一切事物最終都要結(jié)束--但這是否包括宇宙本身？如果是這樣，如何結(jié)束？又是什么時(shí)候？也許很難想象一場(chǎng)大到足以影響整個(gè)存在的災(zāi)難，但物理學(xué)家們確實(shí)期待這一切在某個(gè)時(shí)刻結(jié)束--而且可能比我們想象的更快。以下是一些關(guān)于宇宙如何以及何時(shí)結(jié)束的主要假設(shè)。

為了弄清楚宇宙是如何結(jié)束的，物理學(xué)家們將目光投向了起點(diǎn)。大約138億年前，空間和時(shí)間從一個(gè)極其密集的奇點(diǎn)爆發(fā)出來(lái)，這一事件被稱為宇宙大爆炸（Big Bang）。宇宙從那一刻起迅速膨脹，物質(zhì)冷卻并凝結(jié)成星系以及它們所包含的所有恒星和行星。

但宇宙仍在膨脹，而且速度越來(lái)越快，這要?dú)w功于一種神秘的力量，科學(xué)家們稱之為 “暗能量”。正如這個(gè)名字所暗示的那樣，科學(xué)家們對(duì)這種力量的工作原理或?yàn)槭裁此鼘⒁磺惺挛锿齐x其他事物知之甚少，但它對(duì)宇宙的最終命運(yùn)有一些相當(dāng)重大的影響。其結(jié)果如何，取決于研究人員如何調(diào)整模型中的數(shù)字。

“大凍結(jié)”（The Big Freeze）

根據(jù)科學(xué)家們對(duì)宇宙演化的最佳模型，最可能出現(xiàn)的情況是所謂的“大凍結(jié)”。如果暗能量一直在加速宇宙的膨脹--而且計(jì)算表明它將如此--那么宇宙將面臨一個(gè)緩慢的死亡，這種死亡會(huì)持續(xù)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。這個(gè)深不可測(cè)的數(shù)字是一個(gè)1后面跟著100個(gè)0。

如果能在數(shù)十億年內(nèi)快進(jìn)地觀看一片天空，星星會(huì)開(kāi)始變紅，然后完全消逝。這是因?yàn)椴粩嗯蛎浀挠钪鏁?huì)將它們的光的波長(zhǎng)向光譜的紅色端延伸得越來(lái)越遠(yuǎn)，然后使眼睛完全看不到它們。

當(dāng)然，即使你看不到它們，遙遠(yuǎn)的恒星和星系仍然會(huì)存在--至少在幾萬(wàn)億年內(nèi)。但是一段時(shí)間后，膨脹會(huì)稀釋漂浮在太空中的塵埃和氣體，直到?jīng)]有足夠的物質(zhì)集中在任何一個(gè)區(qū)域來(lái)推動(dòng)新星的誕生。由于沒(méi)有更多的恒星誕生，恒星最終會(huì)燃燒殆盡，最后將死亡。

于是，宇宙的“衰退期”開(kāi)始了，從現(xiàn)在起大約100萬(wàn)億年。到這時(shí)，只有白矮星、中子星和黑洞存在，但這些也將逐漸消失--白矮星和一些中子星將慢慢冷卻成看不見(jiàn)的惰性黑矮星，而其他中子星將坍縮成黑洞。到了10 tredecillion（一個(gè)1后面有43個(gè)0），除了黑洞之外就沒(méi)有其他東西了。而且，即使這些黑洞也不是永恒的--正如霍金所預(yù)測(cè)的那樣，黑洞會(huì)慢慢釋放出輻射，直到最終蒸發(fā)。

在大約1古戈?duì)柲曛?，一旦所有的黑洞也消失了，宇宙就?huì)進(jìn)入它的最后時(shí)代--黑暗時(shí)代。光和物質(zhì)是遙遠(yuǎn)的記憶，剩下的松散粒子將過(guò)著最孤獨(dú)的生活，很少有機(jī)會(huì)在彼此的一光年內(nèi)呼嘯而過(guò)，更不用說(shuō)互動(dòng)了。而其他的事情將永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生，直到永遠(yuǎn)。

“大撕裂”（The Big Rip）

一個(gè)類似的情景導(dǎo)致了一個(gè)更戲劇性的死亡，而且要快得多。在這個(gè)模型中，暗能量不只是以穩(wěn)定的速度加速宇宙的膨脹，它還以指數(shù)形式加速，最終將現(xiàn)實(shí)的結(jié)構(gòu)撕裂--這種結(jié)局被稱為“大撕裂”。

我們所能看到的太空距離有一個(gè)物理極限，即使你有最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡。這個(gè)限制是由光速?zèng)Q定的--在某一點(diǎn)上，天體太遠(yuǎn)了，它們的光線沒(méi)有足夠的時(shí)間到達(dá)地球。這個(gè)區(qū)域被稱為可觀測(cè)的宇宙。

在“大撕裂”模型中，指數(shù)級(jí)加速的膨脹將越來(lái)越多的天體推到該邊界之外，這意味著可觀測(cè)的宇宙在不斷縮小。任何兩個(gè)距離超過(guò)這個(gè)邊界的天體，都不能再通過(guò)基本力，如引力或電磁力，來(lái)影響對(duì)方。

隨著這個(gè)距離的縮小，宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)將開(kāi)始崩潰--隨著引力的影響縮小，它將無(wú)法將星系團(tuán)固定在一起，它們將開(kāi)始瓦解。最終，同樣的情況將發(fā)生在星系本身，使恒星自行漂移。后來(lái)，宇宙事件視界將縮小到超出單個(gè)恒星系統(tǒng)的規(guī)模，這意味著行星將不再被束縛在它們圍繞恒星的軌道上。

在存在的最后幾分鐘，該事件視界將縮小到比分子的規(guī)模還要小，破壞了將物質(zhì)固定在一起的力量，粉碎了恒星、行星和它們上面的一切。最后，那些松散的原子本身將被逐個(gè)粒子撕碎。最后的受害者是時(shí)空結(jié)構(gòu)本身。

提出這個(gè)模型的科學(xué)家預(yù)測(cè)，如果它真的發(fā)生，宇宙大約還有220億年的壽命。不過(guò)值得慶幸的是，其他科學(xué)家認(rèn)為這種情況所涉及的參數(shù)并不現(xiàn)實(shí)，所以發(fā)生的可能性比本列表中的其他一些想法要小。

“大擠壓”（The Big Crunch）

也許宇宙將以完全相反的方式結(jié)束--它不是永遠(yuǎn)膨脹到虛無(wú)，而是改變方向，在所謂的“大擠壓”中自我坍塌。

在引力試圖將萬(wàn)物拉在一起和暗能量試圖將其推開(kāi)的宇宙“拉鋸戰(zhàn)”中，科學(xué)家們通常將他們的“籌碼”放在暗能量上，這將最終導(dǎo)致大凍結(jié)或大撕裂的結(jié)局。但我們不能完全將引力排除在外。

如果宇宙中的物質(zhì)密度足夠高，其引力可以克服膨脹，并引發(fā)收縮階段。當(dāng)宇宙再次收縮時(shí)，一切都將開(kāi)始向其他事物移動(dòng)。與我們目前的膨脹階段非常相似，當(dāng)時(shí)活著的人不會(huì)受到直接影響--至少在接近尾聲的時(shí)候。

星系團(tuán)將開(kāi)始合并，然后是星系本身，最終單個(gè)恒星將更有規(guī)律地碰撞。但真正的麻煩始于宇宙微波背景--大爆炸留下的宇宙背景輻射。隨著其光子向光譜的藍(lán)端轉(zhuǎn)移，這種輻射升溫，直到最后它變得比恒星還熱。這意味著恒星不能再向外輻射它們的熱量，并將繼續(xù)變得越來(lái)越熱，直到它們蒸發(fā)掉。

在最后幾分鐘里，宇宙的溫度會(huì)非常高，以至于原子本身都會(huì)散開(kāi)。他們不會(huì)有很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)?yè)?dān)心這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗麄儠?huì)被吸進(jìn)黑洞，而黑洞在不斷縮小的宇宙中所占的比例越來(lái)越大。

最終，宇宙的全部?jī)?nèi)容將被擠壓成一個(gè)不可能的微小空間--一個(gè)奇點(diǎn)，就像一個(gè)反向大爆炸。

不同的科學(xué)家對(duì)這個(gè)收縮階段可能開(kāi)始的時(shí)間給出了不同的估計(jì)。它可能還在幾十億年之后?；蛘?，根據(jù)最近的一項(xiàng)研究，從宇宙角度來(lái)說(shuō)，它可能很快就會(huì)到來(lái)，因?yàn)橛钪鎻默F(xiàn)在起大約1億年后會(huì)逆轉(zhuǎn)。在該模型中，收縮階段將需要大約10億年，然后我們才會(huì)回到那個(gè)奇點(diǎn)。

“大反彈”（The Big Bounce）

但這可能不是終點(diǎn)。上述假設(shè)的一個(gè)變體表明，在宇宙坍縮成一個(gè)無(wú)限密集的奇點(diǎn)之前，它被量子過(guò)程所拯救，并再次扭轉(zhuǎn)方向，開(kāi)始一個(gè)新的擴(kuò)張期，這實(shí)際上是一個(gè)全新的宇宙的另一次大爆炸。這個(gè)模型被稱為 “大反彈”。

雖然這聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)太方便了，但這個(gè)想法的支持者說(shuō)，在量子物理學(xué)的世界里有一些先例--畢竟，隨著宇宙向奇點(diǎn)縮小，它變得如此之小，以至于量子規(guī)則取代了我們熟悉的大規(guī)模經(jīng)典物理學(xué)。

在這一點(diǎn)上，量子隧道可以發(fā)生，粒子可以克服障礙，而從各方面來(lái)看，它們不應(yīng)該有足夠的能量來(lái)通過(guò)。這推動(dòng)了像放射性衰變這樣的過(guò)程，根據(jù)最近的一項(xiàng)研究，這也可能允許一個(gè)收縮的宇宙 “逃脫”完全坍縮的命運(yùn)，并再次開(kāi)始膨脹。

耐人尋味的是，對(duì)大反彈的支持產(chǎn)生于另一個(gè)叫做圈量子引力論的理論，該理論是作為一種用量子力學(xué)解釋引力的方式而產(chǎn)生的。

“大反彈”假說(shuō)的有趣含義是，我們可能處于一個(gè)永無(wú)止境的宇宙創(chuàng)造和毀滅鏈的中間。

The Big Slurp

這份名單上的最后一種末日情景可能是最令人不安的，因?yàn)樗赡芤呀?jīng)在向我們襲來(lái)，而我們?cè)谒u來(lái)之前不會(huì)知道。這就是所謂的“偽真空衰變”或者更通俗地說(shuō)，是The Big Slurp。

這是一條物理學(xué)定律，一個(gè)系統(tǒng)會(huì)自然地試圖變得穩(wěn)定。為了做到這一點(diǎn)，它從一個(gè)高能量的狀態(tài)移動(dòng)到一個(gè)低能量的狀態(tài)，直到它穩(wěn)定到其可能的最低能量狀態(tài)。對(duì)于量子場(chǎng)，這被稱為其真空狀態(tài)。

人們認(rèn)為，所有已知的量子場(chǎng)都處于其穩(wěn)定的真空狀態(tài)--除了一個(gè)：希格斯場(chǎng)。它似乎處于一種偽真空狀態(tài)，這意味著它目前看起來(lái)很穩(wěn)定，但被預(yù)測(cè)為不處于其最低能量狀態(tài)。但這可能會(huì)毫無(wú)征兆地改變。從字面上看，任何一秒鐘，希格斯場(chǎng)都可能突然滑入一個(gè)較低的能量狀態(tài)，在這一過(guò)程中，宇宙的一大塊（如果不是全部）都會(huì)被摧毀。

所需要的只是空間中的一個(gè)小點(diǎn)坍縮到這種低能量狀態(tài)，這將使一個(gè)真空衰變的氣泡以光速向外擴(kuò)張。移動(dòng)速度如此之快，我們甚至無(wú)法看到它的到來(lái)。一旦我們進(jìn)入這個(gè)氣泡會(huì)發(fā)生什么？沒(méi)有人真正確定，但它可能會(huì)改寫自然規(guī)律。在這些新的物理學(xué)下，有可能出現(xiàn)生命 - 但宇宙可能完全不同，我們甚至無(wú)法想象。最壞的情況是，所有物質(zhì)都被摧毀。

如果有好消息可尋，那就是這個(gè)想法有很多不確定性。一些模型預(yù)測(cè)，偽真空衰變?cè)谠S多億年內(nèi)還不可能發(fā)生，或者說(shuō)它完全不可能發(fā)生。其他人則認(rèn)為，它現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)發(fā)生了，表明我們目前的宇宙可能實(shí)際上是泡沫內(nèi)的奇怪的新物理學(xué)。

希格斯場(chǎng)也可能比人們給它的評(píng)價(jià)更穩(wěn)定。畢竟，它只是在最近才隨著希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)而被證實(shí)，所以還有很多東西需要通過(guò)進(jìn)一步研究來(lái)學(xué)習(xí)。