艺术家对宇宙大爆炸几亿年后早期宇宙恒星形成的印象
发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究表明 ， 经过近 138 亿年的不间断膨胀后 ， 宇宙可能很快就会停滞不前 ， 然后慢慢开始收缩 。
在这篇新论文中 ， 三位科学家试图根据过去对宇宙膨胀的观察来模拟暗能量的性质——一种似乎导致宇宙膨胀得更快的神秘力量 。 在团队的模型中 ， 暗能量不是自然的恒定力量 ， 而是一种叫做精华的实体 ， 会随着时间的推移而衰减 。
研究人员发现 ， 尽管宇宙的膨胀已经加速了数十亿年 ， 但暗能量的排斥力可能正在减弱 。 根据他们的模型 ， 宇宙的加速可能会在接下来的 6500 万年内迅速结束——然后 ， 在 1 亿年内 ， 宇宙可能会完全停止膨胀 ， 相反 ， 它可能会进入一个缓慢收缩的时代 ， 从数十亿年结束现在随着时间和空间的死亡——或者也许是重生 。
时光倒流 6500 万年 ， 那时希克苏鲁伯小行星撞击地球并消灭了恐龙 ， 在宇宙尺度上 ， 6500万年非常短 。
然而 ， 由于该模型仅依赖于过去对膨胀的观察——而且因为宇宙中暗能量的当前性质是如此神秘——本文中的预测目前无法验证 。 目前 ， 它们只能保留理论 。
虚空的能量自 1990 年代以来 ， 科学家们了解到宇宙的膨胀正在加速；星系之间的空间现在比数十亿年前扩大得更快 。 科学家们将这种加速暗能量的神秘来源命名为——一种似乎与重力相反的隐形实体 ， 它将宇宙中最巨大的物体推得更远 ， 而不是把它们拉在一起 。
尽管暗能量约占宇宙总质量能量的 70% ， 但它的性质仍然是个谜 。 爱因斯坦提出的一个流行理论是 ， 暗能量是一个宇宙常数——一种编织到时空结构中的不变的能量形式 。 如果是这样 ， 并且暗能量施加的力永远不会改变 ， 那么宇宙应该永远继续膨胀（和加速） 。
然而 ， 一个相互竞争的理论表明 ， 为了适应过去宇宙膨胀的观测 ， 暗能量不需要保持不变 。 相反 ， 暗能量可能是一种被称为精髓的东西——一种随时间变化的动态场 。（斯坦哈特是在1998 年《物理评论快报》杂志上的一篇论文中提出这一想法的三位科学家之一 。 ）
与宇宙常数不同 ， 精华可以是排斥的或有吸引力的 ， 这取决于它在给定时间的动能和势能的比率 。 早期宇宙 ， 精华是吸引人的 ， 宇宙膨胀是减速的；后来——也许大约在 100 亿年前 ， 斯坦哈特提出——宇宙中物质和能量的平衡发生了变化 ， 本质变得排斥 ， 加速了宇宙膨胀 。
暗能量之死在他们的研究中 ， 预测了精华的特性在接下来的数十亿年中会发生怎样的变化 。 为了做到这一点 ， 该团队创建了一个精髓的物理模型 ， 随着时间的推移显示出它的吸引力和排斥力 ， 以适应过去对宇宙膨胀的观察 。 一旦团队的模型能够可靠地再现宇宙的膨胀历史 ， 他们就会将预测扩展到未来 。
“令他们惊讶的是 ， 他们模型中的暗能量会随着时间的推移而衰减 ， ” ， “它的力量会减弱 。 如果它以某种方式减弱 ， 那么最终暗能量的反引力特性就会消失 ， 它会转变回更像普通物质的东西 。 ”
根据该团队的模型 ， 暗能量的排斥力可能正处于数百万年前可能开始的快速下降之中 。
在这种情况下 ， 宇宙的加速膨胀今天已经在放缓 。 很快 ， 也许在大约 6500 万年内 ， 这种加速可能会完全停止——然后 ， 在从现在开始的短短 1 亿年内 ， 暗能量可能再次变得有吸引力 ， 导致整个宇宙开始收缩 。 换句话说 ， 经过近 140 亿年的增长 ， 空间可能会开始缩小 。
最初 ， 宇宙的收缩会非常缓慢 ， 以至于任何还活着的地球上的假设人类甚至都不会注意到变化 。 根据该团队的模型 ， 宇宙需要数十亿年的缓慢收缩才能达到今天大小的一半 。
宇宙的尽头？从那里开始 ， 可能会发生两种情况之一 。 要么宇宙收缩 ， 直到它在一次大的“紧缩”中自我坍缩 ， 结束我们所知道的时空——或者 ， 宇宙收缩到足以恢复到与其原始条件相似的状态 ， 以及另一个大爆炸——或者一个大的“反弹”——发生了 ， 从旧宇宙的灰烬中创造了一个新的宇宙 。
在第二种情况下 ， 宇宙遵循膨胀和收缩、挤压和反弹的循环模式 ， 不断地坍缩和重塑 。 如果这是真的 ， 那么我们当前的宇宙可能不是第一个或唯一一个宇宙 ， 而只是在我们之前膨胀和收缩的无限系列宇宙中的最新一个 ， 斯坦哈特说 。 而这一切都取决于暗能量的多变本质 。
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