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最终是“热死”还是“冷死”？终结之后又是什么？ 下面我们来了解下，看科学家们是怎么解释的。 既然说到宇宙的终极话题，那就不得不提到一个字母（希腊字母），“Ω（欧米伽）”，这个字母被科学家称之为宇宙的终极常数。其实，欧米伽并没有那么什么，它仅仅是一个简单的分数，分子为宇宙的实际密度，分母为临界密度，即Ω＝ρ/ρc。因此，Ω值的大小将会告诉我们究竟宇宙是会坍缩（Ω>1），还是会膨胀（Ω<1）。
先从暗物质、辐射以及宇宙学常数说起 对于确认宇宙中到底存在多少可见物质，如今我们已经比较有把握。望远镜已经无比强大，能观测到接近130亿光年以外的星系，而且我们可以推测出各种密度，从而对可见物质的量有一个很好的把握。平均，宇宙中大概每5立方米的空间中才有1个氢原子，仅为临界密度的4％。 然而，宇宙中很大一部分似乎是由暗物质所构成的。自20世纪70年代以来，越来越多的证据表明每个星系周围都围绕着一个暗物质圈。远离星系核心的恒星的运行速度与接近核心的恒星运行速度相接近；如果我们所看到的就是星系的全部质量的话，核心聚集的物质显然要比外围的多，因而那里的运行速度应该更快。从万有引力作用的角度来看，我们受到的引力作用不仅来自于我们所见到的物质。星系中的质量要比仅仅根据可见物质计算出来的数值要大。 对于暗物质究竟为何物，存在大量的推测和假说。其中既有贴近现实的（如暗物质是我们所熟悉的物体，只是不发出辐射，比如像出奇黑的石头），也有远离现实的（如超对称粒子理论设想了一类未被发现的新物质），如此等等。这些东西就留给物理学家去操心了，宇宙学家（以及那些热切期待着了解宇宙终极命运的人）所关心的是到底有多少暗物质。它们的量是否足以让Ω的数值大于1，从而促使宇宙坍缩，或者相反？
如今最好的估计表明，物质（不论是可见物质、暗物质，还是什么物质）的量不足以使Ω的数值大于1。然而，宇宙的密度并非只取决于物质，能量也要考虑进去。宇宙中存在大量辐射，辐射即能量，而根据爱因斯坦狭义相对论的质能公式E＝mc2，可得出，m＝E/c2。因此，能量也要纳入Ω的考量范围。 最后，宇宙学常数并非真的为零（根据最新的测量，该数值为0.7），这也会增加宇宙中物质和能量的密度。由此得出的结果显示Ω的数值大概在0.98～1.1之间，而关键的数值1便在该区间内。因此有一种吸引人的观点认为，我们宇宙的Ω的数值恰好为1。
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）根据宇宙微波背景辐射的温度之间的微小差异（亮的地方温度偏高，暗的地方温度偏低，幅度约为0.0002度），绘制出“婴儿期”宇宙（38万年）最精细的照片。根据当前的宇宙模型和WMAP的测量数据，宇宙的年龄为137亿年，宇宙的组成包括4.5％的一般物质、22.7％不辐射也不吸收光线的暗物质以及72.8％导致宇宙膨胀加速的暗能量，哈勃常数为71千米每秒每百万秒差距，并且数据显示宇宙是平的。 Ω＝1的有力观点 我第一次了解到Ω必须刚好为1的观点是在马丁·里斯于2000年出版的《宇宙的6个神奇数字》一书中。考虑到宇宙当初的膨胀速率，如果在大爆炸发生1秒钟之后，Ω的数值与1相差10-15（10的-15次方），那么到如今Ω的数值与1将会有显著的差别。试想想这一切有多么惊人：在宇宙大爆炸后的1秒钟内，Ω的数值必须位于0.999999999999999和1.000000000000001之间，其值才能维持在现在的数值范围。 仅仅6年之后，弗兰克·莱文在《校正宇宙》一书中，便引用了一个激动人心的改进。他认为Ω的数值必须在1-10-52～1＋10-52之间，才能使其数值维持在今天的范围。在此，我就不一一写下52位小数了。 在如此宏大的尺度上进行如此微小的调整，这一切如何不使人得出Ω＝1的结论呢？ 然而，虽然我们的理论或许已经可以描述出一种Ω的数值必须等于1的机制，但我们的理论无法提供一种测量手段来觉察如此微小的差别，至少目前为止是不行。 不过，这也并不意外。眼下，我们只能确定一个质子的电量与一个电子的电量比为1-10-21～1＋10-21之间。获得这种程度的精确度已然是科技“魔力”的展现了，没有一位物理学家会否认这一数值等于1，但是他们也没有一种理论能够解释为何该数值应当等于1。我们最多只能说，几乎可以确定它就是1。牛顿的万有引力定律和库仑定律是物理学的基础之一，但为何是与距离的平方成反比？为何指数为2，而非一个十分接近于2却不完全是2的数呢？当然，这些定律都是在欧几里得几何学中得出的，但是数学家也已经发展出了众多非欧几何学，那么为何我们的宇宙恰恰选择了其中的这一种呢？
Ω 不是唯一的因素 科学界时不时会有一些新发现让我不禁疑惑：“这是开什么玩笑？”比如在1998年，宇宙学家宣称，他们通过对21颗Ia超新星的研究发现，宇宙正在膨胀。我读到这个消息，心里不禁惊讶。仅凭21颗超新星，他们就想完全改写宇宙论了？在统计学中，样本数少于30个都是不可靠的。到底发生了什么情况？ 这个让我一时吃不消的结论是基于对亨丽爱塔·勒维特所发现的造父变星周光关系的进一步发展。周光关系的发现使得人们利用造父变星作为标准烛光，而在1998年的研究中，他们利用Ia超新星作为标准烛光。 在理论上，Ia超新星都以同样的机制发生爆炸，因此它们的亮度是已知的。基于研究21颗相对黯淡的超新星，宇宙学家认为这一点证实了正的宇宙学常数和迄今未知的暗能量（之所以称之为“暗”，是因为我们对其一无所知）的存在，正是这些东西促使宇宙的加速膨胀。 如果这种膨胀果真存在的话，那么它将改变整个局面。如果真像宇宙学家如今认为的那样，有某种未知的能量使各个星系相互远离，那么它将完全克服掉引力作用，从而使宇宙持续膨胀，这时即使欧米伽的数值大到原本应该使宇宙坍缩也没有影响。这种宇宙的加速膨胀有一个醒目的名称，叫做“大撕裂”。
虽然这是目前最热门的理论，但它尚未得到足够的支持，还无法像相对论那样写进教材。并且该理论也有薄弱之处，比如Ia超新星可能并不像如今认为的那样可以作为可靠的标准烛光来使用。我不禁想起勒维特研究了1777颗造父变星才得出结论；我猜，如果有机会问她对该理论的看法，仅从统计学上看，她也会对此持审慎态度的。 暗能量提供的是促使宇宙膨胀的斥力，而暗物质和已知物质一样都是引力。因此，未来宇宙的走向本质上是斥力与引力的博弈。由于科学家没有办法直接观测到暗物质和暗能量，因此想要直接通过研究暗物质和暗能量来推导宇宙的终局很难。 后来，有一位科学家叫做爱德华·哈里森，他想到了利用空间曲率K和宇宙常数Λ相互结合来推导宇宙的终局。 科学家基于爱德华·哈里森的研究，进一步推导得到了宇宙终局假说。这种假说最终导向哪一种取决于宇宙密度Ω。总的来说，宇宙的死亡分两大类，一类是热死亡，一类是冷死亡。
热死亡、大挤压、坍缩 所谓的热死亡，也就是（Ω>1）。说的是未来宇宙可能膨胀到一定程度后，会再收缩回去，这也就是大挤压。 在这种情况下，科学家又推导出了两种可能性。有科学家认为收缩过程中由于能量巨大，很可能会触发第二次大爆炸，这也就是大反弹。 于是，科学家就进一步提出，既然会发生大反弹，那可能宇宙就是在无穷无尽的“膨胀-收缩-大反弹”的循环中振荡。 冷死亡、大撕裂、热寂 所谓的冷死亡，也就是（Ω<1）。是说未来宇宙会继续膨胀下去，最终连原子结构都被撕裂开，这种解决也叫做大撕裂。 在冷死亡中，还有一种假说叫做热寂说，这种假说认为宇宙未来会发生处处温度都相等，不再有热传递，也就没有信息的传递，宇宙陷入一片死寂。 最中意的宇宙
我们希望看到的是一种理论能结合宇宙大爆炸理态的动态特性以及稳恒态宇宙论的永恒特性，幸运的是，此种理论已经存在了。该理论将我们的宇宙视为一个多元宇宙的一部分，类似于一锅永远在沸腾的汤：不断产生新的气泡（而每个气泡就是一个宇宙的大爆炸）。气泡最终会膨胀和破裂，但这一锅汤则是永恒的。 |
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