終有一天,宇宙將會走向終點,但這一結局是如何,何時發生呢?宇宙是否將永沉寂滅?我們又如何得知這些資訊?

首先,我們得知宇宙正在膨脹,且膨脹速度正在加快,這背後的推手是暗能量。這種能量異常神秘,科學家們相信它遍佈於宇宙每個角落。直至1998年,科學家們還以為宇宙的運作類似向上丟擲的球,達到一定高度後會下落。然而,宇宙的膨脹在加速,就像丟擲的球以越來越快的速度遠離,而推動其加速的力量來自何方?我們無從得知,便稱其為暗能量。
愛因斯坦曾思考過這個問題,但最終認為這不太可能,現在天體物理學家卻認為這很有可能。所有這些僅是理論,我們對暗能量的性質幾乎一無所知,儘管存在諸多理論,由此衍生出三種可能的宇宙終結理論。

首先是大撕裂理論。自誕生以來,宇宙不斷擴張,由於不明原因,新的空間在宇宙各處均勻形成。當星系間的空間繼續擴大,它們開始分離,當然星系內部空間也持續擴張。在這時,萬有引力強大到足以維持它們的整體性。
在大撕裂理論中,隨著膨脹速度持續增加,一旦越過某個臨界點,引力便無法維繫星系的一體,從而導致大撕裂。大型結構如星系會首先解體,因為它們組成部分之間的空間擴張極快,緊接著,諸如黑洞、恆星、行星等大型物體也將死亡,它們的引力不足以保持一體,從而解體。
最終,空間的擴張速度將超過光速,連原子都將受到影響,原子鍵斷裂。當空間擴張速度超越光速,宇宙中的粒子將無法相互影響,宇宙將分解為無數孤立的粒子,在永恆的時空中孤單漂浮。

其次是熱寂或凍結理論。此理論與大撕裂不同之處在於,熱寂理論中天體將保持完整,但經過無限但有限的時間,它們將轉化為輻射,而宇宙將永遠擴張。要了解這一過程,我們需要引入一個新的概念:熵。

熵容易理解,在物理上它代表體系的混亂程度,熵值越高,混亂度越大,反之則越有序。宇宙所有系統都傾向於最大熵值狀態,也就是所有事物傾向於混亂。隨著宇宙越來越大,天體逐漸消耗並分散,經過幾代恆星生成後,宇宙到達一個臨界點,所有可用於形成恆星的氣體雲耗盡,宇宙逐漸變暗。
數萬億年後,剩餘的恆星死亡,黑洞也慢慢蒸發,由於「霍金輻射」作用,這個過程結束後,只會留下稀薄的質子和光子,隨後也會消失,宇宙在這一刻靜止,熵達到最大值,宇宙永遠死亡。理論上,在漫長時間後,「量子隧穿」可能引發熵自發減少,從而啟動下一次宇宙大爆炸。

最後是大塌縮和大反彈理論,這是最樂觀的看法,如果宇宙中的暗能量少於預計,或者隨時間減少,引力將成為宇宙主要作用力。在漫長時間後,宇宙擴張速度將減慢,最終停止,並開始收縮,星系開始相互靠近,宇宙變得越來越小,意味著越來越熱。大塌縮前的十萬年,宇宙背景輻射將熱過大多數星球表面,意味著它們正在從外至內升溫。

在大塌縮幾分鐘前,一個超級黑洞將吞噬一切之前,所有原子核將被撕裂,最終所有黑洞合併為一個包含宇宙所有物質的超級黑洞,在大塌縮前一刻將吞噬包括自身在內的一切。大反彈理論提出,這一過程已經重複多次,宇宙將繼續擴張與壓縮的無限迴圈。這一無限迴圈與我們周圍所見事物有太多相似之處,彷彿生死輪迴!


