宇宙是無限的。——伊壁鳩魯

宇宙浩瀚無垠，綿延數千億光年，至少包含近一萬億個星系。我們還知道宇宙已經遠遠超出了我們所能觀測到的部分，也很有可能是無限的。但是我們宇宙的未來是怎樣的？

宇宙的加速膨脹最終會導致星系之間彼此無法聯繫，恆星彼此無法聯繫，甚至是最後原子被撕裂。考慮到目前對暗能量的估計，“大撕裂”有可能發生嗎？“大撕裂”過程的主要可觀測基準是什麼？這些可觀測的效應在未來離我們當前的時間點有多遠？

現在我們回到大爆炸時期，看看宇宙是如何發展到今天的樣子的。

從輻射、物質到暗能量

早在約138億年前，宇宙的溫度又高密度又大，物質分佈幾乎完全均勻，空間膨脹的速度非常非常快。與此同時，由於宇宙中所包含的質量也非常大，根據萬有引力宇宙會經歷一段減緩膨脹的過程，來抵消最初的膨脹率。如果可能的話，宇宙最終會發生逆轉。那麼宇宙到底能不能逆轉取決於三件事：初始的膨脹率，宇宙中物質和能量的總量，以及宇宙中存在的能量類型以及比率。

很長一段時間，我們認為宇宙有三種可能的命運：

1. 宇宙有足夠的物質和能量來克服最初的膨脹率，使宇宙持續減速，空間達到某個最大尺度然後停止膨脹，最後逆轉。宇宙會重新收縮，以一個大坍縮結束。
2. 在一個沒有足夠的物質和能量的宇宙中，宇宙未來的命運會持續膨脹。引力足以使膨脹速率持續變慢，但將始終保持正值，遙遠的星系將不可阻擋的遠離我們。
3. 介於上述兩種情況之間的宇宙，物質和能量與膨脹率平衡。在這種情況下，宇宙的膨脹率趨近於零，但宇宙不會逆轉。

當然，真實的宇宙並不是以上這三種情況。

隨著宇宙的膨脹，物質和輻射密度的稀釋，宇宙在很長一段時間內經歷了減速膨脹的過程，然而在大約60億年前遠離我們的星系速度突然停止下降，宇宙開始加速。這種加速現象一直持續到了今天，而且沒有停止的跡象。

隨著物質和輻射密度的持續下降，宇宙持續的加速度告訴我們，除了我們常見的物質能量類型之外，宇宙中還有一種新的能量形式：我們稱之為暗能量。

暗能量的存在也表現在許多不同的觀測中，包括大尺度結構、宇宙微波背景，以及對非常遙遠的星體的觀測，如伽馬射線暴、類星體和Ia型超新星。我們在最近幾年非常精確地測量了暗能量的比例，在過去的十年裡，暗能量的不確定性從100%到50%到30%到12%最後降到8%左右。

下面會說到一個概念，之前已經提及很多次；相信你也聽說過，那就是宇宙常數！那麼宇宙常數是什麼？和愛因斯坦有啥關係？大家可以通過頭條app的搜索欄搜索“宇宙常數的概念”。有很多詳細的解析

暗能量真的是宇宙常數嗎？

就我們目前的觀測而言，我們認為暗能量與宇宙常數一致，這意味著暗能量的密度在整個宇宙的歷史中保持不變。

雖然從目前的理論上講，最令人信服的論點以及數據告訴我們暗能量是宇宙常數，但是暗能量不一定完全是一個常數。它還有以下的可能：

• 暗能量幾乎是一個常數，我們知道暴漲時期真空能量衰變到了物質中，今天暗能量仍有可能進一步衰變，但速度非常慢。如果是這樣的話，宇宙的加速現象最終也會衰減，完全停止膨脹。
• 同樣可以想到的是，暗能量可以自我逆轉，從正的宇宙常數變為負的宇宙常數，最終導致宇宙大坍縮。
• 還有一種可能性需要考慮，暗能量會隨著時間的推移而變強。導致目前受引力、甚至是電磁力束縛在一起的物質發生大撕裂的可能。

如果暗能量是一個常數，這就意味著一個距離我們約1000萬光年的天體應該以每秒150到200公里的速度遠離我們。到2000萬光年遠的時候，天體將以每秒300公里的速度移動。到1億光年的時候，會以1500千米/秒的速度遠離我們，到10億光年的時候，會以15000千米/秒的速度退行，到200億光年的時候，天體會以光速退行，也就是30萬千米/秒！

事實上，我們的宇宙已經在加速膨脹，而且有些天體正在以超過每秒30萬公里的速度退行，這意味著我們可以觀測宇宙的97%（所有以光速退行的恆星、星系和行星）永遠無法進入我們的視野。即使我們今天坐上一艘擁有無限能量的宇宙飛船，就算達到光速，我們也不可能到達這些遙遠的目的地。

如果暗能量只是一個常數，那麼我們的太陽系，銀河系，甚至是我們的星系群（包括銀河系、仙女座、三角座星系、麥哲倫星雲和幾十個小矮星系）在未來的幾萬億年裡，它們將在引力作用下束縛在一起。

如果暗能量不是宇宙常數，我們的宇宙將會亂套

如果暗能量隨著時間的推移而增加或增強，那麼暗能量所提供的加速度不僅會讓遙遠的星系遠離我們，而且隨著時間的推移暗能量會使現在被引力束縛在一起的結構發生分離！

如果暗能量的能量密度增加到今天的十倍左右，本星系群會和宇宙中所有其他遙遠的星系一樣發生分離。

如果暗能量的能量密度增加到當前值的100倍左右，銀河系外圍的恆星就會從星系中飛離，因為空間的度量膨脹會克服銀河系周圍所有物質的引力。如果達到其現值的300百倍，我們的太陽也會從銀河系中分離出來。

如果暗能量的能量密度繼續上升，我們的太陽系會發生什麼？行星將脫離太陽，地球將脫離軌道。

當暗能量達到現值的1000億倍，人類將脫離地球的引力，單個細胞、分子、原子和原子核將被撕裂。如果暗能量密度繼續增加到無限大，可以肯定的是，時空本身也會在最後一刻被撕裂。

總結

這是所有宇宙命運中最可怕的結果。在2003年，羅伯特•考德威爾、馬克•卡米奧考斯基和內文•溫伯格在一篇論文中首次提出了宇宙“大撕裂”這一觀點。

他們最初認為宇宙將在220億年後結束。上面概述的每一個事件都發生在宇宙接近尾聲的時候，因為暗能量密度在很長一段時間內都會非常緩慢地增加，只有在宇宙的盡頭才會達到無限的密度。

但是目前根據我們最好的測量，我們現在可以得出暗能量確實是宇宙常數，宇宙在未來不會發生“大撕裂”。如果真的存在微小的變化，那麼“大撕裂”的情況至少會推遲到800億年以後。這就是科學，我們不排除任何可能性，但我們也需要有證據表明，暗能量正在增長！