200亿年后这个宇宙会破碎吗？要悲观还为时过早？

9月2日(星期二) 7:25发布

大离合器的示意图( Credit: ESO & M. Kornmesser/从原始图像修剪旋转)

我们的宇宙大约始于138亿年前，会有终结吗？如果有的话，那是什么时候呢？暗能量在变弱吗？使宇宙膨胀的不可思议力量的最新情况现在的主流说法一般都是这样的:一方面物质的密度无限变薄，另一方面宇宙本身却永远持续膨胀，因此宇宙本身没有尽头。但是，多诺斯替国际物理中心的Hoang Nhan Luu等研究小组发表了根据最新的观测结果推算的结果，这个宇宙的寿命约为333亿年，从现在开始约195亿年后将迎来破碎为一点的“大离合器”的研究结果。但是，现阶段对未来感到悲观还为时过早，正如字面所示杞忧也有可能以结束。因为从现状来看，这个研究的基础数值有很大的幅度，所以达到大崩溃的结论也不是决定性的。要想清楚地知道我们宇宙的命运，还要等一段时间吧。

宇宙全部毁灭的“大危机”是古老的说法吗？

整个宇宙的命运，根据膨胀力和收缩力的平衡，主要分为三部分。其中整个宇宙转为收缩的“大危机”，现在被认为不会在我们的宇宙中发生。 ( Credit :彩惠)

众所周知，我们的宇宙绝对不是一成不变的存在，而是在不断膨胀。如果逆转这种膨胀，那么宇宙大约在138亿年前就从一点开始了。这作为“大爆炸”宇宙论而闻名。那么，这个宇宙的膨胀今后会怎么样呢？直到大约30年前，科学家还只知道宇宙膨胀的作用力是重力，所以他们预计宇宙的膨胀速度只会逐渐减速(※1 )。在这种情况下，可以考虑宇宙的膨胀停止，或者转为收缩两种命运。其中，据预测，转为收缩的宇宙，会像大爆炸的逆转一样被压坏在一点上。这被称为“大危机”，被列为宇宙终结的方式之一(※2 )。 ※1…理论表明，除了力以外，宇宙的曲率(宇宙的“形状” )也能加速、减速膨胀速度。但是我们知道宇宙的曲率小得无法测量，影响度几乎为零。 ※2…大离合器后，再次反转的“大反弹”由于也有宇宙论预测，也有人认为宇宙本身不会迎来终结，但这次将重点放在“我们现在所在的宇宙”上进行讨论。

暗能量具有加速宇宙膨胀的力量，虽然它的性质和真面目几乎不太清楚，但我们知道它是即使宇宙膨胀也不会减弱的力量。 ( Credit :彩惠)

然而到了1998年，观测显示宇宙的膨胀不但没有减速，反而从中途开始加速。为了解释这种现象，我们必须假设作用在比重力强得多且与重力相反方向上的力的存在。作为这种力量的来源，被提出的是“暗能量(暗能量)”。这次解说所需的要点如下。此前，暗能量产生的力的强度在膨胀的宇宙中预测即使变强也不会减弱。这是因为宇宙的膨胀会增加暗能量的总量，增强整个宇宙中暗能量产生的力量。在这种情况下，宇宙的膨胀将永远持续下去，并随着时间加速。另一方面，宇宙中物质之间的距离扩大，无限变薄，最终形成了宇宙。物质的最终命运有各种各样的说法，但一般预测“1之后经过100个0左右的年数，就会变成不会发生进一步变化的宇宙”。在这种情况下，宇宙的内容有时间上的结束，叫做宇宙存在本身可以捕捉到没有尽头。无论如何，自从发现宇宙加速膨胀后，称为大离合器终结他一直被当作一个古老的假设，不会出现在宇宙物理学的主要议题上。

现在宇宙还剩195亿年？

但是这次，多诺斯蒂安国际物理中心的Hoang Nhan Luu等人研究小组发表了一项研究结果，本应是古老假说的大危机可能会复活。成为该项研究的基础的是2025年3月发表的“暗能量分光装置( DESI； dark energy spectroscopic instrument )”的观测结果。 DESI详细观测宇宙银河的分布，根据其分布结构推测暗能量的强度。根据DESI的观测结果，暗示了现在宇宙的暗能量的强度，与约45亿年前(宇宙诞生约93亿年后)相比，减弱了约10%。也就是说，传统的认为暗能量永远不会减弱的想法实际上可能是错误的。 Luu等人根据这个DESI的结果，发表了构筑说明暗能量变弱的理论和预测宇宙命运的两份预印。特别是，提到宇宙命运的第二份预印是非常有趣的内容。此外，这第二份预印本在撰写本文时已获得批准，刊登在经过审核的学术期刊《期刊杂志和辅助资料》上。

宇宙大小随时间变化的图表(实线曲线a )。左端是宇宙现在的年龄，曲线a成为零是距今约195亿年的事情。

Luu等人认为，如果将DESI的观测结果和暗能量变弱的理论背景相结合，暗能量的强度今后也会不断变弱。如果继续这样下去，宇宙的膨胀速度不仅会减速，总有一天会收缩吧。 Luu等人预计，从现在开始到约110亿年后(宇宙诞生约248亿年后)，我们的宇宙将持续膨胀。此时，宇宙的大小将扩大到现在的约1.69倍(直径约1兆5700亿光年)。 Luu等人预计，此后的宇宙将迅速收缩，距今约195亿年后(宇宙诞生约333亿年后)迎来大危机。也就是说，我们的宇宙有可能全部结束，而且那个时期可能出乎意料地早。

担心灭亡还为时尚早

尽管如此，现在担心200亿年后的毁灭还太早了。虽然最近也有人类能否平安地迎来22世纪的问题，但Luu等人出示的这本“启示录”还不能说是决定事项，正如字面所示杞忧因为有可能以结束。确实，DESI的观测结果精度很高，是“暗能量在一点点减弱”的准确度最高的证据。但是，其确实度在这个研究领域还没有达到可以说是确定的水平，被推翻的余地也很大(※3 )。因此，对于我们的宇宙是否会迎来大离合器，Luu等人承认不确定。 ※3…用标准偏差来说，至少需要满足5σ。但是，2025年3月的DESI结果停留在2.8~4.2σ。无论如何，这个未来预测是正确的还是不正确的，将在今后的研究中决定。以DESI为首的几个观测项目被用于正确探索暗能量的性质。通过今后几年的观测，将会更加了解暗能量的性质，而且，也许还能清楚地知道这个宇宙是否会迎来大危机。参考文献来源Hoang nhaluu，Yu-cheng Qiu & s.- h.Henry tye .“the lifespan of our universe”. ( arxiv ) Hoang nhaluu， Yu-cheng Qiu & s.- h.Henry tye.” dynamical dark energy from an ultralite axion “.( arxiv ) mark Thompson.” if dark energy is dis . ( Universe Today )

彩惠理/ sorae编辑部

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