一口氣搞懂宇宙的最終命運
科學家如何預測宇宙的未來
我們都知道，目前關於宇宙未來的假說有很多，比如：大擠壓，大撕裂，熱寂等等。那為什麼會有這麼多假說，而科學家又是如何預言的呢？
實際上，這和天文學家這個職業有很大的關係，天文學家善於利用模型思想來解決問題，這是因為在天文學家能獲取到的信息很少很少，只能通過量變來引發質變。而研究宇宙的未來其實是利用標準宇宙模型
標準宇宙模型的建立經歷了數代科學家的努力，其中就包括愛因斯坦，哈勃，勒梅特，弗里德曼，伽莫夫，迪克等科學家。2019年諾貝爾物理學獎頒給的吉姆·皮布爾斯也為標準宇宙模型的建立付出了巨大的貢獻。
標準宇宙模型其實是建立在愛因斯坦的廣義相對論之上，以大爆炸理論為基礎的。而宇宙大爆炸又有三個核心的證據，它們分別是：
哈勃發現星系紅移現象宇宙微波背景輻射氦元素丰度正是這三個核心的證據，使得宇宙大爆炸被學術界廣泛接受。其中哈勃發的星系紅移現象是指星系正在遠離我們。
進一步研究，科學家發現這其實是也由於宇宙的空間在膨脹，而並非是星系自身在運動。
而宇宙微波背景輻射則是宇宙大爆炸的餘溫，在宇宙38萬歲時，它開始以電磁波的形式在宇宙中傳播，通過宇宙微波背景輻射，科學家可以得到許多關於宇宙的參數，比如：宇宙的年齡是137.98億歲，宇宙現在的已知物質含量是4.9%，暗物質的含量是26.8%，暗能量佔68.3%。哈勃常數是67.15。（這其實是一個衡量宇宙膨脹效應的常數，意思是距離每增加一百萬秒差距，也就是326萬光年，膨脹的速度就會增加67.15公里。）
這些參數都是前段時間歐航局發射的普朗克衛星觀測到的宇宙微波背景輻射所得到的的結果。那得到這些數據有什麼用呢？其實這些數據的用處可到了，但大多和我們這次要講的主題關係不大。不過，標準宇宙模型其實可以預言宇宙的未來。那到底是咋回事呢？
宇宙臨界密度
在我們的宇宙當中有兩股力量一直在相互博弈，一個是以已知物質和暗物質為主導的引力，一個是以暗能量為主導的斥力。在宇宙大爆炸之後一直持續到距今40多億年前，宇宙都是在減速膨脹，這時的宇宙是引力主導的。後來，暗能量佔據了主導，宇宙開始加速膨脹。
根據普朗克衛星最新的觀測顯示，宇宙在千分之六的精度上是平坦的。
在這個基礎上，我們可以利用標準宇宙模型去計算宇宙的密度。科學家發現，宇宙存在一個臨界密度p=0.9*10^-29（g/cm^3），這大概是個啥水平呢？就是一立方米中只有一個氫原子。這個時候宇宙就會趨於幾乎平衡，要麼靜止，要麼勻速膨脹。如果宇宙的實際密度大於臨界密度，那麼宇宙就會收縮，如果實際密度小於臨界密度，宇宙就會膨脹。
為了方便處理，科學家用到了一個比例參數Ω，它其實就是實際密度除以臨界密度。如果實際密度大於臨界密度，Ω＞1，如果實際密度小於等於臨界密度，Ω≤1。
於是，就會對應下面幾種情況，
在Ω＞1的情況下，宇宙就會發生收縮到一個點，也就是大擠壓假說。
當然，也有認認為大擠壓的能量很有可能引發又大爆炸，也就是大反彈假說。沿著這個思路，就有人提出，宇宙可能是周期性循環的，大爆炸之後再大收縮，再大爆炸再大收縮。
而Ω≤1時，宇宙一直膨脹下去，也就是大撕裂假說。最後宇宙中的物質都會被撕裂，連原子結構都沒辦法保住。
而在這種情況下，還可能會發生熱寂。意思是，宇宙最終處處的溫度都是相同的，不再有熱傳遞，這也就使得不會有任何信息的傳遞，宇宙走向一片死寂。
那最終會是哪一種假說成立呢？
客觀地說，我們並不知道，原因是未來宇宙會如何演化我們不得而知，但按照目前觀測到的數據來看，Ω是略小於1，也就是說，按照目前的觀測，宇宙的終局可能是大撕裂或者熱寂。
