## 科学家认为宇宙可能终结的5种方式按天配资网之家
从大冻结到大撕裂，再到大挤压和真空衰变，这些是科学界认为宇宙可能终结的最有可能的方式
图片来源：Grandeduc盖蒂图片社
如果你晚上难以入睡——无论是冥想、听播客、闻薰衣草香还是数羊，所有努力都无济于事——那么是时候思考这个令人费解的问题了：宇宙的命运是什么？
如果它有一个开端，那么从逻辑上讲，它必然有一个终点，但这个终点会是什么呢？什么会导致存在本身的终结呢？
宇宙始于138亿年前，处于一种极度炽热、致密且快速膨胀的状态，这种状态被称为大爆炸。物质和辐射充斥着整个空间。
空间的结构本身发生了爆炸性膨胀，宇宙随之演化。
自从宇宙起源以来，就存在着一切对抗的根源——即引力（由物质和能量产生的吸引力，将万物凝聚在一起）与膨胀速率（最初由大爆炸推动，如今正将万物分离开来）之间的较量。
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描绘大爆炸的插图。图片来源：马克加里克科学图片库盖蒂图片社
哪个宇宙竞争者会获胜？谁能知道呢？
以下是五种被科学界广泛认可的预测宇宙未来的理论。现在拿起你的枕头和羽绒被吧
大冻结
目之所及皆为星系。原始哈勃深空场。图片来源：罗伯特威廉姆斯与哈勃深空场团队（STScI）
根据现有数据，宇宙命运的主流理论被称为大冻结或热寂假说。
它的成立前提是我们当前的物理定律是正确的，且宇宙在未来几十亿年里仍会像过去一样运行。
此前，由索尔珀尔马特、布莱恩施密特和亚当里斯分别领导的两个独立天文学家团队研究了遥远超新星的光线，发现其亮度比预期要暗。
他们证明了宇宙不仅在膨胀，而且这种膨胀还在加速。
这种加速背后的驱动力被命名为暗能量——一种宇宙学常数，是一种编织在空间结构本身中的非零能量。
暗能量光谱仪绘制的宇宙3D地图的一部分显示了银河系平面上下的星系和类星体。地球位于楔形区域的中心，黑色间隙标记了我们的星系遮挡遥远天体的地方。图片来源：ClaireLamman暗能量光谱仪合作项目
然而，我们仍然不知道它是什么，它正在做什么以及它未来会做什么。
但随着宇宙不断膨胀，物质的密度会越来越小，随着宇宙体积的增大而稀释。
暗能量密度将保持恒定，导致膨胀速率呈现正值。
如果宇宙中没有足够的物质和能量通过引力抵消膨胀，它将呈指数级膨胀，把所有不属于本星系群的物质分离开来——本星系群是一个宽达数十亿光年的空间泡。
目前，可见宇宙中已有97%是无法到达的。来自可观测边界之外的物体的光会在漫长岁月中逐渐减弱并红移，直到完全消失。
一张展示我们的太阳在本地泡中位置的图表。斑点状的群组是一些选定的星座。图片来源：凯瑟琳朱克、艾莉莎A古德曼、迈克尔福利、道格拉斯芬克拜纳
在更遥远的未来，大型物体可能通过量子隧穿效应蒸发，在这种效应中，能量不足的粒子仍然可以穿过能量壁垒。
巨型黑洞可能会因霍金辐射而萎缩，这种辐射理论上是由事件视界附近的量子效应产生的。
这是由太空中真空中虚粒子反粒子对的产生引起的；其中一个落入黑洞，另一个逃逸，黑洞在被称为蒸发的过程中失去质量能量，最终收缩并消失。
最终，宇宙将只剩下不断膨胀的亚原子粒子汤，在冷却过程中趋近绝对零度——即热寂。
在这种热力学停滞状态下，将不存在温差，没有功能活动，因此也不会有生命存在。此时，宇宙的最终温度将徘徊在略高于绝对零度的水平。
大撕裂
图片来源：肖恩格拉德威尔盖蒂图片社
在过去二十年里，对暗能量强度的测量提出了一种可能性，即它可能终究不是恒定的。
在大撕裂情景中，暗能量的强度增大，随着时间推移变得更强大，成为幻影暗能量。
这种新的怪兽会使膨胀速度从平稳状态转变为失控的节奏。遥远的物体将以疯狂递增的速度远离我们。
随着幻影暗能量的积聚，受引力束缚的星系团将会分散，单个星系会分解成恒星，而行星会像一场宇宙台球游戏一样被抛入混乱之中。
由暗能量光谱仪绘制的宇宙三维地图的一部分。图片来源：M.Zamani（美国国家科学基金会NOIRLab）
甚至原子也会分解，据称，直到宇宙临终之际，夸克等亚原子粒子以及时空本身的结构都将撕裂。
这种尽头之外的尽头就是大撕裂。
空间实际上会自我湮灭，变成一种近乎反向的奇点，在那里，对距离的任何理解都被打破了。
值得庆幸的是，如果这个理论正确，我们还有几千亿年的时间才可能发生这种情况。
大挤压
图片来源：PixelParticle盖蒂图片社
埃德温哈勃曾确立宇宙正在膨胀这一事实。
后来，阿尔伯特爱因斯坦在创立广义相对论时，认为宇宙处于永恒运动状态，于是在他的方程中引入了宇宙常数来抵消这种运动，从而支持了当时被广泛接受的静态宇宙观点。
俄罗斯物理学家亚历山大弗里德曼认为，在初始膨胀之后，宇宙的命运由其内容物的相互引力——即其组成部分及其总量——所决定，这种引力会改变膨胀过程。
目前的观测证实，物质太少，不足以减缓或逆转膨胀。
但暗能量可能是动态的；它可能会随着时间的推移转变成另一种能量，甚至粒子，不是增强而是减弱。
哈勃张力指的是对宇宙膨胀速率的测量结果之间存在的差异。图片来源：马克加里克科学图片库盖蒂图片社
当前的膨胀速率与空间结构本身固有的恒定能量是一致的，但如果这种能量密度减弱了呢？
正如我们所知，如果暗能量衰减至零，可能会引发大冻结；但如果衰减到负值，可能会导致大坍缩——此时空间会充满反向固有能量，最终导致宇宙彻底内爆。
宇宙网会收缩，星系会碰撞，物质会转变为等离子体，原子会相互撞击，亚原子粒子会进入高能量状态——所有这些过程发生的时间尺度都远长于从大爆炸到现在的时期。
宇宙最终会变成一个温度近乎无限高的大火球，在那里时间和空间都将不复存在。
真空衰变
一个量子气泡可能会爆发，以光速向外飞驰，并孕育出一个与我们的宇宙截然不同的宇宙。图片来源：马克加里克科学图片库盖蒂图片社
我们关于宇宙终结的第四种可能性是基于时空的默认设置。
在宇宙狂暴的早期，相变——即物质发生快速、彻底转变的过程——导致了基本力的分离，关键是弱核力与电磁力的分离，这在量子层面上使我们当前稳定的宇宙充满了粒子和辐射。
但这个量子真空宇宙可能并不处于最低能量、极其稳定的状态；它或许是亚稳态——正等待着另一次剧烈转变带来的变化。
随机量子振荡很容易产生一种全新的基态，以及随之而来的最低能量粒子、力和场。
比瞬间还要可怕地迅速，这种不可预测的、革命性的量子气泡可能从任何地方出现，以光速向外疾驰，催生一个与我们如今所知所识的一切都格格不入的新宇宙。
幸运的是，就我们目前所知，一切似乎都很稳定。而且，从好的方面来说，如果它突然发生变化，我们也没时间注意到它的发生。
大反弹
根据共形循环宇宙学，宇宙可能会坍缩，随后在一次新的大爆炸中反弹。来源：MaxMiller
但或许并非一切都已失去。有一种理论被称为共形循环宇宙学（CCC），实际上就是一种大反弹理论。
这个想法借鉴了之前提到的大冻结理论，其中是一个寒冷、广阔、近乎空无一物的宇宙，存在着孤立的亚原子粒子——中微子、电子和暗物质——它们彼此之间的距离远得无法估量。
令人难以置信的是，而且这违反了目前公认的物理定律，这些粒子可能衰变为光子，形成一个……虚无的时空，没有任何特征、没有参考点、没有导航标志……什么都没有。
不过，从更积极的角度来看，这种宇宙的终结状态可能会在另一个宇宙留下印记，并或许会在数万亿年后反弹为另一次大爆炸，形成一个宇宙创生的永恒循环。
当然，宇宙的命运完全是个未知数。
我们可以通过理论推导和猜想拓展思维，但科学家们确信，无论我们所知的宇宙将发生什么，这都将是一场在数百亿年的漫长时间尺度——或称终结尺度——上展开的戏剧。因此，在当下以及未来数千年里，我们都可以高枕无忧。
BY: Jane Green
FY: AI
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