在我們能看到的一切之外,宇宙仍在擴張。
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這是過去半個多世紀里最堅定的共識,人類幾乎已經習慣了這種想法:空間在伸展,星系在遠離,時間像一條單向的河,永遠向前流淌。
人們甚至從中獲得了一種安慰,仿佛宇宙的膨脹就是永恒的象征,它會一直延伸下去,直到無窮無盡。
但科學從來不以人類的浪漫為準則。
最近,康奈爾大學的理論物理學家團隊發表了一項令人震驚的研究,他們認為宇宙的膨脹可能并不會永遠持續。根據他們分析的最新暗能量觀測數據,宇宙的命運或許早已寫好。
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膨脹會在未來一百一十億年內逐漸停滯,然后緩緩反轉。再過兩百億年,所有空間將向內坍縮,恒星、行星、塵埃、乃至一切存在的時間與物質都將被壓縮成一個極點。那將是另一場“大爆炸”之前的“大坍縮”。
宇宙似乎并不打算一直擴張下去。它像是呼吸——吸氣與呼氣,膨脹與坍塌,輪回往復。
一個多世紀前,愛因斯坦在廣義相對論的方程中加入了一個符號,一個看似微不足道的數值,卻成為決定宇宙命運的關鍵。
這就是所謂的“宇宙學常數”。它最初被用來維持一個“靜態宇宙”,后來被他本人否定,稱之為“一生中最大的錯誤”。然而歷史開了個玩笑。
幾十年后,當天文學家通過哈勃觀測到宇宙的膨脹速度時,人們才發現,愛因斯坦當年的“錯誤”,竟然暗示了某種深刻的真相。
宇宙的膨脹并非簡單的慣性運動,而是被一種看不見的力量所驅動。
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那就是暗能量。它約占宇宙總能量的70%,卻幾乎無人能理解它是什么。它不像普通的物質,也不像光。它不會發射輻射,也不會被捕捉。它只是無處不在,像是一種背景張力,推動著空間自身不斷伸展。
過去二十多年,天文學界普遍認為暗能量的密度是恒定的,也就是說,宇宙會在暗能量的推動下永遠膨脹下去,越擴越快,直至熱寂。
可近兩年,來自南半球的“暗能量巡天計劃”(DES)和美國亞利桑那州的“暗能量光譜儀計劃”(DESI)帶來了新的觀測結果。康奈爾大學的理論團隊重新分析了這些數據,發現一個令人不安的趨勢:暗能量的強度可能正在衰減。
這意味著,宇宙學常數或許并不是正值,而是一個非常小的負數。如果是這樣,膨脹就不是永恒的,而只是暫時的階段。暗能量終將失去主導地位,重力會重新取得優勢。
屆時,宇宙不再向外,而是向內。
研究團隊在論文中提出了一個模型,他們假設暗能量并非恒定,而是由一種極輕的標量粒子構成。
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隨著時間流逝,這種粒子的勢能逐漸下降,使得暗能量的密度一點點減少。這個模型不僅解釋了觀測到的微弱異常,也能在數學上自洽地導出一個“有限壽命”的宇宙。
根據他們的計算,宇宙的“中年危機”將在大約一百一十億年后到來。那時,膨脹達到頂點,星系之間的距離不再增加。接下來的兩百億年中,空間會慢慢收縮。
恒星熄滅,黑洞碰撞,時間的方向似乎被反轉。一切物質最終將被壓縮成一個熾熱的極點,密度與溫度無窮大。這個終點被稱為“大坍縮”(Big Crunch)。
聽起來像科幻小說的情節,但在理論物理的世界里,這樣的結論并非無稽之談。事實上,早在上世紀七十年代,就有科學家提出過類似設想,只不過當時的觀測證據并不支持它。
直到如今,新一代望遠鏡的精確測量讓舊理論再次被喚醒。
“暗能量”曾是解釋宇宙加速膨脹的關鍵,如今,它或許也將成為宇宙收縮的開端。
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康奈爾大學的研究團隊提醒,這一結論并非確定無疑。當前的數據雖然指向暗能量可能隨時間衰減,但仍需更多證據來驗證。
目前正在運行的DESI計劃將在未來一年內繼續采集上百萬個星系的光譜數據,而歐洲空間局的“歐幾里得太空望遠鏡”(Euclid)和美國NASA的“SPHEREx任務”也即將提供更大范圍的觀測樣本。每一份數據,都是宇宙未來的投票。
如果未來的測量繼續支持暗能量衰減模型,人類將不得不面對一個全新的宇宙圖景。過去我們相信宇宙的命運是“熱寂”——星系無限遠離,溫度趨于絕對零度,一切歸于寂靜。
而現在的模型則給出了另一種可能:宇宙的結局并非凍結,而是回歸。
在熱寂的宇宙中,一切將被稀釋至虛無;而在大坍縮的宇宙中,一切將被壓回到起點。兩者都意味著終結,但后者卻更像一種循環。
有人認為,這或許意味著宇宙是周期性的。
一次大爆炸,膨脹、演化、坍縮,再次爆炸。每一個宇宙的終點,都是下一個宇宙的起點。這樣的想法雖然浪漫,但在物理學中也并非毫無根據。一些量子宇宙學模型,如“循環宇宙理論”和“共振膨脹模型”,都曾設想過這種宏大的往復過程。
對科學家而言,這些討論不僅關乎宇宙的終點,更關乎時間本身。時間是否有方向?是否能“折回”?如果宇宙真的會坍縮,那么我們所理解的“過去”和“未來”是否還成立?
這些問題一旦被觸及,便超出了物理的范疇,進入哲學的領域。
當人類第一次知道宇宙在膨脹時,那是一種震撼。它打破了幾千年來“永恒不變”的信仰。而現在,我們或許又要經歷一次認知的崩塌。原來宇宙也會老,也會死,也會被自己的引力吞沒。
不過,從更大的尺度看,這或許并不悲觀。生命有生老病死,恒星有誕生與熄滅,宇宙若也如此,倒更像一種自然的平衡。沒有永恒的膨脹,也沒有絕對的靜止,一切都在呼吸。
在宇宙的時間尺度里,三百三十億年只是一次輕微的起伏。我們這一代人能看到的星空,只是它長長呼吸中的一瞬。
而在那之后的億萬年中,新的星系會誕生,新的文明會抬頭,新的觀測者也許會再次問出同一個問題:宇宙從何而來,又將向何處去?
參考:
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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