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宇宙的能量到哪里去,宇宙是真空的

来源:整理 时间:2022-06-01 11:25:19 编辑:科技知识 手机版

如果有人问,我们做的工作产生的能量在哪里?根据能量守恒定律,物质是不灭的,宇宙中的恒星每时每刻都在不断向宇宙中释放巨大的能量,也就是光和热,包括磁场和磁力。这些是恒星一直释放到太空中的电磁辐射。最初的想法,我认为宇宙的能量来源于空间的坍缩,能量是由空间的坍缩引起的。

宇宙是真空的,那“光”在宇宙中损失的能量到哪里去了?为什么

宇宙是真空的?这句话是不严格的。在光传播的路上,有很多星际尘埃。所以,对于一束光来说,这里有非常多的光子。这些光子与星际尘埃相互碰撞,就容易被吸收或者被散射。这样,一束光的强度会越来越弱。这个事情其实与量子力学没有关系,我们在这里说的光也不是单光子。这个过程就是你在地球上用手电筒照射太空,你会发现这个手电筒的光传播的距离越远,光强肯定是越弱的。

除了前面说的星际尘埃的吸收与散射,本身这种经典光都有发散角度,距离越远发散的越大,光强就会减弱。其次,如果说到单光子,那么宇宙是在膨胀的,在单光子传播的过程中,光子的波长会随着空间的膨胀而变长,相当于说光子的能量在减少。因为光子的能量与光子的波长成反比。所以,单光子能量的减少与宇宙是不是真空没有关系,而是与宇宙空间的膨胀没有关系。

宇宙的能量从哪里来?

“砰”的一下,就炸出来了一个宇宙,产生了这么多物质和天体,而且这些天体今天在宇宙中还在飞跑,那得多少能量啊!这些能量都是哪里来的呢?其实在宇宙中,爆炸是经常发生的,而且也不一定要从外边提供什么能量。比如,大家都听说过超新星爆发,而超新星爆发就不需要外部提供能量,它自己就爆炸了。简单地说,如果有一大团物质,在自身的引力作用下就会发生收缩,我们叫做引力塌缩。

在这个收缩过程中,引力势能转化成为了物质的动能,所以在没有其它事情发生的情况下,这些高速运动的物质最后就会撞在一起,发生一个剧烈的爆炸。但是这并不是我们看到的超新星爆发,原因在于,这一团物质收缩的过程中的确会发生其它事情,比如形成了恒星和行星,我们的太阳系就是这么形成的。恒星是靠它内部的核聚变产生能量来抵抗进一步的引力收缩,但是恒星内部的核聚变过程最终是会停止的,失去了内部能源的恒星只好继续做引力塌缩。

接下去就有两个可能了,一个可能就是在中心首先形成了一个黑洞,那么剩下的物质跑到了黑洞视界面就直接进去了,所以不会发生超新星爆发,银河系内的有些黑洞就是这么形成的,这我们在关于黑洞的那个小讲里面说过。但是如果中心先形成了一个中子星,外面的物质并不知道,仍然高速冲进去,撞到了中子星的很硬的表面,就被反弹回去,这就是超新星爆发!所以产生超新星爆发并不需要额外提供能量。

但是宇宙一开始可是什么都没有啊,靠引力塌缩引爆宇宙大爆炸很显然不可行,那么怎么办呢?一个出路就是奇点。我们前面讲到黑洞的时候说过,一般认为,黑洞的中心是一个奇点,那里的各种物理量都发散,尤其是能量和物质密度都是无穷大。既然是无穷大,那么奇点爆发产生出来一个宇宙就可能了。但是黑洞的奇点是被黑洞的视界包围着的,不会影响黑洞外面的世界。

然而,如果有一个没有被黑洞视界包围的奇点,这个奇点就可以产生宇宙大爆炸了。霍金和彭罗斯于1970年证明了一个奇点定理,而奇点定理要求的条件看来是可以满足的。于是宇宙大爆炸需要的奇点就可以有了。但是,朋友们可能又要问了,奇点是哪里来的呢?奇点产生之前是什么呢?这就不是大爆炸理论所能够回答的了,已经有了一些理论来回答这些问题,比如暴胀理论、平行宇宙和多重宇宙。

宇宙恒星每时每刻都在释放能量,这些能量都到哪里去了?

根据能量守恒定律,物质是不灭的,宇宙中的恒星每时每刻都在不断向宇宙中释放巨大的能量,也就是光和热,包括磁场和磁力。这些是恒星一直释放到太空中的电磁辐射。那么这些物质都去了哪里呢?当然,你去了宇宙的无限空间。既然是无限空间,你拥有再多的物质,也不过是几个尘埃粒子,微不足道。就像大厅里的小火花。

文章TAG:宇宙的能量到哪里去宇宙真空能量

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