深度科普：宇宙的演化可分为五个纪元，最终会走向何方？

关于我们所处的宇宙最终的结局，科学家们提出了很多理论设想，比如被不断增强的暗能量撕裂成亚原子尺度的碎片的大撕裂，或者宇宙的熵增达到最大，整个宇宙陷入热力学平衡状态的大冰冻，又或者是宇宙收缩回奇点的大反弹。

每一种理论都让人不禁遐想，但尚无定论。即便这些理论最终没有成为现实，我们的宇宙也将在漫长的岁月中，逐渐步入无尽的黑夜与死寂。

根据天体物理学家弗莱德·亚当斯与格里高利·拉夫林在《宇宙的五个年代》一书中所述，宇宙生命周期被划分为五个时代。我们不妨以此为索引，探讨宇宙的最终命运。

原初时代（Primordial Era）

原初时代自宇宙大爆炸起始，至4亿年后首颗恒星诞生，这一时代早已谢幕。

恒星时代（Stelliferous Era）

在这个时代，恒星们成为宇宙的主角，星空闪耀，群星璀璨。有幸生活在这一时期的我们，无疑是得到了自然的恩赐。

那么，这个璀璨的时代何时会落幕呢？换言之，宇宙中最后的一颗恒星何时会熄灭？质量小的恒星寿命较长，因为其核聚变反应中，将氢转化为氦的速度较慢。如红矮星，其寿命可达1万亿年。而早期宇宙中诞生的红矮星至今，仅消耗了1%的氢燃料，仿佛还是宇宙的婴儿。

现今，星系仍在搅拌星云，借由星云中的气体孕育新星。

然而，星云气体的储量终将耗尽。据预测，数十亿年后，新的恒星形成将趋于停滞，已存在的恒星也将逐渐耗尽燃料，相继熄灭。即便如此，星系碰撞等事件可能创造新星，延续恒星时代。然而，与红矮星的万亿年寿命相比，哪怕延长500亿年甚至1000亿年，也无太大差异。

当多数恒星黯淡，星系的色彩也将随之改变。如今，多数星系显现出明亮的蓝白色，体积巨大的恒星是其主要光源。而当这些恒星消逝，那些昏暗的低质量恒星将取而代之，星系的颜色随之转暗变红。

气体耗尽数十亿年后，星系中可能仅剩长命的红矮星闪烁。这种状态将持续1万亿年，或许更久。某些理论认为质量最小的红矮星寿命可达10万亿年。然而，在宇宙漫长的历史中，这些细微的差异不过是微不足道的波动。

简并时代

当最后一颗恒星熄灭，释放能量的就仅剩恒星残骸：白矮星、中子星和黑洞。另外，还有质量介于恒星与行星之间的棕矮星。除了黑洞，白矮星和中子星皆由简并压力支撑，数万亿年后，恒星时代将谢幕，简并时代开启。

此时的宇宙将陷入黑暗，至少对于人类视觉而言。如果我们能看见红外线，那么宇宙或许不会那么昏暗。这些天体的温度尚高，因此会有一定量的红外辐射。中子星和白矮星在诞生之初温度极高，随后逐渐冷却。冷却速度与它们的大小有关，但在几万亿年后，它们或许会降至室温。因此，在简并时代，随着时间流逝，宇宙会越来越冷。

然而，这个时代中，偶尔也会出现短暂的光亮。在孤寂宇宙中彼此环绕的白矮双星，经过数万亿年，会由于引力波能量辐射而逐渐靠近，最终合并，爆发为超新星。中子双星亦会如此，合并并爆发为伽马射线暴，短暂地照亮1000个星系。然而，这不过是一瞬间的光华，随后宇宙再度归于黑暗。

有趣的是，棕矮星能够成为更好的能量源。它们可能会合并成低质量的恒星，为黑暗的宇宙增添些许光亮，持续数百亿年。

然而，时间面前，没有任何事物能够永存。无论是宇宙、恒星，还是微观世界的质子，质子的半衰期可能为10^34年，甚至更长。当质子开始衰变，物质将消解，白矮星、中子星、棕矮星、行星，都会消散于宇宙间。但值得一提的是，这个过程中有一个耀眼的瞬间：白矮星在分解时会释放能量，功率可达400瓦，不亚于家用微波炉的功率。

此时，白矮星可能已完全冷却，成为黑矮星。

黑洞时代

数十亿年后，最后一颗简并天体也消失，宇宙中只剩下了黑洞。

宇宙步入了黑洞时代。

传统上，黑洞被视为无底洞，能吞噬一切。然而，通过量子力学，史蒂芬·霍金发现黑洞可以蒸发，从而损失质量。黑洞越大，损失质量的速度越慢。

例如，一个3倍太阳质量的黑洞（最小的通过超新星产生的黑洞），完全蒸发需要10^68年。这是一段荒谬的漫长时间，但对于宇宙而言，它有足够的时间等待。星系中心的超大质量黑洞，则需10^92年才能完全蒸发。这个数字甚至大于已知宇宙中的基本粒子总数（10^85）。

随着黑洞质量减小，蒸发速度加快，最终在一道闪光中消失，这是黑洞时代唯一的光芒。

黑暗时代

最终，一切都将消逝。宇宙只剩下能量极低的亚原子粒子和光子。这是在10^92至10^93年后，此时，我们有理由确信，宇宙已经终结。

宇宙步入了黑暗时代。如果时间仍有意义，那么这个时代将持续至永恒。

其他可能的结局

如果暗能量按当前推测那样持续增强，宇宙可能会走向另一结局：大撕裂。在这个结局中，没有任何力量能阻止宇宙膨胀，一切物质都将瓦解，甚至连原子都会被撕裂。大撕裂可能会在黑暗时代之前发生，但这个结局并不比黑暗时代更为光明。

最后，我们还有一线希望，或许能够迎来一个崭新的宇宙。量子物理的某些理论认为，我们所在的真空状态可能并非最低能级，就像你站在台阶上，还有下一级台阶。

在黑暗时代漫长的岁月之后，某一小片空间可能因为某种原因，跌落至下一个能级——真正的真空。这将引发周围的空间纷纷跌落。在这些跌落的空间中，物理定律被重写，时间和空间不复存在。这个区域迅速扩张，留下的空缺被一个全新的宇宙所填补。这也许正是我们的宇宙诞生的过程。

这个猜想为我们带来了一线希望，尽管希望渺茫，但总胜过在黑暗与寒冷中永恒沉睡。