宇宙的未来由热力学第1 2 定律,我们可以知道,宇宙间的能量守恒,但某些能量转化是不可逆的,例如机械能可全部转化为内能,但反过来却不能达到百分之百的转化率,那么宇宙间可以用的能量是

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/03 00:10:12

宇宙的未来由热力学第1 2 定律,我们可以知道,宇宙间的能量守恒,但某些能量转化是不可逆的,例如机械能可全部转化为内能,但反过来却不能达到百分之百的转化率,那么宇宙间可以用的能量是
宇宙的未来
由热力学第1 2 定律,我们可以知道,宇宙间的能量守恒,但某些能量转化是不可逆的,例如机械能可全部转化为内能,但反过来却不能达到百分之百的转化率,那么宇宙间可以用的能量是越来越少,那么当宇宙间的能量耗尽时会怎样呢?

宇宙的未来由热力学第1 2 定律,我们可以知道,宇宙间的能量守恒,但某些能量转化是不可逆的,例如机械能可全部转化为内能,但反过来却不能达到百分之百的转化率,那么宇宙间可以用的能量是
在“开宇宙”模式下,宇宙在不断膨胀中受热力学第二定律影响,整个宇宙会向最混沌、最无序的最大熵状态发展.当黑洞完全衰变后,整个宇宙就是一锅量子和场的的浓汤.
由于现在的宇宙微波背景辐射的温度为2.7K左右,大于一般黑洞的温度,因此黑洞是吸大于放.大约10^18年年后,宇宙温度降至百万分之一K,恒星的氢、氦等物质早已消耗殆尽,便进入黑洞-霍金辐射主导时期.
由公式我们可以得知,黑洞温度 T 和黑洞质量 M 成反比.因此当黑洞损失质量时,温度会升高.它释放的能量越多,温度就越高.温度越高,质量损失得越快.这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸.
(这也就是为什么我们要等待那么漫长的时间,因为宇宙的温度在下降,而黑洞由于吸收物质,温度也在下降,但宇宙最终会降到它之下)
等到10^100年之后,黑洞完成衰变,整个宇宙便只剩下光子和轻子,进入“热寂”.

能量会转化为内能,然后以辐射等方式转化为化学能等,化学能又被重新利用...如此循环

恩,不要用经典物理解释宇宙问题。。

不是冷毁灭就是热毁灭

现在的宇宙体系有三种,即开放宇宙、平衡宇宙、闭合宇宙。
开放宇宙体系:宇宙大爆炸后暴胀,膨胀的扩张力远大于万有引力,宇宙将永无止境的膨胀下去,最终形成“热寂”。
平衡宇宙体系:宇宙大爆炸后暴胀,膨胀的扩张力和万有引力大约相等,所以膨胀会越来越慢,最后以极其缓慢的速度膨胀下去。
闭合宇宙体系:宇宙大爆炸后暴胀,但膨胀的扩张力无法与万有引力抗衡,所以到达一定程度暴胀就趋于...

全部展开

现在的宇宙体系有三种,即开放宇宙、平衡宇宙、闭合宇宙。
开放宇宙体系:宇宙大爆炸后暴胀,膨胀的扩张力远大于万有引力,宇宙将永无止境的膨胀下去,最终形成“热寂”。
平衡宇宙体系:宇宙大爆炸后暴胀,膨胀的扩张力和万有引力大约相等,所以膨胀会越来越慢,最后以极其缓慢的速度膨胀下去。
闭合宇宙体系:宇宙大爆炸后暴胀,但膨胀的扩张力无法与万有引力抗衡,所以到达一定程度暴胀就趋于停止,从而开始与暴胀相反的坍缩。坍缩到最后,宇宙发生大挤压,宇宙再次聚合成奇点。

收起

分开宇宙和闭宇宙。
到底是分开宇宙还是闭宇宙取决于宇宙常数,如果宇宙密度比宇宙常数大为开宇宙,反之为闭宇宙。开宇宙的可能性比较大,引力无法抗衡张力。因为,目前观测到的宇宙密度比宇宙常数小很多。虽然还有很多暗物质。

恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新...

全部展开

分开宇宙和闭宇宙。
到底是分开宇宙还是闭宇宙取决于宇宙常数,如果宇宙密度比宇宙常数大为开宇宙,反之为闭宇宙。开宇宙的可能性比较大,引力无法抗衡张力。因为,目前观测到的宇宙密度比宇宙常数小很多。虽然还有很多暗物质。

恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成。 n年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大。
n年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子。1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。
n年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗。这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。
膨胀停止的早晚取决于宇宙物质密度的大小。
假设物质密度是临界密度的2倍,这膨胀过程经过约500亿年后停止,宇宙半径比现在大一倍。
一旦自引力占上风,宇宙开始收缩,收缩过程几乎正好是膨胀过程的反演,1000亿年后重新回复到大爆炸发生时的极高密度和极高温度状态。且收缩过程越来越块,最后称为"大暴缩".
闭宇宙的结局似乎比开宇宙差得多,但我们不必杞人忧天。
宇宙没有中心没有边,不管它是有限的还是无限的;宇宙在时间上有一个开端,有没终结则要看其密度而定。
现代天文学面临的问题
奥伯斯佯缪
德国天文学家奥伯斯1826年指出,静止、均匀、无限的宇宙模型会导致一个重大矛盾,即无论从哪一个方向观看天空,视线都会碰到一个星星,因而整个天空就要亮得象太阳一样,实际上夜空却是黑的。
理论和观测之间的这种矛盾就叫做奥伯斯佯缪。即使天体之间有吸光物质,这个矛盾也仍然存在。有些人从天体非均匀分布,天体寿命有限的效应或演化效应来解释;也有人通过假设引力常数随距离的增加而减少到零来解释。
对于奥伯斯佯缪,现在一般都倾向于从膨胀宇宙模型来解释。这个矛盾是从观测和理论相联系的角度考虑宇宙的大尺度性质时提出来的,它标志着科学的宇宙学的萌芽。
找反物质
根据粒子物理理论,大爆炸时应产生同样数量的物质和反物质。现在,我们已经知道,组成我们周围世界的是物质,物质的原子核是由质子和中子组成的,它们都带正电。那么,从理论上说,组成反物质的原子核就是由反质子和反中子组成, 它们是带负电荷的。而现在所有的实验都还没有观察到这种现象。
对于在宇宙在找不到反物质的现象,几十年前,就有科学家大胆设想, 如果宇宙中的正电子和负电子完全对称,那么,因为地球由带正电的电子和质子组成, 那么就可能另外存在一个主要是由反电子和反质子所组成的星球。
暗物质
用动力学方法测量星系的质量,发现与光有关的质量对宇宙临界密度的贡献仅小于1%,这表明暗物质是宇宙质量密度的主要成份。确实是有形式多样的重子物质是不发光的,例如,木星,白矮星、中子星、黑洞等,但目前认为这些不是暗物质的主要成分,一些粒子物理学家已宣称,中微子的静止质量不可能等于0,如电子中微子的静止质量为6×10-32g.80年代兴起的超对称、超引力等理论预言了很多新粒子,它们都不是重子。人们将又这些粒子组成的暗物质按其质量大小分成三种不同类型。取其典型质量为10ev、1kev和1Gev并分别称为热暗物质、温暗物质和冷暗物质。

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