宇宙的最终的命运是什么？

方云万里 今天

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关于宇宙的最终命运，我们要从宇宙的整体去思考，要知道宇宙包含了时间、空间、物质、能量等等。按照目前主流的观点，宇宙诞生于一次大爆炸。

大爆炸之初，宇宙处于极其高温的状态，后来逐渐出现了物质粒子，也就是说我们熟悉的夸克，电子等轻子，然后是质子，中子等重子。到了宇宙38万岁的时候，宇宙冷却到可以形成原子结构。不过，这里要强调一点，那就是宇宙大爆炸的整个过程，包括宇宙早期的发展，宇宙的空间一直都在剧烈的膨胀。尤其是在暴胀时期，如果我们把宇宙看成是一粒沙子，它大概膨胀到了可观测宇宙那么大（直径930亿光年），然后再把它看成是一粒沙子，再膨胀到可观测光宇宙那么大，一共加倍了100次（2^100），膨胀到了原来的10^30倍。

当物质粒子形成之后，宇宙开始进入到了物质主导的时代，物质的引力成为一个非常重要的因素。于是，宇宙的膨胀速度在引力的作用下开始变慢，呈现出了减速膨胀的效果。（补充一点，这里的引力，不仅仅是我们可观测物质的引力，实际上暗物质贡献得更多。）

但实际上，宇宙当中还存在着一种我们观测不到的东西，我们管这个叫做暗能量。我们可以把它理解成真空能量（实际上，这也是暗能量的另外一个名字）。从这个名字，我们大概也能清楚暗能量和真空有关，而它对宇宙的作用效果是和引力正好相反，是一种斥力。

起初，由于宇宙空间太小，暗能量并不占据主导，而引力是主导，所以宇宙开始减速膨胀。后来，在距今45亿年前，宇宙膨胀到一定的程度，暗能量开始占据了主导。于是，斥力大于引力，宇宙开始加速膨胀。

当然，这确实是有观测证据作为支撑的，1998年两个科学小组分别独立观测了Ia型超新星，得到了宇宙正在加速膨胀的结果，并且在2011年获得了诺贝尔物理学奖。

所以，从这里，我们可以得出一个结论，宇宙的未来大概率是和引力、斥力有关。本质上是物质和暗物质的总量与暗能量相比较，谁更多。目前来看，暗能量是妥妥的老大，因此才会有加速膨胀的结果。

不过这个比例并不是固定不变的，它会如何变化，可能还需要科学家进一步对暗物质和暗能量进行研究才能搞清楚。那我们如何知道宇宙的未来呢？

实际上，这里就要用到一个宇宙平均密度的理论，根据最新的观测结果，我们可以得到宇宙在大尺度上是不弯曲的，是平坦的，也就是下图中第二种情况。

于是，我们就可以得到一个宇宙的密度公式，当一个以物质为主的宇宙几乎不膨胀或者膨胀速度微乎其微时，这个公式得到的宇宙临界密度，数值是0.9*10^(-29)g/cm^3，这相当于一立方米当中只有一个氢原子的水平。

宇宙的终极命运

我们把测得的宇宙平局密度和这个临界密度做一个比值，这个比值用符号Ω。于是，就可以得到这么两个结果：

如果Ω>1，那么宇宙就终局就极有可能是大挤压，说白了就是引力占据了主导，宇宙先是减速膨胀，到膨胀速度为零，然后开始加速收缩。

当然也有人认为，由于大挤压的能量特别大，足以促发宇宙第二次大爆炸，于是提出了大反弹假说。有了大反弹假说，我们也就很容易想到，是不是宇宙就是在循环往复的，膨胀，收缩，大爆炸，膨胀，收缩这样循环，周期性运动。

但是在这种情况下，至少在我们如今的宇宙，如果到那时还存在生物的话，都会在大挤压的过程中，其实就是一个急剧升温的过程，这些生物要么被热死，要么被烫死，最后被挤成一个点。

如果Ω≤1，那宇宙的结局就是大撕裂，说白了就是斥力为主导，宇宙肆意地膨胀下去，最后星系都被撕裂了，然后是恒星，行星，最后分子，原子，原子核……

这种情况是正好与大挤压相反的，是一种冷死亡的过程，意味着温度会一直下降下去。除了大撕裂，根据热力学第二定律，也就是熵增定律，还提出了热寂说。这个热寂说也是在宇宙膨胀为主导的情况下成立的。具体来说就是，宇宙如果继续下去，终局很可能是处于热平衡状态，意思是宇宙中处处温度都是一样的高地，那么也就不会存在热传递，也就没有信息传递，宇宙陷入一片死寂。

具体是哪一款，我们现在还没有办法确定，按照目前的观测结果是Ω≤1的情况，也就是大撕裂和热寂的这款。但实际上这仅仅是目前的观测和理论得到的结果，大概率上说，我们可能需要更多的数据以及对暗物质和能量能有更深入的了解，才有可能对宇宙的终局有更深刻的理解。