災(zāi)難，乃至從太陽系的毀滅中逃離出去，也許都不是難題。在戰(zhàn)勝重重劫難之后，即使星系不斷漂離遠(yuǎn)去，群星變得暗淡無光，即使人類仍然不懈地沉浸在計(jì)算‘大撕裂'的執(zhí)著中，也能獲得更多的機(jī)會(huì)去見證宇宙更豐富、更詳盡的未來?！绷?、總結(jié)從這幾年關(guān)于大撕裂的文獻(xiàn)可以看出，由于該假設(shè)是在2003年提出的，所以相關(guān)文獻(xiàn)比較少比較新，并且所研究的內(nèi)容也不是很深。大多數(shù)文獻(xiàn)只是大概描述了大撕裂假設(shè)的內(nèi)容以及解釋了相關(guān)概念，個(gè)別文章有具體計(jì)算過程。而新聞則只是突出了世界末日日期這一熱點(diǎn)沒有實(shí)質(zhì)性的知識(shí)介紹。因此我認(rèn)為對(duì)于暗能量這種新概念，科學(xué)家們還需要更多地努力，早日為我們揭開宇宙未來之謎。參考文獻(xiàn)：鄧雪梅.《暗能量：主宰宇宙命運(yùn)的黑手》[J].科學(xué)世界2009年6月.漸生.《大撕裂宇宙發(fā)展第3種可能》[N].大眾科技報(bào)2003年5月22日.木人.《宇宙大撕裂》[J].未知.小月.《宇宙大撕裂》[J].自然與科技,No.194(November-December2012).劉先曙.《宇宙發(fā)展的第三種可能:大撕裂》[J].ScienceandTechnologyReview2003年10月.焦善慶&許弟余&龔自正.《暗物質(zhì)、暗能量對(duì)宇宙未來命運(yùn)的影響》[N]云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,28(4):316~318.[7]百度百科[EB/OL]./link?url二H3Z_jqVEiONqrsp_fW—W58x9yEOSSvlCMFSyNDCQ4nwf3LxYbl03c9US-p8qzyA0HnJHhs-3ymD9efUTloKYK2013—11—07百度百科[EB/O