我們仍然對它一無所知。
我們的宇宙大得出奇，怪異得讓人難以理解且神秘得令人抓狂。這如時間一樣古老的宇宙已經有138億年的歷史了，而且它還在不斷擴張。
另一方面，我們現代人類只存在了幾千年——是浩瀚宇宙年齡的極小一點。
設想宇宙的整個歷史被壓縮到一年裡，你就能形象地知道人類歷史是多麼地短暫。如果大爆炸標誌著這一年的開始——1月1日午夜12點，那麼現在這一刻則代表著一年的最後一秒。
直到一年的最後一天，也就是最後10分鐘，智人才剛剛出現，更準確地說，是在12月31日晚上11點52分。而就在4秒前，晚上11:59:56，基督誕生了!
整個人類歷史只不過是宇宙日曆上的幾秒鐘。
（這歸功於才華橫溢的卡爾·薩根對宇宙及其歷史的奇妙想像）。
那麼，我們對宇宙幾乎什麼也不知道就不足為奇了。我們對它一無所知，覺得它無足輕重所以視而不見，就像一隻螞蟻對待地球一樣，但我認為我們的情況要嚴重得多。
讓人覺得尷尬嗎?也許吧。讓人感到謙卑嗎?當然。令人興奮嗎?絕對的。
產生上述的感覺是為什麼呢？因為這意味著我們還有很多東西要發現，我們的旅程才剛剛開始，而這種認識也滿足了所有充滿好奇心的人。
我堅信這是最有趣的事實——我們面前的知識比我們已經積累的還要多，它也幫助我們認識到我們在宇宙中的位置，這就是為什麼我決定從這個事實開始我的回答。
蟲洞是時空結構中的捷徑。
圖解：推測性的蟲洞回聲可能會徹底改變天體物理學，圖源：resonance
下面的例子將讓你對這種被稱為蟲洞的有趣現象有一個大致的了解，而不必對其背後的物理和數學太深入。
思考下如果有一張紙，有點像下面的那張，上面畫了兩個點，分別標著A和B，那麼這兩點之間最短的路線是什麼？
憑直覺，人們可能會回答「一條直線」，雖然在二維空間中明顯是正確的答案，但我們仍然可以利用更高的維度找到一條更短、更有效的路徑。就像在我們的例子中，像演示那樣把這張紙摺疊起來。
簡而言之，這就是蟲洞。它們是宇宙中通過操縱時空結構連接兩點的秘密通道。這在理論上意味著，它們不僅允許你以「超光速」的速度在星系之間旅行，而且還可以把你送到不同的時間點，完成時間旅行。
但時空到底是什麼呢?它像蜘蛛網一般遍布整個宇宙。由於愛因斯坦在狹義相對論和廣義相對論方面的傑出工作，這幅挑戰牛頓物理學的宇宙新圖景極大地增強了我們對引力的理解。
例如，地球將這個四維網扭曲到一定程度，如下圖所示。而正是時空中的這種曲率導致了引力，使月球保持在軌道上。
這同樣適用於其他行星、恆星，以及宇宙中所有有質量的物質。
黑洞是密度極高的物體，它能使時空發生非常強烈的扭曲，以至於所有物體都落入其引力場中，即使是光也無法逃脫其吸引力。
但是蟲洞讓這一切更進一步：它們撕裂了時空的結構，在宇宙的兩個地方之間形成了一條隧道。這是一個簡化的可視化的蟲洞。
現在來討論蟲洞的問題。如果它們確實存在，它們很可能是亞原子。更不用說，蟲洞的內部有易揮發和不穩定的危險。建造一個足夠大、足夠穩定的飛船供人類通過是非常困難的，這需要一種叫做負能量的特殊成分。
你可能還記得2014年克里斯多福·諾蘭（Christopher Nolan）拍攝的精彩電影《星際穿越》中，庫珀在幾分鐘內飛入蟲洞前往另一個遙遠的星系。
圖解：星際穿越劇照，圖源：desktx
今天，我們仍然沒有足夠的知識和技術來實現這個夢想。但誰知道呢，也許有一天我們可以做到。
大爆炸之後，宇宙在不到十億分之一秒的時間內就擴大了許多倍。
儘管很難想像宇宙中的一切曾經都在一個點裡面，可足足2000億個星系，930億光年跨度的所有物質和能量，這一切都在一個無限熱、無限緻密的點裡面。
除此之外，什麼也沒有。但與我們日常語言中使用的「什麼也沒有」不同的是，這意味著沒有空白的空間、沒有時間。
而這個物理學家所說的奇點，由於一些尚不為人知的原因發生了爆炸，隨後宇宙在大爆炸中突然形成。這是宇宙演化過程中最重要的事件，但這之後發生的事情更令人難以理解。
圖解：大爆炸擴張，圖源：universetoday
爆炸之後，宇宙的膨脹便開始了。在它誕生的前10-34秒內大小翻了90倍，這是多麼短的時間啊！
這只是時間極小的一部分，以致我們很難想像宇宙在大爆炸之後膨脹的速度，但這種擴張的規模如何呢？畢竟它只有90倍——那是個小數目，不是嗎？
還記得我們之前用來演示蟲洞的那張紙嗎？我們再借用一下它，這次把它完全摺疊起來。現在，一張紙的平均厚度是0.1毫米。所以，只要摺疊一次，它的厚度就會達到0.2毫米。依舊感覺沒有那麼大的區別嗎？但是要等到你看到指數增長的魔力。
如果你把那張紙僅僅摺疊七次，它就會像一個128頁的筆記本一樣厚。這是簡單的數學，（2>4>8>16>32>64>128）。
現在把紙放在地上，總共摺疊23次。那麼你得往上看，因為它有1公裡厚，比杜拜的哈利法塔還高。
經過第42次摺疊，厚度將達到月球！
折了51次時，當紙碰到太陽的時候就開始燃燒了！
總共81次的摺疊會使這張紙的厚度大到幾乎無法放入仙女座星系！
最後是91次摺疊，那會把我們引向何方？深呼吸，自己看看吧。
圖解：室女超星系團（Virgo Supercluster）在可觀測宇宙中的位置，圖源：universetoday
這是室女超星系團，它有1.1億光年的直徑，包含了100多個星系團和星系團。這些星系群中的一個被稱為本星系群，而本星系群又包括銀河系和仙女座星系，以及大約50個其他星系。
這張紙現在更厚了，它有一億三千八百萬光年的寬度。
想像一下，從不到一毫米的厚度到一億三千八百萬光年的距離，只需要10-34秒！
這簡直是瘋了！宇宙是瘋狂的，我發誓，如果不是我對科學和數學的信任，我是絕不會相信這些的。
在我們的宇宙深處是一片虛無的海洋——一片被稱為巨洞的荒漠。
圖解：宇宙空間所包含的星系比預期的要少，具有諷刺意味的是，這使得光更難通過，圖源：universetoday
距離地球7億光年的地方曾經被認為是完全沒有任何物質的空間：那裡沒有恆星，沒有行星，沒有塵埃，什麼都沒有，而且沒有觀測到哪怕一個星系。這片空間被稱為巨洞，或牧夫巨洞。它是宇宙中被發現的最大的空洞，也因此得名。
這個巨洞的直徑是驚人的3.3億光年！這個近乎虛無的巨大球體是如此之大，以至於它的直徑實際上佔整個可觀測宇宙直徑的0.27%，這實在太可怕了！整個宇宙的四分之一對我們來說是個謎。宇宙很黑暗，大部分是空曠且非常寒冷的。毫無疑問，這個巨洞是太空中最恐怖也最詭異的地方。
直到1990年，科學家們才在牧夫巨洞中發現了第一個星系。今天，天文學家估計在巨洞中大約有60個星系，雖然60個星系明顯這裡不是什麼都沒有，但仍令科學家們感到困惑的是：這麼大的一片空間怎麼會只包含這麼少的物質。
我們的宇宙必須更古老才能允許如此巨大空洞的存在，考慮到物質均勻分布的情況，這片廣袤的區域應該能容納大約1萬個星系，而不是僅僅60個。
為了換個角度看待這些數字，我們可以考慮如下的情況：
這是我們美麗的星系——我們的家：銀河系。
銀河系直徑是10萬光年，簡單地說，光從地球到月球只需要1.3秒的時間，但是它需要以299792公裡/秒的驚人速度持續10萬年，才能從頭到尾穿過我們的星系！
現在，準備好被驚呆吧！不是一百條，也不是一千條，而是3300條銀河系彼此堆疊在一起，這個場景你能想像的到嗎？現在可以明白這一點：所有的3300個銀河系能恰好放在這個巨大直徑的空洞中！
記住，我們討論的是直徑……我們只考慮球面上的二維空間。
我真的在試著反抗，但是做不到，我無法阻止自己陷入哲學的深淵。
想像一下這60個星系是多麼地孤獨吧：在這個虛無的海洋中，每一個星系都漂浮在離它最近的鄰居數百萬光年之外；這些島宇宙中的每一個都被虛空所包圍，它們對現實的感知也已經被吞噬。（註：島宇宙，是19 世紀中葉由德國科學家洪堡提出的宇宙結構圖象，將宇宙比喻為大海，銀河系和其他類似天體系統則是海洋中的小島。）
如果一個外星文明現在真的就在太空中數十億行星中的一顆上面生活呢?如果他們試圖飛越自己的星系去探索宇宙，卻面臨著一個看似無限的黑暗，那他們該怎麼辦呢?
根據多年的研究，天文學家們已經得出結論：如果銀河系一直處於牧夫巨洞的中心，那麼在20世紀60年代前，我們就不可能知道其他星系的存在。
1924年，埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)通過望遠鏡窺視黑暗的天空很多年後，發表了他的發現。他的工作告訴我們：我們的星系只是眾多星系中的一個，我們竟然並不孤單。我們對宇宙的看法完全地、不可逆轉地且永遠改變了。
現在，假設在銀河系的某個行星上有另一個埃德溫· 哈勃在圍繞著這個大空洞進行觀測。他仰望天空，尋找星系邊界之外的恆星卻一無所獲，除了無盡的黑暗外什麼也看不見。他以及那個星球上的整個外星文明都會被觀測結果所誤導，會認為他們的星系不僅是宇宙的中心，而且是宇宙本身。
這些可憐的外星人比我們更驕傲，但他們會犯錯的！
而我們又錯了多少呢？我們總是渴望被重視，並且一直拒絕相信我們不是宇宙的中心，但由於技術和科學思維，我們的想法不斷被證明是錯誤的。但是，如果我們現在自以為了不起的科學技術被認定有過錯，給我們提供關於宇宙和我們在宇宙中的位置的不完整或錯誤的信號，那會怎樣呢？
這一定是一個人所能想到的最卑微的想法之一，這也讓你懷疑我們是否真的知道什麼。
外星文明可能正試圖接近我們，但也許為了人類的利益他們永遠也做不到。
1977年8月和9月，旅行者1號和旅行者2號分別由NASA（美國宇航局）發射升空前往探索太陽系，這兩艘宇宙飛船都攜帶了旅行者號的黃金記錄。我們的信息被儲存在上面，無論現在廣闊的空間裡有什麼，也不論是誰都可以使用上面的信息，我們希望這一黃金紀錄能持續幾十億年。
圖解：載有黃金記錄的金唱片，圖源：dy.163.com
該紀錄包括115張地球、人類、動物、植物和來自我們美麗星球的不同風景的照片，有一些巴赫、莫扎特和貝多芬的交響樂，還有55種表示問候的語言，以及美國前總統吉米·卡特的講話，內容如下:
「這是來自一個遙遠的小世界的禮物，是我們聲音、科學、圖像、音樂、思想和感情的象徵。我們試圖活過我們的時代，這樣我們才能走進你們的時代。」
旅行者金唱片是我們創造過最美麗、最富雄心、最浪漫的東西之一。此時此刻，它正漂浮在太陽系外的某個地方，徘徊在星際之間。
旅行者計劃並不是我們與外星生命交流的唯一嘗試。幾十年來，我們一直在把海量的無線電信號發向太空，希望得到「其他人」的回應。但與外星人取得聯繫，把他們拖到我們的小藍點上真的是個好主意嗎？一些科學家認為不是。
史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)直言不諱地談到了將宇宙中的注意力轉移到地球上的危險性：外星人可能不會像我們一樣熱衷於和來自不同世界的物種接觸。更令人不安的是，如果他們比我們更先進，甚至比我們先進得多，他們會認為我們不值得活下去；如果他們決定消滅我們，我們可能連自衛的能力都沒有。
根據卡爾達肖夫等級，宇宙中的文明可以根據它們所能獲得的能量和能夠利用的能量進行分類，這一等級確立了三種主要類型的文明：
類型Ⅰ，行星文明——能夠使用他們星球上所有可用的能量。
類型Ⅱ，恆星文明——足夠先進，可以利用最近恆星的全部能量。
類型Ⅲ，銀河文明——極其先進的，他們可以利用銀河系所有可用的能量。
但是人類在這個名單上排第幾位呢？
目前我們還沒開始呢，是0型文明——因為我們幾乎沒有能力使用我們星球上可用的能量，也沒有能力利用太陽落在我們身上的能量。
你覺得這些風車和巨型太陽能發電廠很酷嗎？
然後，看看這個。
圖解：藝術家對戴森球的概念。注意左邊的小月亮或行星，因為原料而遭到破壞。這張圖片被稱為盾牌世界建設，是由亞當伯恩所作。圖源：earthsky
這是戴森結構，它是由理論物理學家、數學家弗裡曼·戴森推廣的。這個可怕的巨型結構將囊括整個恆星，其大小是太陽的數千倍，以便吸收和儲存恆星的所有能量，然後把能量傳送到一個被Ⅱ型文明殖民的星球。
這就是當星系間發生接觸時，一個恆星文明必須展現的東西，由此想像一下Ⅲ型銀河文明將會取得怎樣的成就吧。
在星球大戰、銀河系戰爭或宇宙戰爭的情況下，地球人，也就是人類，將是可悲的，因為我們甚至沒有機會表明立場。在戰爭中我們唯一能舉起的旗幟可能就是白旗，所以，也許我們現在應該閉上嘴巴，再低調一段時間。
從原子到宇宙中最大的恆星，虛無是最常見的。
這是原子，它是宇宙中一切事物的基石，不論從最小的分子還是最大的恆星。你旁邊的椅子、你的手機和你自己的身體，宇宙中的一切不過是原子結合在一起而已。
在原子的中心我們發現原子核，而原子核又是由質子和中子組成的。繞著原子核旋轉——好吧，實際上不是繞著它轉，但我們不要講的太專業了——那些是電子。
雖然這幅簡單而廣泛使用的原子圖提供了原子結構的概貌，但它遠不夠精確。
圖解：原子內部結構圖。圖源：mooc.chaoxing
看到原子核和電子之間的空隙了嗎？實際上，這個空間的空缺大約佔原子大小的99.9999999% !這是荒謬的。原子幾乎完全是空的。換句話說，宇宙中所有的東西幾乎都是非物質的。
要知道這有多荒謬：比如說，假設原子核的大小是你的iPhone主屏幕上的按鈕——直徑小於1釐米，而原子的直徑是1公裡！這意味著你可以向任何方向走500米，並且你所看到99.999999%的空間都是空的。
(這些數字可能因原子的大小和電子的數目而不同)。
忘記數字吧，讓我們談談真實的、實際的、大的物體——我們能用肉眼看到的東西。
圖解：帝國大廈（Empire State Building），是竣工於1931年4月11日的高層建築物，是美國紐約的地標建築物之一。位於曼哈頓第五大道350號、西33街與西34街之間。它是保持世界最高建築地位最久的摩天大樓（1931-1972共41年）。圖源：you.ctrip
這是帝國大廈，高443米，有102層，重達36.5萬噸。
現在，如果我們把構成這座高樓的每個原子的所有空間都去掉，這就是它的結果。
是的，整個帝國大廈沒有了它的空間，雖然只是一粒米，但仍然有35萬噸的重量！
當有人告訴你「我感到空虛」時，實際上他們是對的。事實上，在某種程度上我們都是這樣：我們基本上都是空的，雖然有時是象徵性的，但字面上總是這樣的。
想像一下，如果把我們身體裡每個細胞的所有原子裡的全部空間都拿掉，那麼地球上所有的人口就能裝進一個蘋果裡！
僅僅一個蘋果，裡面就裝有75億人。
我們的宇宙大得超乎想像，但它也可能非常小，小到超出所有人的預期。
暗能量——我們還不了解的奧秘。還有暗物質，同樣令人困惑。
那是1929年，當全球經濟開始崩潰，整個世界陷入大蕭條時，埃德溫·哈勃選擇了一個不同的方向。他不停地仰望天空，向黑暗發問。那一年，當他窺視銀河系之外的東西時，他所觀察到的一切讓他和整個科學界都大吃一驚。
圖解：正在使用望遠鏡的哈勃。圖源： NPR
哈勃博士注意到，一個星系離地球越遠，它離地球的速度就越快，於是得出了宇宙正在加速膨脹的結論。這與天文學家對宇宙演化的所有想法都背道而馳。
埃德溫·哈勃再一次徹底改變了我們對宇宙的理解，這一次為大爆炸理論的誕生鋪平了道路，而這個理論主要是建立在加速膨脹的概念上。
在哈勃望遠鏡觀測之前，人們認為重力減緩了宇宙膨脹的速度。但事實證明，有一股更強大的力量推動星系遠離彼此，那是一種後來被稱為暗能量的排斥力，它佔整個宇宙的68%！
天文學家在研究星系形成過程中發現的另一個奇怪現象是它們的旋轉方式。根據牛頓的萬有引力定律，星系邊緣的恆星比靠近中心的恆星移動得更慢，但科學家的發現卻沒有顯示出這一點：遙遠的恆星與靠近中心的恆星在以相同的速度運動。
這對物理學的基本定律作出了挑戰——即牛頓引力定律和愛因斯坦相對論。
對這種運動唯一合理的解釋是：星系的質量比我們實際看到的要大得多。將星繫結合在一起的額外的不可視質量，就是所謂的暗物質。
暗物質既不發光也不反光，這就是它名字的來源。我們看不到它，但它的引力仍然影響著整個星系，引力透鏡效應是我們能夠證明這種神秘物質存在的唯一方法。
現在是令人不安的部分：暗能量和暗物質加起來佔宇宙能量質量的95%以上！其他的一切——所有發光的恆星，圍繞它們的行星、衛星和彗星，基本上所有我們能看到的東西，在宇宙中所佔的比例不到5%。
我再一次試著不讓自己陷入哲學的深淵只關注純粹的事實，但我做不到。如果宇宙的95%對我們來說完全是一個謎，在剩下的5%中大約99.99999%是空間，那麼所有東西都在哪裡呢？更重要的是，什麼是一切？
說真的，這是個玩笑嗎，還是某種騙局？我們的宇宙僅僅是一個表面嗎?或者它僅僅是一個預算有限的宇宙——它的大部分只是一片空白，其餘的對我們來說是隱藏的？
宇宙最終會消亡：要麼自行崩潰，要麼分崩離析，然後回到虛無。
沒有什麼是永恆不變的，甚至整個宇宙也是如此。它註定有一天會結束，但我們仍然不確定它結束的方式和時間，這可能是最後一個我們能解開的謎。
科學界對我們宇宙的起源有一個共識：這一切都始於大約138億年前的大爆炸，然而我們宇宙的最終命運至今仍然是一個讓科學家們爭論不休的話題。
這種不確定性背後的原因是需要大量的計算來預測宇宙的終結。我們需要考慮的一系列變量，其中大部分我們已有的基本知識：暗物質、暗能量、負能量、量子引力、黑洞、宇宙的形狀以及熱力學第二定律，他們都是同一場比賽的選手。
多年來，人們發展了許多理論來預測宇宙的命運。但是為了簡單起見，我將提到兩個最著名的理論，這兩個理論從根本上是對立的——大擠壓理論和大撕裂理論。
大擠壓理論認為：由於暗能量的存在，即使我們的宇宙在加速膨脹，最終重力還是會佔上風，並把宇宙變回它最初的模樣。
在量子力學的支持下，人們認為在不可預見的未來，宇宙的膨脹將開始減速，然後直至膨脹停止。此後，引力將在宇宙中將佔據主導地位。
隨著它們之間空間的收縮，星系的運動將會反轉，並開始彼此靠近，恆星的密度也會增大，當它們主宰宇宙時，一切都會變成黑洞。
這有點像回到了創世的那一刻，也就是大爆炸，只是隨著熵的增加，最後所有的東西都會掉進一個無限密度的洞裡。
這個密度大得難以想像的點與138億年前的宇宙完全是鏡像的存在——一個奇點。這樣的預測也產生了著名的大反衝理論，它表明在宇宙自身坍縮之後會再次爆炸，產生一個新的宇宙。
換句話說，我們宇宙的大擠壓的結局可能是下一次宇宙大爆炸的起點。
大擠壓理論是如何運作的
相反，大撕裂理論預測，我們的宇宙的膨脹只會隨著時間的推移而增加。暗能量將繼續推動星系遠離彼此，在它們之間創造更多的空間。但在非常遙遠的未來，這將帶來災難性的後果。
隨著星系彼此分離並飛得越來越遠，從理論上講，任何有智慧的物種都不可能觀察到它們家園星系之外的東西；行星也會偏離軌道，開始在黑暗的天空中漫無目的地遊蕩。因此，這些行星上的所有生物都會遭受嚴寒而死去。
甚至原子會被分解，亞原子粒子也會消散，而時空的結構，也就是我們宇宙的本質，它將會被撕裂，直到什麼也看不見。
最終，一切都將不復存在，時間和空間也會失去它們的意義，終極真理將會展現，宇宙將在寒冷中消亡。
新的宇宙粘性模型支持宇宙的「大撕裂」消亡
無論是大撕裂、大擠壓、大凍結、熱寂、偽真空還是宇宙正在消失的理論，根據一些宇宙學家的預測，這些變化可能需要50億年，也可能需要1000億年。
總而言之，宇宙時鐘的最後一秒即將到來。只有到那時，它才會被最終徹底宣告——整個宇宙的死亡時間。
作者: quora
FY: 秦正冰
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