物理學(xué)家預(yù)測(cè)宇宙何時(shí)會(huì)以反向大爆炸結(jié)束

如果最新發(fā)現(xiàn)那暗能量新的計(jì)算表明，我們的宇宙將在有限的時(shí)間線上在自身引力下坍縮。

根據(jù)最近的幾個(gè)暗能量結(jié)果，一個(gè)新模型發(fā)現(xiàn)宇宙的壽命只有 333 億年。由于我們現(xiàn)在是在 138 億年后大爆炸，這表明我們還剩下不到 200 億年的時(shí)間。

再過 110 億年，宇宙將繼續(xù)膨脹，然后停下來并反轉(zhuǎn)方向，坍縮到假設(shè)的大緊縮西班牙多諾斯蒂亞國(guó)際物理中心的物理學(xué)家 Hoang Nhan Luu、中國(guó)上海交通大學(xué)的 Yu-Cheng Qiu 和美國(guó)康奈爾大學(xué)的通訊作者 Henry Tye 說。

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“在過去的 20 年里，人們相信宇宙常數(shù)是正的，宇宙將永遠(yuǎn)膨脹?！?a>泰伊說.“新數(shù)據(jù)似乎表明宇宙常數(shù)為負(fù)，宇宙將以大緊縮結(jié)束?！?/p>

泰伊所指的宇宙常數(shù)是λ，由阿爾伯特·愛因斯坦在他的理論中引入廣義相對(duì)論來描述宇宙的膨脹。如果 λ 的值為正，那么它就會(huì)充當(dāng)不斷向外推動(dòng)的力，有助于宇宙的膨脹。如果 λ 為負(fù)數(shù)，則它的行為就像永不衰減的恒定拉力，并且最終可以停止并逆轉(zhuǎn)膨脹。

最近的觀測(cè)表明暗能量可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化.在新模型中，作者的最佳擬合與小的負(fù) λ 齊頭并進(jìn)，盡管目前的數(shù)據(jù)不排除 λ 等于 0。由于負(fù) λ 向內(nèi)拉，它會(huì)阻礙而不是幫助宇宙的膨脹。

盡管如此，根據(jù)絕大多數(shù)證據(jù)，宇宙確實(shí)在膨脹。但是，如果我們將一個(gè)小的負(fù) λ 與今天表現(xiàn)得像暗能量的超輕軸子場(chǎng)結(jié)合起來，我們就可以得出宇宙的觀測(cè)行為。

我們認(rèn)為，軸子是超輕粒子，也可以被認(rèn)為是整個(gè)空間中光滑、幽靈般的場(chǎng)，幾十年前首次提出作為粒子物理學(xué)中其他一些問題的潛在解決方案。

在他們的新分析中，泰伊和他的同事將軸子描述為一種力，一開始會(huì)溫和地向外推動(dòng)宇宙，但隨著時(shí)間的推移會(huì)慢慢減弱。

目前，軸子的影響仍然占主導(dǎo)地位，隨著引力減弱，越來越遠(yuǎn)的物體之間的引力減弱，宇宙以加速的速度向外推動(dòng)——因此在這種情況下，宇宙今天仍在加速。

然而，在大約 110 億年后，軸子的推動(dòng)力將減弱到負(fù) λ 的拉力將接管，使宇宙的向外膨脹停滯在最大尺寸約為當(dāng)前大小的 1.7 倍。然后，宇宙將再次開始收縮——在短短 80 億年內(nèi)呼嘯而下，達(dá)到大緊縮。

這有點(diǎn)像騎自行車上山，順風(fēng)推動(dòng)著你：上山時(shí)，隨著順風(fēng)的減弱，你的上升速度會(huì)減慢，然后在山頂輕輕失速，然后你走下更陡峭的一側(cè)，邊走邊加快速度。

根據(jù)該論文，“下坡”收縮更快，因?yàn)檩S子的動(dòng)能接管了，而上升的密度增強(qiáng)了重力的拉力，使嘎吱嘎吱的階段比膨脹階段短。

大緊縮就像大爆炸的對(duì)立面，宇宙中的所有物質(zhì)都重新聚集在一起，形成一個(gè)無限密集的奇點(diǎn)。

值得注意的是，這遠(yuǎn)非確定性——不是預(yù)測(cè)，而是如果最近的暗示能夠得到驗(yàn)證，就是一個(gè)可能的未來。需要更多的數(shù)據(jù)處理來確定暗能量是否確實(shí)在進(jìn)化。

此外，我們?nèi)匀徊恢朗裁词前的芰?它可能根本不是軸子或類軸子粒子，而是完全不同的東西。

盡管如此，這篇論文為宇宙學(xué)最大的問題之一提供了一個(gè)潛在的答案。

“對(duì)于任何生命，你都想知道生命是如何開始的，生命是如何結(jié)束的——終點(diǎn)，”泰伊說.

“對(duì)于我們的宇宙來說，知道它有一個(gè)開始嗎？在 1960 年代，我們了解到它有一個(gè)開始。然后下一個(gè)問題是，“它有盡頭嗎？多年來，許多人認(rèn)為它會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去。很高興知道，如果數(shù)據(jù)成立，宇宙就會(huì)有終結(jié)。

該研究已發(fā)表在宇宙學(xué)與天體粒子物理學(xué)雜志.

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