在我们能看到的一切之外,宇宙仍在扩张。
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这是过去半个多世纪里最坚定的共识,人类几乎已经习惯了这种想法:空间在伸展,星系在远离,时间像一条单向的河,永远向前流淌。
人们甚至从中获得了一种安慰,仿佛宇宙的膨胀就是永恒的象征,它会一直延伸下去,直到无穷无尽。
但科学从来不以人类的浪漫为准则。
最近,康奈尔大学的理论物理学家团队发表了一项令人震惊的研究,他们认为宇宙的膨胀可能并不会永远持续。根据他们分析的最新暗能量观测数据,宇宙的命运或许早已写好。
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膨胀会在未来一百一十亿年内逐渐停滞,然后缓缓反转。再过两百亿年,所有空间将向内坍缩,恒星、行星、尘埃、乃至一切存在的时间与物质都将被压缩成一个极点。那将是另一场“大爆炸”之前的“大坍缩”。
宇宙似乎并不打算一直扩张下去。它像是呼吸——吸气与呼气,膨胀与坍塌,轮回往复。
一个多世纪前,爱因斯坦在广义相对论的方程中加入了一个符号,一个看似微不足道的数值,却成为决定宇宙命运的关键。
这就是所谓的“宇宙学常数”。它最初被用来维持一个“静态宇宙”,后来被他本人否定,称之为“一生中最大的错误”。然而历史开了个玩笑。
几十年后,当天文学家通过哈勃观测到宇宙的膨胀速度时,人们才发现,爱因斯坦当年的“错误”,竟然暗示了某种深刻的真相。
宇宙的膨胀并非简单的惯性运动,而是被一种看不见的力量所驱动。
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那就是暗能量。它约占宇宙总能量的70%,却几乎无人能理解它是什么。它不像普通的物质,也不像光。它不会发射辐射,也不会被捕捉。它只是无处不在,像是一种背景张力,推动着空间自身不断伸展。
过去二十多年,天文学界普遍认为暗能量的密度是恒定的,也就是说,宇宙会在暗能量的推动下永远膨胀下去,越扩越快,直至热寂。
可近两年,来自南半球的“暗能量巡天计划”(DES)和美国亚利桑那州的“暗能量光谱仪计划”(DESI)带来了新的观测结果。康奈尔大学的理论团队重新分析了这些数据,发现一个令人不安的趋势:暗能量的强度可能正在衰减。
这意味着,宇宙学常数或许并不是正值,而是一个非常小的负数。如果是这样,膨胀就不是永恒的,而只是暂时的阶段。暗能量终将失去主导地位,重力会重新取得优势。
届时,宇宙不再向外,而是向内。
研究团队在论文中提出了一个模型,他们假设暗能量并非恒定,而是由一种极轻的标量粒子构成。
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随着时间流逝,这种粒子的势能逐渐下降,使得暗能量的密度一点点减少。这个模型不仅解释了观测到的微弱异常,也能在数学上自洽地导出一个“有限寿命”的宇宙。
根据他们的计算,宇宙的“中年危机”将在大约一百一十亿年后到来。那时,膨胀达到顶点,星系之间的距离不再增加。接下来的两百亿年中,空间会慢慢收缩。
恒星熄灭,黑洞碰撞,时间的方向似乎被反转。一切物质最终将被压缩成一个炽热的极点,密度与温度无穷大。这个终点被称为“大坍缩”(Big Crunch)。
听起来像科幻小说的情节,但在理论物理的世界里,这样的结论并非无稽之谈。事实上,早在上世纪七十年代,就有科学家提出过类似设想,只不过当时的观测证据并不支持它。
直到如今,新一代望远镜的精确测量让旧理论再次被唤醒。
“暗能量”曾是解释宇宙加速膨胀的关键,如今,它或许也将成为宇宙收缩的开端。
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康奈尔大学的研究团队提醒,这一结论并非确定无疑。当前的数据虽然指向暗能量可能随时间衰减,但仍需更多证据来验证。
目前正在运行的DESI计划将在未来一年内继续采集上百万个星系的光谱数据,而欧洲空间局的“欧几里得太空望远镜”(Euclid)和美国NASA的“SPHEREx任务”也即将提供更大范围的观测样本。每一份数据,都是宇宙未来的投票。
如果未来的测量继续支持暗能量衰减模型,人类将不得不面对一个全新的宇宙图景。过去我们相信宇宙的命运是“热寂”——星系无限远离,温度趋于绝对零度,一切归于寂静。
而现在的模型则给出了另一种可能:宇宙的结局并非冻结,而是回归。
在热寂的宇宙中,一切将被稀释至虚无;而在大坍缩的宇宙中,一切将被压回到起点。两者都意味着终结,但后者却更像一种循环。
有人认为,这或许意味着宇宙是周期性的。
一次大爆炸,膨胀、演化、坍缩,再次爆炸。每一个宇宙的终点,都是下一个宇宙的起点。这样的想法虽然浪漫,但在物理学中也并非毫无根据。一些量子宇宙学模型,如“循环宇宙理论”和“共振膨胀模型”,都曾设想过这种宏大的往复过程。
对科学家而言,这些讨论不仅关乎宇宙的终点,更关乎时间本身。时间是否有方向?是否能“折回”?如果宇宙真的会坍缩,那么我们所理解的“过去”和“未来”是否还成立?
这些问题一旦被触及,便超出了物理的范畴,进入哲学的领域。
当人类第一次知道宇宙在膨胀时,那是一种震撼。它打破了几千年来“永恒不变”的信仰。而现在,我们或许又要经历一次认知的崩塌。原来宇宙也会老,也会死,也会被自己的引力吞没。
不过,从更大的尺度看,这或许并不悲观。生命有生老病死,恒星有诞生与熄灭,宇宙若也如此,倒更像一种自然的平衡。没有永恒的膨胀,也没有绝对的静止,一切都在呼吸。
在宇宙的时间尺度里,三百三十亿年只是一次轻微的起伏。我们这一代人能看到的星空,只是它长长呼吸中的一瞬。
而在那之后的亿万年中,新的星系会诞生,新的文明会抬头,新的观测者也许会再次问出同一个问题:宇宙从何而来,又将向何处去?
参考:
Hoang Nhan Luu et al, The lifespan of our universe, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). DOI: 10.1088/1475-7516/2025/09/055. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2506.24011
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