宇宙会永远膨胀？宇宙加速膨胀，星系隐形，地球在孤零零中被冻结

　　在上世纪20年代，我们才知道星系的存在。但当我们了解星系是什么东西时，我们就发现它们都在远离彼此，而距离越远的星系运动得越快——换句话说，宇宙正在膨胀。而随着哈勃太空望远镜的升空，证实了宇宙不仅正在膨胀膨胀，同时还加速扩张。

　　因此一个较流行的理论认为，宇宙会随着膨胀而变冷，最终变得太冷而无法维持生命。那么，像地球这样的行星最终可能会孤零零地悬浮在太空中，最后在一声寒冷、黑暗的叹息中被冻结。

　　耶鲁大学的粒子物理学家和宇宙学家拉里·格拉德尼 (Larry Gladney)表示：“我们可以很好地想象宇宙将继续膨胀并变得如此之大，最终星系会消失不见。它们离我们如此之远，移动得如此之快，以至于我们没有希望看到它们发出的任何光，这是未来可能发生的真实事情。”

　　为什么宇宙会膨胀呢？

　　大约一个世纪前，天文学家认为我们的银河系就是整个宇宙，而且我们的宇宙看起来是静止的。然而，当爱因斯坦发明相对论时，他的方程式意味着宇宙在运动，要么膨胀、要么收缩。不相信这一事实的爱因斯坦，于是给广义相对论方程式中加了一个模糊因素——宇宙常数（cosmological constant），使宇宙处于一个维持静止稳定的状态。

　　大约在同一时间，天文学家开始接受他们通过望远镜观察到的一些模糊的螺旋形星云并不是我们银河系中的恒星集合，完完全全是其他星系。结合对星系红移的观察，发现空间结构正在膨胀。自此我们确定，宇宙每秒钟都在膨胀。

　　那么我们该怎么去理解宇宙在膨胀呢？这里就不谈什么爱因斯坦场方程、弗里德曼方程、热力学第二定律，我们重温一下牛顿的物理学即可。

　　一颗苹果掉落砸在牛顿的头上，牛顿发明了万有引力定律。如果将一颗苹果扔到空中，重力会把它拉回来。如果释放苹果的速度越快，它在回落之前飞得越远。如果以每秒11公里的速度扔苹果，它将具有所谓的“逃逸速度”。那么当苹果几乎停止移动时，地球的引力将接近于0，地球的引力不足以将苹果拉回来。从能量的角度看，动能大过势能。

　　因此问题就变成：所有的星系有多重？它们彼此之间的移动速度是否足够快以达到逃逸速度？

　　我们不得不等到 1990 年代测量变得足够精确才能找出答案。但是答案出人意料，当天文学家最终测量膨胀的变化时，他们发现重力实际上根本没有减慢它的速度。事实上，宇宙在加速扩张！

　　这有点让科学家摸不着头脑，因为这意味着引力是反向作用的：有什么东西正在推动星系彼此远离。就像轻轻往空中抛一个球，结果球加速飞向太空。由于不知道是什么导致了加速，于是科学家将其命名为“暗能量”。

　　宇宙的最终命运：永远膨胀，然后“大冻结”！

　　我们目前对宇宙年龄约 138 亿岁的认知，就是基于欧洲太空总署（ESA）普朗克卫星的测量结果——普朗克卫星利用宇宙微波背景辐射，测出哈勃常数值为 67.80（±0.77）km/s/Mpc 左右。不过天文学家使用一种新技术，称为飘移和移位（DASH），利用哈勃太空望远镜观测 70 颗造父变星，得出哈勃常数值为 74 km/s/Mpc。换而言之，宇宙膨胀速度快了9%。

　　自从大爆炸的最初时刻以来，宇宙一直在进行一场巨大的宇宙竞赛。一方面，存在初始膨胀率：随着时间的推移，快速地将空间中的任何两个分开的点分开。另一方面是令人难以置信的万有引力，将各种形式的物质和能量相互吸引，并与最初的膨胀竞争。

　　基于此设置，天文学家想象了三种可能的结果。如果引力压倒膨胀速度，宇宙将在“大挤压（Big Crunch）”中崩溃。如果宇宙如预期的那样无限期地膨胀，我们将面临“大冻结（Big Freeze）”。但是，如果暗能量将膨胀率推到接近无穷大，我们将有一个“大撕裂（Big Rip）”，撕裂一切，甚至原子，空间本身基本上被摧毁了。

　　尽管我们实际上并不知道暗能量是什么，但科学家通过拼凑越来越多的线索，越来越接近于了解宇宙的未来和最终命运，以至于曾经是哲学家和神学家的问题：想象当我们到达宇宙尽头时会发生什么也有了答案——宇宙将永远膨胀。而暗能量的存在令宇宙不太可能在“大挤压”中崩溃，即使宇宙中的所有物质都向内拉，引力也永远不会强大到足以克服暗能量的膨胀效应。换句话说，膨胀的宇宙注定要大冻结。

　　如今，天文学家认为正常物质仅占宇宙内容物的 5%。与此同时，暗物质约占 26%，暗能量占最后的 69%。因暗能量引起的膨胀，星系之间的距离会越来越远，宇宙会变得越来越冷。也许 100 万亿年后，恒星的形成将停止，因为像白矮星和黑洞这样的致密恒星残余物会锁住任何剩余的物质。然后宇宙中最后的物体，超大质量黑洞，将通过霍金辐射完成蒸发。

　　此后，宇宙进入了所谓的黑暗时代，物质只是遥远的记忆。

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