很多人都不知道…宇宙結(jié)束之時的兩種宏大劇本
多くの人が知らない…「宇宙が“終わる時”」、その壯大な“2つ”のシナリオ譯文簡介
大裂口這個結(jié)局還是第一次聽說
正文翻譯
多くの人が知らない…「宇宙が“終わる時”」、その壯大な“2つ”のシナリオ
很多人都不知道…宇宙結(jié)束之時,那宏大的兩種劇本
很多人都不知道…宇宙結(jié)束之時,那宏大的兩種劇本
太陽が燃え盡きる
私たちを照らす母なる星、太陽。太陽から降り注ぐ光や熱の恵みのおかげで、私たちが地球に生きることができます。しかし、その太陽もおよそ50億年後には地球を飲み込むほど巨大化し、地球は焼き盡くされてしまいます。その後、太陽は徐々に暗くなって消えていき、凍りついた真っ暗な世界になってしまう。これが地球と太陽の未來です。
宇宙にあるすべての星々が燃料を使い果たすのは100兆年後とされています。ところが宇宙そのものの終わりは、それよりずっと早く訪れるといいます。いったいどういうことなのか、宇宙の最期はどんな姿なのか、見ていきましょう。
太陽燃盡
照耀著我們的母親之星,太陽。多虧了來自太陽的光和熱的恩惠,我們才能在地球上生存。但是,太陽在大約50億年后也會隨著吞下地球的巨大化而燒盡地球。在那之后,太陽會漸漸變暗消失,變成了一個凍結(jié)的黑暗世界。這就是地球和太陽的未來。
據(jù)說宇宙中所有的星星都會在100兆年后用完燃料。然而,據(jù)說宇宙本身的結(jié)束會比其來得更早。這到底是怎么回事,宇宙的末日是怎樣的姿態(tài),讓我們一起來看看吧。
覆された宇宙の未來
宇宙の終わりを読み解く上で重要となるのが宇宙の空間です。タイで行われるランタンを空に飛ばすお祭りで例えます。
火の付いたランタンは、宇宙に散らばる星の集まり、銀河を表します。皆が一斉に手を離すと、上昇のスピードが速いランタンほど高く上がっていきます。このように、銀河も速く遠(yuǎn)ざかるものほど遠(yuǎn)くにあることが分かっています。これは、宇宙の空間が膨らみ続けていることを意味しています。
宇宙全體に含まれる質(zhì)量がある値よりも大きいと、膨張するスピードはだんだん遅くなり、いずれは止まり、収縮に転じて、最後には一點に押しつぶされて宇宙が終わります。このシナリオは「ビッグクランチ」と呼ばれます。
20世紀(jì)の終わりまで、ビッグクランチによって宇宙が終わると多くの科學(xué)者が考えていました。ところが1998年、意外なことがわかります。だんだん勢いを失って遅くなっていくと思われていた宇宙の膨張が、逆にスピードを上げて加速している。そんな驚くべき発見があったのです。
被顛覆的宇宙的未來
在解讀宇宙的終結(jié)時,宇宙的空間是很重要的。用在泰國舉行的把燈籠放到空中的節(jié)日來比喻。
點火了的燈,表示分散在宇宙的星星的集合,銀河。大家一齊放開手的話,上升的速度越快的燈籠越高。類似這樣,我們知道銀河也會離得越來越遠(yuǎn)。這意味著宇宙的空間不斷膨脹。
如果宇宙整體中所包含的質(zhì)量大于某個值,膨脹的速度就會逐漸變慢,總有一天會停止,會開始收縮,最后被壓縮到一點,宇宙就結(jié)束了。這個劇本被稱為“大坍縮”。
直到20世紀(jì)末,很多科學(xué)家都認(rèn)為宇宙都會因為大坍縮而結(jié)束。但是在1998年,我發(fā)現(xiàn)了一件很意外的事情。原本被認(rèn)為宇宙的膨脹逐漸失去氣勢而變慢,但卻反而驚人地發(fā)現(xiàn),宇宙的膨脹反而加快了速度。
宇宙の加速膨張の発見
この発見をもたらしたのが、一つの銀河の中で數(shù)百年に一度しか起きない珍しい現(xiàn)象です。雙子の星の片方に、もう一方の星からガスが降り積もり、限界に達(dá)したときに爆発が起きる超新星爆発という現(xiàn)象です。
超新星爆発はとても明るく、銀河1個分にも匹敵する猛烈な光を放ちます。しかもこの超新星爆発では放つ光の絶対的な明るさが同じだということがカギとなりました。
このことを、ランプを使って例えて説明しましょう。ランプの光は銀河の中に現(xiàn)れた超新星を表します。暗闇でランプをともすと、ランプが近くにあれば明るく、遠(yuǎn)くにあれば暗く見えます。ランプの明るさは同じなので、見かけの明るさの違いからランプまでの距離が分かります。
同じように超新星の明るさを比べれば、どのくらいの距離に超新星があるのかがわかるわけです。宇宙では遠(yuǎn)くの天體ほど昔の姿が見えています。例えば、70億光年向こうの銀河で現(xiàn)れた超新星は、光が70億年かけて地球にやってくるため、70億年昔の宇宙を見ていることになります。
その銀河の膨張する速さを調(diào)べれば、當(dāng)時の宇宙の膨張速度が分かります。こうして、いくつもの銀河で膨張速度を調(diào)べた結(jié)果、宇宙が加速膨張していることがわかったのです。
宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)
帶來這個發(fā)現(xiàn)的是一個在一個銀河中數(shù)百年只發(fā)生一次的罕見現(xiàn)象。這是一種超新星爆炸現(xiàn)象,在雙子星的某一方星球上氣體堆積達(dá)到極限時,發(fā)生的爆炸。
超新星爆發(fā)非常明亮,能發(fā)射出一個可以與銀河匹敵的猛烈光芒。而且在這個超新星爆炸中放出的光的絕對亮度是相同的,這是關(guān)鍵。
用燈來舉例說明這件事吧。燈光代表銀河中出現(xiàn)的超新星。在黑暗中點上燈的話,燈在附近的話就會亮,在遠(yuǎn)處的話就會暗。因為燈的亮度相同,所以可以從亮度來推測出這個燈的距離。
同樣地,如果比較超新星的亮度的話,就能知道這個超新星在什么距離。在宇宙中,越是遙遠(yuǎn)的天體越能看到過去的樣子。例如,在70億光年的銀河中出現(xiàn)的超新星,因為光要花70億年才能到達(dá)地球,所以我們能看到70億年前的宇宙。
調(diào)查一下銀河膨脹的速度,就能知道當(dāng)時宇宙的膨脹速度。就這樣,在數(shù)個銀河中調(diào)查了膨脹速度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹。
宇宙を加速させているものは何か?
しかし、このことはそれまでの常識では説明がつきませんでした。宇宙には、星やガスやダークマターといったさまざまな物質(zhì)があり、互いに引っ張り合う力が働きます。でも宇宙が加速するということは、この力に反して働く何かがないといけないということになります。その鍵を握るものとして考えられたのが「ダークエネルギー」という奇妙なエネルギーです。
このことを室內(nèi)スカイダイビングで例えてみましょう。足下から強い風(fēng)が上に向かって吹きぬける風(fēng)洞で、體を橫に倒すと、ふわっと浮き上がり、まるでスカイダイビングをしているかのような體験ができます。
地球上ではリンゴが木から落ちるように、どんなものでも下に落ちますが、室內(nèi)スカイダイビングでは、リンゴは風(fēng)を受けて上に向かって飛んでいきます。ダークエネルギーは、下から吹く風(fēng)のようなものです。地球上では重力の方がずっと強いのでダークエネルギーを感じることはありませんが、宇宙には重力に反発する不思議なダークエネルギーが満ちているのです。
讓宇宙加速的東西是什么?
但是,這件事在之前的常識中是無法說明的。在宇宙中,有星星、氣體、暗物質(zhì)等各種各樣的物質(zhì),相互間有著相互吸引的力量。但是宇宙加速的話,就意味著必須要有什么與這個力量相反的力在作用。被認(rèn)為掌握關(guān)鍵的是“黑暗能量”這一奇妙的能量。
用室內(nèi)跳傘來比喻這件事吧。在風(fēng)從腳下吹向上面的風(fēng)洞里,身體橫著倒下的話,就會浮起,就像跳傘一樣。
像地球上的蘋果從樹上掉下來一樣,什么東西都會掉下來,但是在室內(nèi)跳傘下,蘋果會迎風(fēng)向上飛。暗能量就像從下面吹來的風(fēng)一樣。地球上重力一直很強,所以不會感覺到暗能量,但是宇宙中充滿了反抗重力的不可思議的暗能量。
ダークエネルギーの奇妙な性質(zhì)
宇宙が大きくなるとダークエネルギーも増えていく/NHK提供
謎めいた存在として注目を集めることになったダークエネルギーですが、さらに不思議な性質(zhì)があります。それは、宇宙が大きくなればなるほど、ダークエネルギーが増していくというものです。
水槽と魚で説明しましょう。水槽は宇宙の大きさ、魚はダークエネルギーを表します。
宇宙が膨張するということは、水槽が大きくなることを意味します。普通なら水槽が大きくなっても魚の數(shù)は変わりません。ところが、ダークエネルギーの性質(zhì)はちょっと変わっていて、水槽が大きくなればなるほど、どこかから魚が湧いてきたように増えていくというのです。
宇宙が大きくなればなるほど、ダークエネルギーはどんどん増えていく。まったく不思議な話ですがダークエネルギーは、そういうものだということが様々な観測からわかってきているのです。
暗能量的奇妙性質(zhì)
宇宙變大的話,暗能量也會增加
作為神秘的存在而備受矚目的暗能量,有著更加不可思議的性質(zhì)。那就是,宇宙越大,暗能量越增加。
用水槽和魚來說明吧。水槽表示宇宙的大小,魚表示暗能量。
宇宙膨脹意味著水槽變大。一般情況下,即使水槽變大,魚的數(shù)量也不會改變。但是,暗能量的性質(zhì)稍有變化,水槽越大,魚就會像不知從哪里涌出來一樣增加。
宇宙越大,暗能量越增加。真是不可思議的事情,從各種各樣的觀測中可以知道黑暗能量就是這樣的。
壯絶な宇宙の終わり
宇宙の膨張とともに、その勢力を増していくダークエネルギーによって宇宙の未來はどうなるのでしょうか。それはダークネルギーがこれからどう変化するかによって、二つのシナリオが考えられます。
ダークエネルギーの増え方が緩やかな場合、宇宙は永遠(yuǎn)に加速を続けて膨張します。銀河はどんどん遠(yuǎn)くへ離れていきます。およそ 1000億年後には他の銀河はみな光の速さよりも速く遠(yuǎn)ざかっているように見えます。そうなった銀河の光はもう私たちには屆きません。
ですから宇宙には銀河はひとつも見えなくなってしまいます。最終的には宇宙の溫度が絶対零度まで下がります。すべてが凍りつき宇宙は靜かな死に至ります。これが「ビッグフリーズ」という宇宙の未來です。
一方、ダークネルギーの増え方が急激な場合、 宇宙の空間はあるところで無限大になり、そこで宇宙は終わりを迎えるといいます。それがもう1つの結(jié)末「ビッグリップ」です。ダークエネルギーの力が強くなっていくと、空間が急膨張し、銀河を形作る星がバラバラになっていきます。
そして星の中にもダークエネルギーの力が及び、星自體もバラバラになってしまいます。最終的には小さな素粒子になって宇宙が終わるのです。
壯烈的宇宙盡頭
隨著宇宙的膨脹,隨著其勢的增加,暗能量會給宇宙帶來怎樣的未來呢。根據(jù)暗能量今后會如何變化來推測,可以考慮出兩個方案。
如果暗能量增加緩慢,宇宙就會永遠(yuǎn)持續(xù)加速膨脹。銀河漸漸遠(yuǎn)去。大約在1000億年后,外面的銀河擴散速度都比光速更快。變成那樣的銀河的光已經(jīng)傳達(dá)不到我們這了。
因此在宇宙中銀河一個也看不見了。最終宇宙的溫度會降到絕對零度。所有凍結(jié)的宇宙都會靜靜地死去。這就是名為冷寂的宇宙的未來。
另一方面,當(dāng)暗能量的增加方式急劇增加時,宇宙空間在某個地方變得無限大,在那里宇宙會迎來終結(jié)。這就是另一個結(jié)局“大裂口”。暗能量的力量變強的話,空間就會急速膨脹,形成銀河的星星就會變得七零八落。
而且在星星中也有著暗能量的力量,星星本身也變得七零八落。最終宇宙會變成小的基本粒子而結(jié)束。
宇宙の膨張とともに、その勢力を増していくダークエネルギーによって宇宙の未來はどうなるのでしょうか。それはダークネルギーがこれからどう変化するかによって、二つのシナリオが考えられます。
ダークエネルギーの増え方が緩やかな場合、宇宙は永遠(yuǎn)に加速を続けて膨張します。銀河はどんどん遠(yuǎn)くへ離れていきます。およそ 1000億年後には他の銀河はみな光の速さよりも速く遠(yuǎn)ざかっているように見えます。そうなった銀河の光はもう私たちには屆きません。
ですから宇宙には銀河はひとつも見えなくなってしまいます。最終的には宇宙の溫度が絶対零度まで下がります。すべてが凍りつき宇宙は靜かな死に至ります。これが「ビッグフリーズ」という宇宙の未來です。
一方、ダークネルギーの増え方が急激な場合、 宇宙の空間はあるところで無限大になり、そこで宇宙は終わりを迎えるといいます。それがもう1つの結(jié)末「ビッグリップ」です。ダークエネルギーの力が強くなっていくと、空間が急膨張し、銀河を形作る星がバラバラになっていきます。
そして星の中にもダークエネルギーの力が及び、星自體もバラバラになってしまいます。最終的には小さな素粒子になって宇宙が終わるのです。
壯烈的宇宙盡頭
隨著宇宙的膨脹,隨著其勢的增加,暗能量會給宇宙帶來怎樣的未來呢。根據(jù)暗能量今后會如何變化來推測,可以考慮出兩個方案。
如果暗能量增加緩慢,宇宙就會永遠(yuǎn)持續(xù)加速膨脹。銀河漸漸遠(yuǎn)去。大約在1000億年后,外面的銀河擴散速度都比光速更快。變成那樣的銀河的光已經(jīng)傳達(dá)不到我們這了。
因此在宇宙中銀河一個也看不見了。最終宇宙的溫度會降到絕對零度。所有凍結(jié)的宇宙都會靜靜地死去。這就是名為冷寂的宇宙的未來。
另一方面,當(dāng)暗能量的增加方式急劇增加時,宇宙空間在某個地方變得無限大,在那里宇宙會迎來終結(jié)。這就是另一個結(jié)局“大裂口”。暗能量的力量變強的話,空間就會急速膨脹,形成銀河的星星就會變得七零八落。
而且在星星中也有著暗能量的力量,星星本身也變得七零八落。最終宇宙會變成小的基本粒子而結(jié)束。
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