宇宙的终结是什么？膨胀还是坍缩

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宇宙将永远膨胀下去还是最终塌陷成一个微小的点？根据一项重要的物理学理论，宇宙不可能无限膨胀下去。这一推测在物理学界掀起巨大波澜。该研究指出暗能量随时间发生改变，最终将让宇宙塌陷成大爆炸之间的状态。

大爆炸后宇宙迅速膨胀

根据科学家6月发表的一篇研究论文，宇宙不可能无限膨胀下去。这一推测在物理学界掀起巨大波澜。维也纳科技大学物理学家蒂姆·维拉瑟表示：“如果得到证实，这将是一项非常引人注目的发现，势必引发激烈争论。”现在，维拉瑟和他的同事发表了一篇论文，指出“最终塌陷论”存在的一个巨大漏洞。也就是说，当前尚无法排除宇宙永久膨胀的可能性。

暗物质艺术概念图

我们的宇宙充斥着一种巨大且不可见的能量，与引力唱反调。物理学家将这种能量称之为“暗能量”，据信就是宇宙不断膨胀的原因所在。6月，一群物理学家在预印本平台arXiv发表了一篇论文，称暗物质会随着时间推移发生改变。这意味着宇宙不会永远膨胀下去，最终会塌陷成大爆炸前的状态。

论文发表后，物理学家便指出了这一理论存在的问题。几个独立研究小组立即发表论文，建议修改这一假设。10月2日发表于《物理评论D》的一篇论文指出，这种推论并不成立，因为它无法解释“上帝粒子”，也就是希格斯玻色子的存在。在法国-瑞士边界的大型强子对撞机的帮助下，科学家发现了希格斯玻色子。不过，论文合著者维拉瑟也指出只要在理论上稍作调整，宇宙塌陷假设仍可成立。

大爆炸孕育了宇宙

弦理论有时也被称之为“万有理论”，是一项数学上非常优雅，但未经实验验证的理论框架。该理论旨在将爱因斯坦的广义相对论与量子力学统一起来。弦理论认为构成宇宙的所有粒子并非一个个点，而是振动的一维弦。我们可以根据弦之间的差异，揭示观测到的粒子究竟是光子还是电子。

为了让弦理论能够解释宇宙，必须结合暗能量这个因素。维拉瑟称我们可以将暗能量想象成一个球，存在于一个拥有山脉和峡谷的地带。如果这个球待在山顶，只要稍加用力便能让它滚下山。也就是说，它处于一种不稳定的状态。如果这个球静静地呆在峡谷，它的能量很低，但处于稳定状态，需要很大的力量才能将它推动。

星系团Abell 1689，以引力透镜效应著称。对这个星系团进行研究有助于科学家揭示暗能量如何塑造宇宙

长久以来，弦理论学家一直认为暗能量在宇宙中恒定不变。换句话说，暗能量处在山脉之间的峡谷，而不是从山顶滚落，因此不会随着时间推移发生改变。6月公布的研究指出，如果想要弦理论成立，这个地带不能存在任何高出海平面的山脉或者峡谷。这里的“海平面”是暗能量让宇宙收缩或者膨胀的分界线。在这一假设中，我们的宇宙处在这个假想中的“海平面”之上。

维拉瑟指出这个地带实际上是一个斜坡，暗能量球向下滚动。滚落过程中，这个球越变越小。球的直径对应宇宙内暗能量的数量。在这个理论中，暗能量球最终滚落到海平面以下，开始让宇宙收缩到大爆炸之前的状态。

但该理论存在一个问题。维拉瑟说：“我们的研究表明一定存在这种不稳定的山顶。”这是因为希格斯玻色子的存在。科学家已通过实验证明希格斯玻色子存在于这些山顶或者不稳定的宇宙，只要轻轻一碰就会发生改变。

电脑模拟图，粒子对撞产生希格斯玻色子

哈佛大学弦理论学家卡姆朗·瓦法、6月论文的主执笔人卡朗·瓦法指出，如果宇宙处于不稳定状态，最初的推测面临挑战。新论文和其它论文指出了这个问题。按照维拉瑟等人的研究，这一推论存在局限性。一些科学家发表论文，建议修改这一推测。

维拉瑟指出即使在修改版的猜想中，我们也不会处在一个稳定的宇宙，宇宙的命运仍存变数。修改版称山顶可以存在，但不能存在稳定的峡谷。暗能量球一定会滚动，也一定会随着时间推移发生改变。

暗能量导致宇宙加速膨胀

如果这个猜想完全错误，暗能量保持稳定，我们处在两山之间的峡谷，宇宙将一直膨胀下去。维拉瑟希望10到15年内，卫星能够对宇宙的膨胀进行更精确观测，帮助我们确定暗能量究竟是保持恒定还是发生改变。瓦法对此表示赞同。他说：“宇宙学研究有望在未来几年迎来一个令人兴奋的时代。我们可能发现宇宙内的暗能量发生改变的实验证据。”

文章转载自公众号：漫步宇宙

作者:沙普拉克奥

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本文选自：今日头条