我們的宇宙將如何死去？

2020-09-13 星空天文

只有死神才能看到的終章。

銀心周邊區域，其間隱藏著一個超大質量黑洞。黑洞在遙遠未來的一段時期內，將成為宇宙中僅存的物質形態。NASA / JPL-Caltech / Judy Schmidt

短短幾十年前，人們還相信宇宙的膨脹會停止。人們相信宇宙中存在足夠多的物質，它們會阻止宇宙永遠膨脹下去，甚至開始收縮，再次成為一個密度無限大的奇點。還有人相信這一過程可以反覆進行，無限循環。

但1998年，兩組天文學家同時發現，宇宙中Ia型超新星和我們的距離實際上比理論預計的要遠，有一種不明力量正在推動它們加速遠離。

這種神秘的力量就是所謂的「暗能量」。要推動宇宙以我們今天所見之速度膨脹，暗能量在宇宙質能總和中的比例應該是69%左右，剩下只有31%是能夠產生引力抵禦宇宙膨脹的物質和暗物質。這意味著照此下去宇宙的膨脹不但永遠都不可能停下來，而且還會越來越快。

這會導致我們所知的宇宙在遙遠而無限的未來消亡。科學家稱之為「熱寂」。

但「熱寂」只是最終結局。在此之前很久，大約是距今幾萬億年之後，宇宙中星系之間就已經因為距離遙遠而互相看不到了。在距今100萬億年後，宇宙中的所有造星運動都將停止，我們習以為常的「恆星紀元」開始走向盡頭。

「恆星紀元」結束之後，是漫長的「衰落紀元」。在此紀元中，恆星將逐一熄滅，星系將失去光明。隨後，恆星的遺骸也將分崩離析，宇宙中僅存的物質都將被封印在黑洞之中。宇宙由此進入「黑洞紀元」。

但黑洞也不能永存，作為那時宇宙中唯一物質存在形態的它們也會消亡。根據霍金的理論，黑洞會緩慢地「蒸發」，釋放粒子並失去質量。最早失去蹤跡的一定是小型的恆星級黑洞；而在大約10¹⁰⁰年後，超大質量黑洞也將逐一消失。

「黑洞紀元」的結束，意味著「黑暗紀元」的到來。以我們今天有限的知識來推斷，「黑暗紀元」將會一直持續下去，直到永遠。根據熱力學第二定律，「黑暗紀元」到來後，宇宙中的所有能量都將消散，宇宙的溫度將無限接近絕對零度。而這就是「熱寂」。

我們無須害怕這一充滿了黑暗和絕望的未來，因為這只是根據當前有限的知識所作的一個推論，誰知道未來我們還會發現什麼？也因為在以萬億年計的時間尺度面前，人類的整段歷史，也不過是漫長宇宙寒冬中的微弱火花，轉瞬即逝。

參考來源
The Big Freeze: How the universe will die
https://astronomy.com/news/2020/09/the-big-freeze-how-the-universe-will-die

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