宇宙将如何终结？

有些事物的结局极易预测：将球抛向空中，它终将落回地面；从跳板跃下，定会坠入泳池；用图钉戳破气球，气球必然爆裂。但要预测宇宙终结这样宏大而复杂的事件呢？这绝非易事。

自人类文明诞生之初，人们就一直在猜测 “万物终结” 的模样；数百年来，科学家也始终在追寻这个问题的答案。在漫长的探索过程中，他们提出了多种可能性。

“大撕裂”表明宇宙最终会将自身撕裂成碎片；“大坍缩”提出万物终将向内坍缩汇聚；“大冻结”则设想，宇宙会缓慢冷却，最终陷入一片黑暗。还有些观点认为，宇宙或许永远不会真正走向终结。

这些猜想听起来或许有些荒诞，但它们并非天马行空的幻想。它们的形成，依托于科学家对物理学的认知，以及对遥远恒星与星系的观测结果。

颇具讽刺意味的是，数百年的研究并未带来确切答案。恰恰相反，随着时间推移，科学家对宇宙命运的判断愈发不确定，甚至常常存在分歧。

“我认为目前所有猜想都无法定论。” 阿琼・戴伊（Arjun Dey）表示。也就是说，很难对现有任何一种观点抱有十足信心，但更多研究或许能揭开新的线索。戴伊是是位于亚利桑那州图森市的美国国家科学基金会 NOIRLab 的天文学家，他使用沙漠山顶上的望远镜（被称为暗能量光谱仪器，或 DESI）研究遥远的恒星和星系。

研究宇宙终结的问题，融合了科学、不确定性、好奇心与想象力。投身这一领域的研究者表示，这项工作既充满未知，又乐趣无穷。

凯蒂・麦克（Katie Mack）对此表示认同：“研究一个影响深远且极具趣味性的课题，本身就是种乐趣。” 麦克是加拿大安大略省滑铁卢市圆周理论物理研究所的天文学家，她撰写过一本关于宇宙命运的著作 ——《万物的终结（从天体物理学角度解读）》。她的研究借助数学与物理学，探索星系的形成与演变。

万物皆会分崩离析

夜空看似平静静止，但我们的宇宙始终处于运动之中。

卫星围绕行星运转，行星围绕恒星公转；恒星在庞大的星系中结伴移动，有些星系会发生碰撞，有些则以极快的速度彼此远离。

由于遥远星系发出的光需要漫长时间才能抵达地球，我们仰望星空时，实际上是在 “回望过去”—— 我们如今看到的天体运动，早已在遥远的过去发生。

要预测宇宙的未来，就必须弄清是什么力量让万物聚合，又是什么力量让它们分离。科学家对 “聚合之力” 的了解更为深入，那便是引力。

四百年前，物理学家艾萨克・牛顿（Isaac Newton）阐述了引力的作用规律：任何有质量的物体都会相互吸引，物体质量越大、距离越近，引力就越强。正是引力让人类不会脱离地球表面，让地球不会脱离太阳系。

如今，科学家仍在通过研究引力来预测宇宙的变化。引力定律能解释太阳系行星如何围绕太阳运转，但要让行星轨道保持稳定，它们的排列必须恰到好处：若行星运动速度过慢，或离太阳过近，就可能坠入太阳；若行星轨道过于靠近彼此，则可能发生碰撞。

牛顿曾在给友人的信中写道，他认为只有 “神力” 才能阻止这个脆弱的行星系统坍缩。

后来的诸多发现，进一步塑造了人类对宇宙命运的认知。

其中一项关键发现，是 1850 年提出的 “热力学第二定律”。该定律指出，能量会从较热的区域流向较冷的区域，而不会反向流动。比如，将温热的松饼放入冷却的保温盒，松饼的热量会传递到盒内空气中，直到松饼与空气温度一致 —— 热量绝不会从低温物体流向高温物体。

这一定律同样适用于 “无序性” 的变化。

以生鸡蛋为例，它的结构井然有序：蛋黄与蛋清清晰分离。但搅拌鸡蛋会让它从有序变为无序，而无论再怎么搅拌，都无法让搅散的鸡蛋恢复成蛋黄、蛋清分明的状态。类似地，你可以将蓝色与黄色颜料搅拌成绿色，但永远无法通过搅拌让绿色颜料重新分离出蓝、黄两色。

热力学第二定律的痕迹无处不在。科学家对此的解释是：事物处于无序、无结构状态的可能性，远大于处于有序状态的可能性。因此，任何系统都更有可能走向无序、混乱的结局。

1862 年，科学家开尔文勋爵（Lord Kelvin）提出，宇宙也应遵循这一定律。如今的宇宙仍存在一定秩序：恒星炽热，星际空间寒冷，恒星在星系中聚集。但最终，宇宙中的所有物质都会尽可能扩散，能量会彻底分散，万物温度将降至接近绝对零度（宇宙最低温度）。

而由于运动需要能量，届时一切都将停止运动，宇宙将陷入彻底、不可逆转的混乱。

“宇宙将进入终极静止状态。” 开尔文勋爵在著作中写道。这一猜想被称为 “宇宙热寂说”，也有人将其称为 “大冻结”。

当时，许多科学家反对开尔文的观点，他们认为宇宙会永远保持现状。

但事实证明，他们错了。

宇宙 “邻里” 的变迁

过去一个世纪，人类对宇宙的认知发生了彻底改变。

20 世纪 20 年代，两位科学家各自独立发现：宇宙正在不断膨胀。天主教神父乔治・勒梅特（Georges Lemaître）通过研究物理方程中的数学关系得出这一结论；天文学家埃德温・哈勃（Edwin Hubble）则通过望远镜观测证实了这一点。

哈勃通过望远镜观测到的许多 “光点”，实际上是一个个星系。无论朝哪个方向观测，他发现大多数星系都在远离地球 —— 而且星系距离地球越远，远离的速度就越快。这一现象表明，整个宇宙正在膨胀。

背后的原理可以这样理解：

试想宇宙是一个布满圆点的气球，每个圆点代表一个星系。当气球充气膨胀时，每个圆点都会远离其他所有圆点，且距离越远的圆点，彼此远离的速度就越快。

这意味着，宇宙并非静止不变，而是在不断扩张。科学家由此推断：宇宙在昨天一定比今天小，前天又比昨天更小；勒梅特进一步提出，在遥远的过去，宇宙必然起源于一个极小的状态。

如今，科学家将宇宙起源的那一刻称为 “大爆炸”—— 一个微小的 “奇点” 发生爆炸，开启了宇宙的演化历程。正因如此，勒梅特常被称为 “大爆炸理论之父”。

宇宙的终极命运：从大冻结到量子死亡的多元猜想

大爆炸理论虽被广泛认可，但仍有一个关键问题悬而未决：大爆炸发生前究竟是什么状态？它又是如何启动的？（不过科学家们仍在为此不懈探索。）

宇宙膨胀的现象与开尔文勋爵提出的 “大冻结” 猜想高度契合 —— 万物终将不断扩散。这一猜想至今仍颇具影响力，部分原因在于它与科学家当下观测到的宇宙现象相符。

按照 “大冻结” 的推演，在未来数万亿年间，恒星与行星会经历形成、衰亡与解体的过程：一些大质量恒星可能会爆炸形成黑洞，而黑洞最终会吞噬周围所有物质；再过漫长时间，黑洞也可能蒸发消失。最终，宇宙会变得无比庞大、寒冷且寂静，并永远维持这种状态。

“人们不喜欢‘热寂’的说法，本质上是因为它太令人沮丧了。” 麦克（Mack）说。但她并不为此担忧 —— 毕竟，这一切要在极其遥远的未来才会发生，整个缓慢衰亡的过程大约需要 10⁴⁰年。而仅在 50 亿年后，太阳就会膨胀到吞噬水星、金星，甚至可能包括地球。届时，人类要么已迁徙到其他星球，要么已进化成新物种，要么早已灭绝，根本无缘见证 “大冻结” 的降临。

挣脱引力：宇宙膨胀的意外加速

受大爆炸理论影响，到 20 世纪末，大多数科学家都推测宇宙处于膨胀状态，但他们认为这种膨胀就像抛向空中的球 —— 先向上运动，随后逐渐减速。同理，宇宙膨胀也应在引力的作用下逐渐放缓：毕竟，引力会将宇宙中的所有物质向内聚合，最终抵消大爆炸初期的膨胀力。

基于这一逻辑，宇宙的未来可能有三种走向：

1. 若膨胀速度放缓但永不停止，宇宙将是无限的；

2. 若膨胀逐渐停止，宇宙的大小将是有限的；

3. 若膨胀停止后反向收缩，宇宙将开始坍缩。

最后一种猜想既激动人心又令人恐惧：星系会相互碰撞，随后恒星与行星也会接踵碰撞，这些碰撞将像宇宙末日的壮丽烟花般燃烧，最终宇宙会在耀眼的光芒与毁灭中终结。物理学家将这种场景称为 “大坍缩”。

一些科学家提出，“大坍缩” 或许会引发新的大爆炸 —— 如此一来，整个宇宙将迎来 “重生”。或许我们的宇宙在过去已历经多次 “膨胀 - 坍缩” 循环，未来也将继续如此。

1998 年，科学家试图通过观测遥远恒星来测量宇宙膨胀的减速幅度，却意外发现他们的推测再次出错：宇宙膨胀不仅没有放缓，反而在加速。这就像把球抛向空中，它没有减速下落，反而加速冲向太空。

是什么力量在推动宇宙加速膨胀？一定存在某种力量让万物彼此远离。如今，科学家将这种未知力量称为 “暗能量”。

“它的作用几乎就像‘负引力’。” 戴伊（Dey）说，“这正是最神秘的地方。”

暗能量启示录：宇宙命运的关键变量

科学家对暗能量的了解仍十分有限，但可以确定的是，它在宇宙中占比极高 —— 约占宇宙总质量 - 能量的 70%。

“这太令人不安了，” 戴伊说，“我们完全不理解它。”

理解暗能量不仅对探究宇宙的起源与演化至关重要，更是预测宇宙终结方式的关键。

1. 若暗能量以恒定速率推动膨胀：大冻结仍是主流结局。星系与恒星将以稳定速度彼此远离，最终它们的光将无法抵达对方。即便地球未被太阳衰亡吞噬，人类也会看到夜空中的星辰逐渐黯淡，最终陷入彻底的黑暗。

2. 若暗能量加速膨胀：大撕裂可能降临。如果暗能量的推力不断增强，宇宙膨胀速度过快，现实的 “结构织物” 可能会像纸张一样被撕裂 —— 首先是星系解体，接着是恒星与行星分崩离析。这便是 “大撕裂”猜想的核心逻辑。

3. 若暗能量逐渐减弱：循环或坍缩的新可能。来自亚利桑那州 DESI 望远镜（暗能量光谱仪）的观测数据，为暗能量的变化提供了新线索。DESI 位于沙漠山顶的白色穹顶内。2024 年 4 月，研究人员公布了过去 110 亿年间宇宙膨胀的观测数据，意外发现暗能量可能在此期间逐渐减弱。

尽管 DESI 团队尚未证实这一结论，但自 2023 年初以来，他们通过研究超新星爆发、宇宙中的亮斑模式，以及作为 “宇宙诞生余晖” 的宇宙微波背景辐射，收集到了更多支持 “暗能量变化” 的证据。2024 年早些时候，DESI 团队报告称，所有观测数据都更符合 “暗能量处于变化中” 而非 “恒定不变” 的猜想。

“早期的暗能量是什么状态？” 戴伊提出疑问。如果暗能量确实在变化，那么宇宙可能经历过多次 “膨胀加速 - 减速” 的阶段：若暗能量未来大幅增强，“大撕裂” 的可能性会升高；若暗能量持续减弱，宇宙则可能走向 “大坍缩”。

普林斯顿大学天体物理学家保罗・斯坦哈特（Paul Steinhardt）则提出了另一种可能：暗能量的强度或许会随时间波动，导致宇宙在 “膨胀 - 坍缩” 中循环。数十年来，他一直在研究宇宙的过去与未来如何关联，甚至质疑科学家对当前宇宙状态及起源的认知可能存在偏差。

“宇宙可能原本就是无限的，” 斯坦哈特说，“它先收缩，然后‘反弹’—— 我们现在正处于反弹后的 140 亿年。”

这一猜想无需 “大爆炸” 作为起点。事实上，他并不认同大爆炸理论，因为它无法完全解释为何宇宙最遥远的区域会呈现如今的状态。他认为，若我们现在观测到的膨胀宇宙源于一次 “反弹”，“就不需要大爆炸了”。

更离奇的猜想：从量子死亡到多重宇宙

“宇宙循环膨胀与坍缩” 还不是最离奇的猜想。

例如，宇宙中某个角落可能突然出现一个 “虚无气泡”，它以光速扩张，直至吞噬一切 —— 圆周理论物理研究所的麦克将这种可能性称为 “量子死亡气泡”。她表示，这种情况发生的概率极低，但由于量子物理的诡异规则，我们无法完全排除它。

斯坦福大学物理学家安德烈・林德（Andrei Linde）则提出，我们所说的 “宇宙” 可能只是浩瀚 “宇宙群” 中的一个小区域。他的研究深刻影响了人类对宇宙的认知。

大多数科学家认为，宇宙诞生初期经历过一段 “暴胀期”—— 宇宙以极快的速度膨胀。但林德指出，这次暴胀可能催生了无数 “迷你宇宙”。

“随着整个‘足球’（即包含所有迷你宇宙的总宇宙）膨胀，” 林德说，“黑色区域会变得几乎无限大，生活在黑色区域的生物永远看不到白色区域。”

即便个别迷你宇宙经历膨胀、收缩或消失，整个总宇宙仍可能永恒存在。“宇宙的某些部分会终结，” 林德说，“同时另一些部分会‘重生’。” 或许某个区域消亡时，另一个区域正在诞生，但整体而言，宇宙从未停止存续。

遗憾的是，科学家目前尚无方法测量或验证这些关于 “总宇宙” 的猜想。“从某种程度上说，” 戴伊承认，“它们只是理论构想。”

猜想的意义：想象力驱动科学前行

思考宇宙的终极命运，让科学家得以自由探索各种离奇可能性，也暴露了当前理论的局限性。“这些理论受限于我们的想象力，” 斯坦哈特说，“而且，科学家能观测到某种现象，不代表他们能理解其背后的成因。”

但这些创造性思考并非徒劳。宇宙终结的问题，本质上与 “宇宙从何而来、向何而去” 这一宏大命题紧密相连。正是这个问题推动了诸多重大发现（如宇宙膨胀），也启发了新型望远镜、技术与理论的研发。

“这说明想象力在科学中多么重要，” 戴伊说，“我们对宇宙的认知已发生了翻天覆地的变化。”