宇宙將在220億年後毀滅暗能量決定宇宙生存

科技 04-17

自哈勃發現紅移效應後，宇宙正在不斷膨脹的觀點逐漸被科學家所認可，這種加速膨脹效應很大程度上主宰了當前人類對宇宙未來的認識。然而，宇宙在加速膨脹後將何去何從，這種加速度會不斷增大還是會出現減少，是否有某種能量在制約著這種膨脹效應，如果宇宙無休止地加速膨脹下去，必然導致宇宙「大蕭條」，也就是熵增，即無序度趨於極大值，整個宇宙將變成空蕩蕩的死寂。但是，目前最新的研究進一步指出：這種加速膨脹的速度可能會趨於一個極端，這種極端的後果將使得宇宙出現「大撕裂」。

宇宙以大撕裂作為最有的歸宿，始作俑者將是目前科學界依然對其無解的暗能量。有研究表明：暗能量具有一種極端的特性，隨著時間的推移，其密度隨著宇宙空間的膨脹而不斷增大，導致宇宙膨脹的加速度也越來越大，這種機理有別於傳統觀點上認為：隨著宇宙空間的膨脹，宇宙中的物質也會變得稀疏。暗能量是卻恰恰相反的，越是膨脹，其密度卻越大。隨著宇宙的膨脹，這些暗能量也不斷地「填充」宇宙空間，就像無中生有一樣，而其如何出現、是通過何種機制來維持這個密度還是未解之謎。

從目前的研究觀測進展來看，科學家估計暗能量已經佔到全宇宙的73%，只要宇宙加速膨脹的進程繼續下去，暗能量將越來越成為宇宙的主宰，其將主導宇宙演化的走向，並制約著宇宙中的一切。針對這個問題，科學家提出了一個解決方案：暗能量可能是宇宙時空結構的一種特殊的屬性。因此，隨著宇宙和時空的膨脹，暗能量的密度也隨著增加，但是總體上還能維持這個平衡。從這個角度出發，當然是個很理想的觀點，因為首先我們似乎找到了關於暗能量之謎的線索，其次如果將暗能量定性為不是一種能量，而是一種時空屬性，那我們的熱力學三大定律才能自洽，否則，在依據現有的熱力學定律，能量是不允許有這樣的行為方式。

還有一種研究觀點認為：宇宙的加速膨脹效應中，暗能量作為一種負壓功能而存在，這種負壓功能是在膨脹體制中產生的一種固有的內在的屬性。運用這種可以說近乎神秘的邏輯來推理神秘的暗能量，最新的研究觀測表明：宇宙的幾何結構有著明顯的平整度，而由此推算出暗能量壓力與暗能量密度的比值大約為1，更確切的說應該是-1,因為前者是負壓。這就是目前宇宙物理學家總結出來的關於暗能量的狀態方程。

而如果要根據此來討論宇宙的未來，有一種很簡單的辦法：那就是不去管暗能量是什麼，無論它是什麼，我們只需要知道它壓力與密度比永遠維持在-1就行了。但是，大多數的宇宙學家基本不會熱衷於這個觀點，對於宇宙的未來，這個-1的值佔有多大的地位?而如果經過推演，這個狀態方程的值不能維持在-1呢，這該如何解釋?或者說該會發生什麼情況?

目前宇宙學家歸納出暗能量三種可能的發展趨勢：隨著時間推移，密度下降;密度保持不變;密度逐漸增大，最後撕裂整個宇宙。而如果將暗能量僅僅是看成一個數學計算上的問題，那麼關於宇宙常數的問題就應該進一步審視。如果暗能量的密度隨著時間增加出現下降，也就是說其壓力和密度的比值達到-1/3，那麼目前宇宙的膨脹加速度將出現下降，宇宙膨脹的速率將放緩。另一方面，如果暗能量的的密度增加，也就是其壓力和密度的比值小於-1，到達-2或者-3，那麼宇宙將出現「幻能」，這個幻能是科學家虛構出來的一種能量，其代表著暗能量隨時空膨脹所產生的效應。

總之，隨著目前宇宙的加速膨脹、時空的擴大和延伸，暗能量的密度也在增加，這將可能導致幻能的增加，其將在有限的時間內使得宇宙無限地接近結束的邊緣，並最終導致宇宙大撕裂的發生。而在這個過程中，隨著宇宙的規模變成無限大，密度增加，所有的空間結構都不復存在，包括星系、系團乃至地球，都將變成一個個亞原子粒子。根據宇宙學家最新的計算結果，如果暗能量的壓力與密度的比值達到-1.5，宇宙在這個情況下只能維持220億年，而目前宇宙已經走過了137億年。

於此，北卡羅來納大學物理學家Frampton等人提出一個修改性的觀點，其認為暗能量的壓力與密度的比值會隨著時間的推移而不斷變化，但是從這個理論出發，宇宙仍然將出現大撕裂，只是這種撕裂效應會相對較小一些，而且宇宙的規模不會變成無限大。

而這個理論可能支持現有對宇宙演化的認識，即宇宙循環模型。這個模型認為，宇宙的演化歸結於熵的問題，循環理論主要強調宇宙是通過大爆炸產生的，並通過大緊縮結束。宇宙演化到最後失去所有的自由能，並由引力主導一切，出現宇宙大緊縮，所有的一切都將墜入黑洞中被撕裂。這就是宇宙小撕裂假說。這個假說允許出現重新開始的機會，但是這個情況下，宇宙要重新回歸秩序，產生新的恆星和星系需要相當漫長的過程。

宇宙將在220億年後毀滅暗能量決定宇宙生存