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19世纪时,克劳修斯提出了热力学第二定律和熵的概念,并于1867年提出了热寂说,他认为,将热力学第二定律推广到宇宙之中,便得出宇宙熵趋于极大值的结论。熵的总值永远只能增加而不能减少,宇宙的熵达到极限状态,宇宙就会停止变化,成为一个死寂的永恒状态。
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同样地,按照开放的宇宙理论,宇宙物质的万有引力不足以使膨胀停止,却消耗着宇宙的能量,使宇宙缓慢地走向衰亡。在很多很多年之后,所有的恒星都已燃烧完毕,所有的宇宙物质衰变、消亡了,宇宙最终变得寒冷、黑暗、荒凉而空虚。
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大坍塌
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牵制宇宙膨胀的万有引力的大小,取决于宇宙物质的质量。当其数值大于临界质量之时,万有引力就会使宇宙膨胀的速度变慢,最后变成0。在从膨胀到收缩的转折点过后,宇宙的体积开始缩小,收缩的过程起初很慢,随后越来越快。在最后的时刻里,引力成为占绝对优势的作用力,它毫不留情地把物质和空间碾得粉碎。在这场“大坍塌”中,所有的物质都不复存在,一切“存在”的东西,包括时间和空间本身,都被消灭,最后只剩下一个时空奇点。
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于是,我们可以这样描绘宇宙的历史,宇宙由大爆炸开始,至大坍塌终结。在这个过程中,由于引力的作用,出现了物质,出现了生命,并进化出了人类。但是,这不过是宇宙运动极其短暂的一瞬。大爆炸中诞生于无的宇宙,最终又归于无。
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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 两种终结宇宙的猜想
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热寂说
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1867年,德国物理学家克劳修斯把热力学第二定律推广到整个宇宙,得出了宇宙“热寂说”。
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大坍塌
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宇宙膨胀模型有两种结果,一种是永远地膨胀,一种就是引发终结宇宙的大坍塌。
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宇宙的密度大到使自身引力能够克服大爆炸以来的膨胀,并且把所有的物质在一次大坍塌中重新拉到一起,称为“大坍塌”。
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图解时间简史:人人都可以读懂的霍金 19 “空荡荡”的宇宙 宇宙的物质
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宇宙是由什么物质组成的?人们会自然生出这样的想法,宇宙是由天空中闪烁的星星组成的。其实,这个答案并不精确。而且,随着科学家们的发现,这个答案越来越不正确。
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普通物质
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天文学家认为,组成恒星、行星、星系的物质,或者叫普通物质,只占宇宙总质量的不到5%。另外25%可能是由尚未发现的粒子组成的暗物质。剩下的70%可能是暗能量——让宇宙加速膨胀的力量。
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宇宙中存在着数以亿计的与太阳一样的恒星,它们的大小、密度不同,有红巨星、超巨星、红超巨星、中子星、白矮星、造父变星、新星、超新星等。恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星,然后再组成星系、星系团。而以弥漫形式存在的星际物质,如星际气体和尘埃,高度密集就形成形状各异的各种星云。
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另外,除了发出可见光的恒星、星云等天体,宇宙中还存在紫外天体、红外天体、x射线源、γ射线源以及射电源等。
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