幾乎沒有什麼問題可以讓我們在晚上思考整個宇宙的最終命運。這些恆星將會燃燒殆盡，被新的恆星所取代，而新的恆星本身也會燃燒殆盡，直到宇宙耗盡燃料為止。星系將合併在一起並噴射物質，而束縛星系、星系群和星系團之間的空間將永遠擴大。暗能量使這種擴張不僅是無情的，而且是加速的。這就是必然的結局嗎？
“大撕裂”會不會導致另一個“大爆炸”？當宇宙膨脹到足以將原子撕裂然後是夸克撕裂。在這一點上，宇宙會創造一個夸克膠子湯嗎？
沒有什麼比宇宙的命運更岌岌可危了。
遙遠的星系正在加速遠離我們。最終，我們將不再從他們那裡接收到來自某一點以外的光。但暗能量的價值並不需要像許多人所說的那樣完美地微調。它可以是一個常數，也可以以多種方式變化。
當你在宇宙中隨意觀察一個遙遠的星系時，你會發現它的光的顏色比你從我們星系內的恆星看到的光更紅的可能性非常大。追溯到20世紀20年代，科學家們注意到了一種普遍存在的關係：一個星系離你越遠，平均來說，光變得越紅。在廣義相對論的背景下，人們很快理解到，這很可能是由於空間本身的結構隨著時間的推移而擴大。
1929年對哈勃宇宙膨脹的最初觀測，隨後是更詳細的，但也不確定的觀測。右，羅伯特·P·克爾什納；左，埃德溫·哈勃
那麼，下一步就是精確地量化宇宙擴張的速度，以及這種擴張隨著時間的推移是如何變化的。從理論的角度來看，這之所以如此重要，是因為宇宙的膨脹歷史決定了其中的內容。如果你想知道你的宇宙，在最大的尺度上，是由什麼組成的，測量宇宙是如何在整個宇宙時間中擴展的，這是一個到達那裡的必經之路。
如果你的宇宙充滿了物質，你會發現膨脹速率會隨著體積的增加而下降，這與物質稀釋的程度成正比。如果它充滿了輻射，你會發現它的速率下降得更快，因為輻射本身會紅移，失去額外的能量。具有空間曲率、宇宙弦或空間本身固有的能量的宇宙，將根據所有不同的能量成分的比率而演變。
一個明顯的膨脹速率(y軸)與距離(x軸)的圖與過去的宇宙膨脹速度是一致的，但是在今天遙遠的星系在衰退中正在加速。這是哈勃原著的現代版本，比哈勃原著延伸了數千倍。請注意，這些點不是一條直線，表示擴展速率隨時間的變化。
根據我們所能進行的一整套測量，包括變星，星系的不同類型和性質，以及Ia型超新星，以及宇宙微波背景和星系聚集和關聯，我們已經能夠準確地確定宇宙是由什麼組成的。具體而言，它包括：
68%的暗能量。27%的暗物質。4.9%的正常物質。0.09%的中微子。0.01%的輻射。每個數字上都只有幾個百分點的不確定性。
宇宙的預期命運(前三幅圖)都對應於物質和能量對抗初始膨脹速率的宇宙。在我們觀察到的宇宙中，宇宙加速是由某種類型的暗能量引起的，到目前為止，這種暗能量是無法解釋的。所有這些宇宙都受弗裡德曼方程的支配，這些方程將宇宙的膨脹與宇宙中存在的各種類型的物質和能量聯繫起來。
我們的宇宙被暗能量所支配是特別有趣的，因為這是宇宙中不必存在的組成部分，更不用說支配了。然而，在大爆炸138億年後的今天，我們生活在一個由暗能量控制著宇宙膨脹的宇宙中。
圍繞著暗能量有很多問題，包括它的本質是什麼，是什麼形成的原因，以及它是恆定的還是會隨著時間的推移而進化。這裡還有一點搖擺的空間，但是所有的觀察結果都是一致的，它是一個宇宙學常數。換句話說，它看起來就像是一種新的能量形式，是空間本身所固有的。隨著宇宙的膨脹，它創造了新的空間，所有的空間都包含相同的、均勻的暗能量。
雖然物質、輻射和暗能量的能量密度是眾所周知的，但在暗能量的狀態方程中仍然有很大的擺動空間。它可能是一個常數，但隨著時間的推移，它的強度也可能增加或減少。
從理論的角度來看，有許多已知的方法可以生成一個宇宙常數，因此只要數據與之一致，解釋就很可能會繼續被人們所接受。但是沒有理由認為暗能量不會比這更復雜。
它可能會隨著時間的推移而變得稀薄，密度越來越小，儘管是輕微的。它可能是在遙遠的未來逆轉跡象的東西，導致宇宙在一個大收縮中的再一次消失。也可能是隨著時間的推移而變得更強的東西，隨著時間的推移，宇宙以越來越快的速度擴展。這是最後一種可能導致大撕裂的情況。
暗能量可以不同的方式進化到未來。保持不變或增加強度(變成大撕裂)可能會使宇宙恢復活力，而暗能量減少可能會導致大坍縮。
當我們談論宇宙中能量的任何組成部分時，我們談論的是它的狀態方程，它描述了它是如何隨時間在宇宙中演化的。天體物理學家為此指定參數w，其中w=0表示物質，w=1/3表示輻射，w=-1表示宇宙常數。
暗能量似乎有w=-1，但那裡有一些迴旋的空間。例如，一個合作組織的新論文發佈了關於暗能量狀態方程的新約束。雖然它似乎與w=-1非常一致，但也有一些跡象表明，它可能比這稍微小一點。如果結果是w
宇宙的預期命運是一種永恆的加速膨脹，對應於w(在y軸上)＝-1。如果w＞-1，正如一些數據所支持的那樣，我們的命運將會是一次大撕裂。
如果大撕裂是真的，那麼宇宙不僅在膨脹(這與暗能量無關)，而且隨著時間的推移，遠處的物體似乎會以越來越快的速度離我們越來越遠(這是由於暗能量而發生的)，但是，通過任何基本力連接在一起的物體最終將被不斷增強的暗能量撕裂。
在未來的數十億年裡，我們在本星系群中將看到本星系群外圍的恆星被拋入太空，因為它們將不再受我們遙遠未來星系的引力的束縛。隨著時間的推移，越來越多的恆星將向外拋擲，最終消除我們所知的星系結構，並將我們變成一個由數十億顆未綁定的恆星和恆星屍體組成的集合。
隨著時間的推移，隨著暗能量的不斷增強，行星將被從它們的恆星系中噴射出來，甚至行星本身也將被撕裂。在最後時刻，被原子力和分子力聚集在一起的物體將被撕裂，電子將被從原子中剝離，原子核將被分裂，甚至夸克本身也將彼此分離。如果有什麼東西是由夸克組成的，它們也會被撕開。
如果大撕裂是正確的，那麼宇宙中的一切都將減少到它的最基本的組成部分，類似於某種奇怪的平行於大爆炸的最初階段。
早期宇宙的夸克膠子等離子體將非常類似於在大撕裂的最後時刻產生的夸克膠子等離子體。儘管我們經常把夸克、膠子和電子等粒子表示為三維球體，但我們所做過的最好的測量表明，它們與點粒子是無法區分的。
但是這是一個非常不同的夸克膠子等離子體，不同於大爆炸開始時的夸克膠子等離子體。首先，大爆炸的特徵是熱和密集的狀態，但大撕裂將是一個非常冷和稀疏的狀態。另一方面，大爆炸的特點是宇宙中的所有物質和能量都被壓縮成一個很小的空間，但在大撕裂中，它將分佈在數萬億光年中。再者，大爆炸代表著一個相當低的熵的狀態，但是大撕裂的熵將比大爆炸時的熵大10^35倍。
但是，還是有希望的。
暗能量，如果它導致大撕裂，可以循環宇宙。如果暗能量增加強度，這真的是空間結構本身固有的能量，可以完全類似於我們宇宙歷史上的早期階段，在那裡空間以令人難以置信的速度膨脹：宇宙膨脹。膨脹從宇宙中移除了所有先前存在的物質和能量，只留下了空間本身的結構。經過一段時間的膨脹後，這種能量以某種方式轉化為粒子、反粒子和輻射，並導致了熱大爆炸。這個場景已經被探索過了，它被稱為“復興的宇宙”。
在膨脹期間發生的量子漲落在宇宙中被拉伸，當膨脹結束時，它們變成密度漲落。隨著時間的推移，這導致了今天宇宙中的大尺度結構，以及CMB中觀察到的溫度波動。
如果大撕裂是真的，它應該簡單地撕裂所有的物質，導致一個非常空的宇宙。如果我們把這個能量推斷到可以想象的最高能量，空間本身就會被撕裂，這就是為什麼它被稱為“大撕裂”(Big Rip)。但也許有一個分界線，也許還有另一個轉變。如果這是我們的宇宙正在走向的方向，那麼大撕裂可能不是最後發生的事情；相反，它可能是一個全新的宇宙誕生的前奏。
也許事實就是這樣：所有這一切都曾經發生過，而且還會再次發生。
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