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宇宙的终结按一些宇宙理论来说,在确定宇宙的密度后与临界密度相比就会知道这次爆发的宇宙是开宇宙还是闭宇宙.那么我拿开宇宙来

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/18 03:12:35
宇宙的终结
按一些宇宙理论来说,在确定宇宙的密度后与临界密度相比就会知道这次爆发的宇宙是开宇宙还是闭宇宙.那么我拿开宇宙来提几个问题(不要说不是我们应该讨论的问题就不回答,求好答案),闭宇宙就全完了,没什么好说.
宇宙由氢元素开始,根据质能守恒定律,新的氢元素不会凭空再度存在,它存在的条件可能只在宇宙大爆炸才具有,那么,如果在开宇宙中,元素是否会慢慢的向重元素转化最终在最重的元素那么终结?(假设是在宇宙的普遍存在,不要说我们人类做出来的裂变)
还是根据质能守恒定律和量子学说,在开宇宙中,宇宙的空间不断变大(时间先不管),那么我们所谓的真空应该也在更加,量子学说中的量子涨落理论说明真空也具有最起码的能量,根据E=mc^2,也就是说质量凭空产生了,这要怎么说明.如果说真空的能量是时而出现时而消失的,并不影响整体宇宙的能量和,那么怎么又说可以向太空要能量呢(从量子涨落理论到底是怎么回事和暗能量方面解释应该比较容易吧,虽然我不懂)
暗能量(物质)普遍存在与宇宙中,在开宇宙中,空间无限大,那么暗能量(物质)的密度就会被稀释化,那么维持一些已经存在的星系的运转的能量也会减少,到时会发生什么事!
暂时这么多,请多多指教,
问题2看来是整个问题条中最难的,哈哈,3楼没说清楚宇宙膨胀时产生的空间里包含的能量是怎么回事(别抄书比较好),其实我想问的是,产生的能量是消耗哪部分的能量或质量换过来的,我始终相信质量和能量的总和在宇宙中是守恒的(质能守恒不是质量守恒,别把我当白痴E=mc^2我知道的).在问题1里面,你们都说到铁就完蛋了,这个我早知道了,但现实中的金和其他重元素也是存在的,在宇宙中有没有自然的裂变反应才是重点吧.
第一个问题:
大爆炸奇点处是所有物理定律失效的时候.在量子理论中,粒子可以以粒子-反粒子对的形式由能量中创生出来.宇宙中的物质由正能量构成的.所有物质都由引力相互吸引.两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量,因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开.这样,在一定意义上,引力场具有负能量.在空间上大致一体的宇宙的情形中,这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量,所以宇宙的总能量为0(《时间简史》第八章原文).
所以,宇宙从一开始就是符合质能守恒的,氢核和氦核通过核聚变最终成为铁核,但质子和中子在游离状态中同样会受到强核力作用聚合在一起形成更重的核.重核又会在α衰变和β衰变中分解较小的核,所以最重的核反而是最不稳定的.甚至在地球上,92号之后的元素几乎都灭绝了.
第二个问题:
海森堡不确定性原理指出,我们不能同时知道一个粒子的速度和位置,也不能同时知道能量和动量.对其中一个量知道的越精确,另一个就越不精确.量子力学预言,真空世界在微观上是非常混沌的.
真空的微观世界中,能量和动量发生着疯狂的涨落.即使在虚空的空间里,不确定性原理也不得不从虚空中不断的“借”来能量,生成正/反粒子对,和正/反虚粒子对.因为这些能量必须马上归还,所以粒子会在瞬间湮灭,归还生成它们的能量.
不确定性原理还指出,波的振幅和振幅改变的速度也服从一个类似的反比关系:振幅知道的越精确,它改变的速度就越不精确.真空中应该是没有一切场和波,也就是说通过这个区域的波,振幅都为零.但我们对振幅知道的那么精确,振幅的改变则完全是不确定的.但振幅改变了,就说明它在下一刻不再是零,即使空间区域还是“空的”.因为某些区域的能量为正,其他区域的能量就为负.
瞬间涨落得到的能量将通过E=mc^2转化为瞬时的粒子和反粒子对,然后它们很快湮灭.结果,能量在平均意义上仍然没有改变.整个真空就像一个沸腾的量子海洋(我的名字就是这么来的,嘿嘿).
最需要注意的一点就是“不确定性”,由于粒子存在的位置和速度的确定性成反比,所以你要确定粒子存在(有位置),你就根本无法捕捉它的踪迹(因为不知道速度),所以能量的存在与否都是不确定的.(量子力学是一个奇妙的东西)
第三个问题:
目前人类对暗能量(暗物质和暗能量是两码事,不要混为一谈)的了解实在太少,故不敢妄加断言.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.