宇宙将如何终结？科学家们说，他们可能有一个答案

在难以想象的遥远未来，被称为黑矮星的寒冷恒星残骸将开始以一系列壮观的超新星爆发，提供有史以来最后的烟火。这是一项新的研究得出的结论，该研究假设，在万物永远变暗之前，宇宙将经历最后一次欢呼。

天文学家们长期以来一直在考虑宇宙的终极尽头。已知的物理定律表明，到大约10,100年后(1号后面跟着100个零)，恒星的诞生将停止，星系将变暗，甚至黑洞也将通过一种被称为霍金辐射的过程蒸发，只留下简单的亚原子粒子和能量。空间的膨胀将把能量冷却到接近0开尔文，或绝对零度，这标志着宇宙和总熵的热死亡。

但今年春天，伊利诺伊州立大学(Illinois State University)的理论物理学家马特·卡普兰(Matt Caplan)在教授天体物理学课程时，意识到最后一组实体的命运从未被计算在内。在耗尽热核燃料后，像太阳这样的低质量恒星不会突然出现戏剧性的超新星；相反，它们会慢慢剥离外层，留下一个地球大小的灼热核心，称为白矮星。

“它们本质上是从炉子上取下来的平底锅，”卡普兰说。“它们会变冷，基本上是永远的。”

白矮星的挤压引力被一种叫做电子简并压力的力所抵消。将电子挤压在一起，量子力学定律阻止它们占据相同的状态，从而允许它们推回并支撑残余物的质量。

白矮星中的粒子被锁定在辐射热量的晶格中，时间长达数万亿年，远远长于目前的宇宙年龄。但最终，这些遗迹冷却下来，变成了一颗黑矮星。

因为黑矮星缺乏能量来驱动核反应，所以它们内部几乎没有发生什么事情。聚变需要带电原子核克服强大的静电斥力并合并。然而，在很长一段时间内，量子力学允许粒子穿越能量障碍，这意味着聚变仍然可以发生，尽管速率极低。

当硅和镍等原子向铁熔合时，它们会产生正电子，即电子的反粒子。这些正电子会非常缓慢地摧毁黑矮星中心的一些电子，削弱它的简并压力。卡普兰本月在皇家天文学会(Royal Astronomical Society)的月度通知中报道，对于质量约为太阳1.2至1.4倍的恒星-约占目前宇宙所有恒星的1%-这种减弱最终将导致灾难性的引力崩塌，导致类似于质量较高的恒星的超新星的巨大爆炸。

卡普兰说，戏剧性的爆炸将在大约10,1100年后开始发生，这个数字是人类大脑几乎无法理解的。已经深不可测的数字10100被称为古戈尔，所以101100年将是一个古戈尔年。爆炸将持续到32000年后的10年，这将需要一本杂志的大部分页面以类似的方式呈现。

如果时间旅行者希望亲眼目睹这最后一次宇宙展示，他会失望的。到这个时代开始时，与引力相反的神秘物质被称为暗能量，它将把宇宙中的一切分开得如此之远，以至于每一颗黑矮星都将被浩瀚的黑暗所包围：超新星甚至彼此都看不到。

事实上，卡普兰表明，到那时，可观测宇宙的半径将增长约10^1100(其中“e”约为2.72)，这个数字比上面给出的任何一个数字都要大得多。“这是我职业生涯中必须认真对待的最大数字，”他说。

耶鲁大学天体物理学家格雷戈里·劳克林(Gregory Laughlin)称赞这项研究是一项有趣的思维实验。他说，思考这些令人难以置信的时间尺度的价值在于，它们允许科学家考虑在当前时代没有足够时间展开的物理过程。

尽管如此，“我认为需要强调的是，任何关于遥远未来的调查都必须是开玩笑的，”劳克林说。“我们对极遥远未来的看法反映了我们目前的理解，这种看法每年都会改变.”

例如，一些大统一物理学理论认为质子最终会衰变。这将在卡普兰的黑矮星爆炸之前很久就将其溶解。一些宇宙学模型假设，宇宙可能会在一次大崩塌中自行塌陷，从而排除了最终的灯光秀。

卡普兰本人喜欢窥视遥远的未来。他说：“我认为，我们对自身死亡的认识肯定会激发人们对宇宙末日的迷恋。”“当事情出错时，你总是可以让自己放心，一旦熵最大化，就不会有什么问题了。”