关于宇宙终极命运的5个科学假说，到底哪个更靠谱？

哲学三论

在日常生活中，有个很常见的玩笑，也就是号称门卫老大爷的直击心灵的三问：

• 你是谁？
• 你从哪来？
• 你要到哪去？

各大古代文明实际上也从不同的角度来思考类似的问题，产生了各自的文明特质的哲学。而这类问题也被我们称为：终极问题。实际上终极问题并不局限于这三个，每当我们仰望星空时，其实关于“宇宙”也存在这许许多多的终极问题。这些终极问题如今不仅仅是哲学家在思考，许多科学家都进入到了探求的队伍当中。

随着科学技术的发展，我们知道得越来越多，同时，我们也发现，不懂的也越来越多。在众多关于“宇宙”的终极问题中，“宇宙的最终命运”，也就是“宇宙末日”，是一个极有分量的存在。了解一些科学知识的人，可能知道，关于“宇宙的最终命运”有几个假说：

1. 大挤压
2. 大反弹
3. 循环论
4. 大撕裂
5. 热寂说

一听到这是假说，很多人可能就在觉得这是科学家的一些天马行空的想法。实际上，这五个假说并非是架空现实的构想，而是基于目前对宇宙学的认识，在一个模型推导出来的结果，而且这个模型最终也会让我们知道决定宇宙未来命运的因素到底是什么？

今天，我们就来聊一聊这五个假说到底是咋来的？

宇宙竟然有个“起点”？

古人很早就在思考：宇宙到底是什么样的？

他们当时就发现在天空中，除了太阳、月亮以及5个行星之外，其他的行星基本不怎么动，即使动也是有规律地，缓慢地在运动。于是，不知道在什么时期开始，古人开始相信：宇宙是永恒的。这里的永恒，是指宇宙没有一个起点，也没有一个终点，自始至终就是一个样，几乎没什么变化。以此为基础，古代的学者构造了第一个宇宙模型，也就是著名的地心说。

到了20世纪，具体来说是1915年，先是爱因斯坦提出了广义相对论，广义相对论中的场方程预示着一个膨胀的宇宙。

为了抵消膨胀效应，爱因斯坦往场方程中加入了一个“宇宙学常数Λ”。这样就确保了宇宙还是“永恒”的。但带有“个人情感”来改造科学原理的结果，只能是被打脸。

到了1927年，有一位叫做勒梅特的神父，他同时也是一位科学家。

他在研究爱因斯坦的广义相对论时，就发现场方程预言的“宇宙膨胀”应该是存在，也就是说，宇宙存在着一个炙热的奇点。

但是勒梅特的研究并没有引起太多的重视。可就在这个时候，美国天文学家哈勃在观测银河系外星系时，就发现银河系外的星系大多都有红移的现象。

这里的红移指的就是观测到的光谱有往红段移动的趋势，这意味着星系在离我们远去。

通过进一步的研究，科学家发现，并不是星系在运动，而是宇宙在膨胀。而且宇宙是整体性的膨胀，并只有边缘在向外扩。

如果说勒梅特只是在理论上反驳爱因斯坦，而哈勃是彻彻底底地利用观测手段，击垮了爱因斯安的“宇宙学常数Λ”。

但是事情很快就迎来了反转，勒梅特提出，我们不可以把“宇宙学常数Λ”清出场方程，而应该把它发扬光大。为什么这么说呢？

我们来想象这么一个场景，有个球下落，你会发现，它的下落速度并不是恒定不变的。

同样，如果你往天上扔球，就会发现，球会减速运动，然后速度降为0，然后开始加速下落。那这和“宇宙学常数Λ”有啥关系呢？

我们想象一下，如果宇宙有个炙热的开端，现在我们也说这是宇宙大爆炸。大爆炸之后，如果没有外力，只有物质主导的引力，所以宇宙的膨胀应该是引力作用下开始减速运动。如果有外力，并且这个外力是和引力相反的斥力，那我们是搞不清楚宇宙到底是如何运动，因为这取决于两种力的大小。因此，膨胀速度是会变化的，勒梅特认为不同的“宇宙学常数Λ”就可以描述宇宙膨胀的不同状态。

由此，他提出这样一种观点：

宇宙的膨胀速度并非是恒定的，因为物质的引力占了主导，所以开始时减速，后来宇宙学常数Λ所带的排斥力占据了主导，宇宙开始加速膨胀，然后就一直加速下去。

宇宙的终局

勒梅特的理论实际并不足够完善，后来许多科学家加入到了建设这个模型的过程中来，这个理论慢慢演化成了大爆炸模型。

科学家继续深入研究之后就发现，宇宙中还存在这一种我们看不见的物质，这种物质被我们称为暗能量，它和宇宙的尺度有关，它提供的就是斥力。不仅如此，宇宙中还存在着一种叫做暗物质的，它提供的是引力。暗能量、暗物质、已知物质的占比，也就决定着宇宙的未来。由此，我们也可以知道“宇宙学常数Λ”其实和物质的占比也有关系。

如今在大爆炸模型的基础之上，又迭代出一个新的模型叫做Λ-DCM模型。其中Λ指的就是宇宙学常数，而DCM指的是暗物质。也就是说，Λ的取值变得尤为重要，它控制着宇宙膨胀的速度，因此它会决定宇宙的未来。但是要知道获取到“宇宙学常数Λ”的难度很高，并且很难测量准确。因此，科学家就想了另外一个办法，那就是换个研究对象，他们挑了另外两个物理量：

• 哈勃常数H
• 宇宙质量密度ρ

其中哈勃常数H，可以通过宇宙微波背景辐射的研究结果来得到对应数字，它的含义是宇宙膨胀的速率。宇宙质量密度ρ，则可以通过宇宙学的理论的计算得到。具体来说是这样的，按照目前的观测，我们知道宇宙在大尺度上是不弯曲的，这就可以用到弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克度规，你可以把“度规”理解成建了一个坐标系。然后，我们就可以得到一个宇宙临界密度的表达式：

这个表达式如何推导的，这里就不赘述的。我们直接说结果，科学家发现，根据广义相对论，我们可以得到一个以物质为主导的宇宙停止膨胀的时候，宇宙所对应的密度是：ρ=0.9×10^（-29）g/cm^3，此时的哈勃常数取值是：70 km/s·Mpc 。这个密度也被我们称为临界密度。这其实是一个很夸张的水平，相当于一立方米中只存在一个氢原子。

科学家就发现，通过对比宇宙真实的平均密度与临界密度的比值，我们就可以知道宇宙的演化。于是，这也就转化为：比较哈勃常数H和70 km/s·Mpc之间谁更大的数学问题了。我们只要能够测出准确的哈勃常数就可以知道宇宙的终极命运。

• 平均密度临界密度。（哈勃常数H＞70 km/s·Mpc

在这种情况下，说明引力是主导，这个对应的宇宙终极命运就是大挤压。

大挤压对应的宇宙终极命运的过程大概是这样的：

宇宙在引力作用下减速膨胀，直至膨胀速度降为0，然后宇宙开始收缩，最后收缩成一个奇点。在收缩的过程中，宇宙的温度会逐渐升高，宇宙中的生物基本上都会被热死或者烫死。这也被认为是宇宙的热死亡。

同时，有一部分科学家认为大挤压的过程中，由于速度特别快，力道非常大，有可能适得其反，引发宇宙再一次发生大爆炸，然后重新开始膨胀，这也被称为大反弹。

所以，你可以想象到，持这一类观点的人中有一部分会认为宇宙就是在“膨胀→挤压→大爆炸”的循环往复中进行着，这也被称为循环论，或者说是宇宙周期性脉动。

也就是说，在平均密度＞临界密度的情况中，对应着大挤压、大反弹和循环论三个宇宙终极命运假说。

• 平均密度 ≤ 临界密度（哈勃常数H≤70 km/s·Mpc）。

在这种情况下，宇宙对应的其实就是冷死亡，也就是宇宙一直在膨胀，斥力占据了主导，最终宇宙中大到天体，小到原子结构都会被撕裂开，因此，这也被称为大撕裂。

在这个维度中，其实还有热寂说。说到热寂，我们就得提一下熵增原理。所谓“熵”指的就是系统的混乱程度。我们举个例子，如果你的房间没有人管，时间长了，你就会发现，房间会变得非常混乱，这个混乱程度的增加其实就是熵增。（这里补充一句，熵增原理实际上比这个比喻复杂得多，它涉及到系统的状态数，这里就不详细展开聊了。）

如果我们把宇宙看成是一个系统，那宇宙最终的结局应该就是熵最大，也就是最混乱的一种状态。在这种状态下，宇宙中出处的温度都是一样的，这也就没有热传递，没有热传递也就没有信息的传递，最后到达热寂。

也就是说，在平均密度≤临界密度的情况中，对应的宇宙终极命运是大撕裂和热寂说。

科学家通过WMAP和普朗克卫星测到的哈勃常数H大概在 67km/ s·Mpc，也就是说，哈勃常数H是小于70 km/s·Mpc，是平均密度 ≤ 临界密度的情况，对应的是冷死亡，也就是大撕裂和热寂说。

所以，你看虽然这五个假说被称为“假说”，但实际上背后有非常严密的理论推导、证明和观测的支撑，并不是胡乱猜的，这也正是科学家严谨的地方。