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你想过世界末日的场景吗？宇宙将会在怎样的场景下走向末日？是遭遇小行星撞击，还是遭遇彗星撞击，又或是银河系遭遇另一个星系的撞击？在《宇宙的 三分钟》，保罗·戴维斯将为你介绍关于宇宙未来的 新理论，带你破解宇宙终结之谜。一本人人读得懂的宇宙学科普著作。

所有你关心的宇宙未来的话题：小行星撞击、热力学第二定律、宇宙诞生的 初三分钟、恒星的末日、黑洞、引力辐射、太空移民、外星智慧生命、循环宇宙模型……你都可以在本书中找到！

01 宇宙会消亡吗

02 逐步消亡的宇宙

03 初的三分钟

04 恒星的末日

05 黑夜降临

06 称称宇宙的质量

07 永远很远

08 慢车道上的生命

09 快车道上的生命

10 暴卒和突生

11 世界没有尽头吗

保罗·戴维斯

●澳大利亚阿德莱德大学物理学教授，世界著名物理学家，同时也是一位能用简洁生动的语言解释深奥科学概念的大师。

●他的研究内容包括黑洞、量子场论、宇宙的起源、意识的本质和生命的起源等。在《宇宙的最后三分钟》里，戴维斯将带领我们探索“宇宙如何走向终结”的问题：宇宙会走向结束吗？那时的人类又将如何，能够幸免于难、永远存在吗？

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日期：公元2126年8月21日，世界末日 地点：地球 在这颗星球上， 望的人们四处寻找藏身之处，数十亿人无处可逃。有些人逃往地下深处，拼命寻找洞穴和废弃的矿井，或者乘坐潜艇逃往海里；有些人则横冲直撞，杀气腾腾，冷漠无情；而大多数人就那样坐着，抑郁沉闷，茫然无措，等待末日降临。 高高的天空中，一束巨大的光如火箭一般直冲云霄。 初，一条轻絮般的细条形辐射状星云日渐膨胀，直至形成一团巨大的气体旋涡，如沸腾的水般闯入真空的宇宙中。长条形气旋的 有一个漆黑的、畸形的、危险的星团。这是一颗彗星。它头部虽然微小，但破坏力惊人。这颗彗星携带着数万亿吨的冰和岩石，以每小时约6.4万千米（即每秒约16千米）的惊人速度逼近地球， 终势必以音速的70倍的速度撞向地球。 此刻，人类只能观望等待。科学家早已放弃使用望远镜，并默默地关闭了计算机，静静等待着这场不可避免的浩劫。科学家对这场灾难进行了不计其数的模拟，但得到的结果依然不太确定，而且太过于危言耸听，无法向公众公布。一些科学家利用普通老百姓所不具备的技术优势，准备了万全的逃生之策；而另一些科学家则准备站好他们作为科学家的 一班岗，在世界末日来临之际，尽可能仔细地观察和分析这场灾难，将观察所得的数据传输到深埋于地下的时间胶囊中，以备后代子孙之需…… 撞击时刻迫近，世界各地数以百万计的人们紧张地

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如果质子确实在经过一段极其漫长的时间后会发生衰变，那么这个结果对宇宙遥远 的未来有着深远的影响。所有的物质都将是不稳定的，它们最终都会消失。像行星那样 的固态天体，即使未遭落入黑洞之劫，也不会永恒存在。相反，它会慢慢地逐渐蒸发掉。 质子的寿命，譬如说取 10^32 年，那就意味着地球每秒钟失去 1 万亿个质子。按照这 一速率，大约在 10^33 年以后，我们的行星假如还没有被其他某种东西毁掉的话，实际上到那时也已完全消失殆尽了。

湮没不是突如其来发生的。相反，电 子和正电子首先自行组合而形成一种微原子，称为偶电子素。它们相互间在电吸引力束缚下，环绕它们的公共质心作轨道运动，跳起一场死亡之舞。然后，两个粒子作旋涡式 运动，并碰到一起而发生湮没。它们旋到一起所需要的时间取决于偶电子素“原子”形成 时的大小。在实验室里，偶电子素发生衰变所经历的时间远远小于 1 秒。但在外部空 间，由于几乎不受任何干扰，电子和正电子可以在巨大的轨道上束缚在一起。

所有恒星都是些靠引力维持在一起的气体球。

一种令人感兴趣的观点认为，组成我们身体的原材料归根结底来自早就死亡了的恒星的核灰烬。

例如，10个太阳质量的恒星在1千万年这么短的时间内就会把它的大部分氢消耗殆尽。

让我们来观察一下这样一颗大质量恒星的命运。大多数恒星最初主要由氢组成。氢“燃烧”使氢核（质子）聚变成氦核，……氢“燃烧”是最为有效的核能源但却不是唯一的核能源。如果核心温度足够高，氦核可以聚变成碳，并通过进一步的核聚变生成氧、氖以及其他一些元素。一颗大质量恒星可以产生必要的内部温度——可达10亿开以上，从而使上面的一系列核反应得以进行，但产能率随着每一种新元素但出现而下降。核燃料消耗得越来越快，恒星的组成开始逐月变化，然后逐日变化，最后每小时都在变化。它的内部就像一个洋葱，越往里走，每一层的化学元素以越来越疯狂但速度依次合成。从外部看来，恒星像气球那样膨胀，体积变得十分巨大，甚至比整个太阳系还大。这时天文学家称之为红超巨星。

这条核燃烧链条终止于元素铁，因为铁有特别稳定的核结构。合成比铁更重元素的核聚变实际上要消耗能量而不是释放能量。因此，当恒星合成了一个铁核，它的末日便来临了。恒星中心区一旦不能再产生热能，引力必然会占尽上风。恒星摇摇晃晃地行走在灾变不稳定性的边缘，最后终究跌进它自己的引力深渊之中。

能量的不确定性导致一些奇怪的效应，比如粒子会突然从无到有，然后又很快消失，比如光子。这些粒子依靠借来的能量生存，因此也借着时间生存。我们看不到它们，因为它们如闪电一般转瞬即逝，我们通常认为空无一物的空间实际上成群地聚集着这种暂时存在的粒子，包括光子、电子、质子以及其他粒子。为了区分这些暂时存在的粒子和永久的粒子，前者被称为“虚粒子”，后者被称为“实粒子”

冯·亥姆霍兹、鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）和威廉汤姆森（William Thomson，又称开尔文勋爵）的研究向人们普及了热力学中一个描述不可逆转的变化的重要物理量一一熵。在简单的热冷物体相接触的情境中，熵等于熵增过程中流入物质的热量除以物质的温度。假定少量热量从热物体流入冷物体，热物体将失去一些熵，那么冷物体将获得一些熵。由于这个过程中转移的热量相同，但温度不同，因此，冷物体获得的熵将大于热物体损失的熵，整个系统的总熵值（热物体的熵加上冷物体的熵）也就增加了。由此可得出热力学第二定律的一个原则：一个系统的熵永远不可能减少，因为减少就意味着一些热量自发地从低温物体流向了高温物体，而这种现象显然是不可能发生的。

熵永远不会下降。这个定律适用于所有的封闭系统。

个物体达到相同的温度。当达到这种状态时，就不会再发生热能传递现象。容器内的系统将达到均匀的温度，即包含最多熵的稳定状态，这种现象被称为热动平衡（thermodynamicequilibrium）。只要系统保持隔离，就不会有进一步的变化

书籍介绍

你想过世界末日的场景吗？宇宙将会在怎样的场景下走向末日？是遭遇小行星撞击，还是遭遇彗星撞击，又或是银河系遭遇另一个星系的撞击？在《宇宙的最后三分钟》，保罗·戴维斯将为你介绍关于宇宙未来的最新理论，带你破解宇宙终结之谜。一本人人读得懂的宇宙学科普著作。

●所有你关心的宇宙未来的话题：小行星撞击、热力学第二定律、宇宙诞生的最初三分钟、恒星的末日、黑洞、引力辐射、太空移民、外星智慧生命、循环宇宙模型……你都可以在本书中找到！