若非幻觉，宇宙将于200亿年后“归零”

宇宙“大坍缩”将在100亿年后开始？

“暗能量光谱仪（DESI）”第一年的三维数据切片。地球位于扇形底部的尖端，每个点代表一个星系。点开可以看到文字注释。图中包含约60万个星系，不到数据总量的0.1%。

DESI / NOIRLab / NSF / AURA / R. Proctor

若非我们身处宇宙特殊地带产生的“幻觉”，如果主宰宇宙加速膨胀的“暗能量”的确会随着时间的推移发生变化，那么我们的宇宙将会在比预期更早的时间开始“大坍缩”并最终归零。这是近日一批包括中国学者在内的宇宙学家对宇宙命运的看法。

过去几年中，针对星系的多次大规模巡天结果显示，驱动宇宙加速膨胀的神秘力量——“暗能量”可能会随时间推移发生变化。如若果真如此，那么现有的认知将被颠覆——因为这意味着我们最简单的暗能量模型，亦即“宇宙学常数”，可能是错的。

这一新发现为理论探索提供了广阔的空间，人们可以在此基础上针对各种可能性甚至是全新的宇宙学理论进行探讨。在6月30日提交的一篇尚未经同行评议的论文中，研究人员提出了一个复杂的新暗能量模型。依照该模型，我们宇宙未来的行为方式令人震惊。

在这个新模型中，“暗能量”由两部分组成。一部分是所谓的“轴子（axion）”。“轴子”是一种假想中的超轻粒子，很难和物质发生相互作用。这种粒子渗透在整个宇宙，它的平均能量驱动了宇宙当前阶段的加速膨胀。

模型中组成“暗能量”的另一部分是所谓的“宇宙学常数”。“宇宙学常数”也是爱因斯坦广义相对论中的一个“理想化参数”，也能够对“暗能量”加以解释。但是在本模型中，“宇宙学常数”的值较低，因为宇宙加速膨胀的另一部分是被“轴子”驱动的。

研究人员发现，若以此模型来解释暗能量巡天的数据，最佳的拟合方式是引入负“宇宙学常数”。

基于该理论，我们宇宙当前的加速膨胀只是暂时的，其背后的推动力是所谓的“轴子场”。而随着时间的推移，“轴子”会被逐渐稀释并失去推动能力，负“宇宙学常数”将会接管宇宙的命运。

负“宇宙学常数”将导致与正“宇宙学常数”完全相反的结果——它将使宇宙的膨胀减速。也就是说，未来宇宙的膨胀将越来越慢，并在某个时间点上完全停止且开始反转，进入“大坍缩（Big Crunch）”阶段。

宇宙“大坍缩”的终点是一个与“宇宙大爆炸”完全相反的状态。宇宙中的所有星系，所有的物质和能量，都会向一个越来越小的空间聚集，宇宙的密度会变得越来越大，温度也会越来越高。最终，一切都又将还原为一个新的“奇点”。

根据新理论的预测，我们宇宙将会比预期更早地走上“坍缩”之路。宇宙将在大约在100亿年后停止膨胀开始反转——这比宇宙当前的年龄还短。宇宙的“坍缩”将再持续大约100亿年，然后在200亿年后“归零”。掐指一算，宇宙的寿命总计不过330亿年多一点。

当然这只是一个假说。当前的暗能量巡天结果只是初步的，未来是否能够经受住反复验证仍然未知。即使我们发现“宇宙学常数”确实在变小，也不足以证明这个模型是正确的。事实究竟如何，也只有让时间来说话了。

“暗能量光谱仪（DESI）”第一年的三维数据切片。地球位于扇形底部的尖端，最远星系距离约110亿光年，每个点代表一个星系。

DESI / NOIRLab / NSF / AURA / R. Proctor

参考 The Lifespan of our Universe https://arxiv.org/pdf/2506.24011