四川
在发现宇宙膨胀这个现象之后，人们曾经普遍认为，在引力的作用下，宇宙的膨胀会逐渐变慢，然而后来科学家却惊讶地发现，宇宙的膨胀并没有因为物质之间的引力而减速，反而是在加速。
为了解释这种反直觉的现象，科学家引入了“暗能量”的概念，并在此基础上建立了目前主流的标准宇宙学模型（ΛCDM），在这个模型中，暗能量是一种驱动宇宙膨胀的能量，其密度是恒定的，随着空间的扩张，总的暗能量会随之增加，从而持续不断地推动宇宙的膨胀。
根据标准宇宙学模型，科学家推测出了宇宙的一种终结方式——“大冻结”（Big Freeze）。
其内容简单来讲就是，随着时间的推移，宇宙中的物质将因为宇宙膨胀变得越来越稀薄，温度也越来越低，最终会演化到没有热力学自由能，达到最大熵的状态，从而成为一片温度无限接近绝对零度的死寂虚空。
从理论上来计算，“大冻结”会发生在非常遥远的未来，大概还需要10^100年的时间，而这也就意味着，宇宙应该是非常“长寿”的。
然而一项来自康奈尔大学的研究却对此提出了不同的看法，该研究认为，宇宙可能比之前认为的“短命”得多，其寿命或只有330亿年。这又是怎么回事呢？我们接着看。
首先我们需要简单了解一下暗能量巡天（DES）和暗能量光谱仪（DESI），总的来讲，它们是科学家为了探索宇宙加速膨胀之谜而发起的两场大规模的深空观测项目，其在技术手段和观测维度上各有侧重。
其中暗能量巡天主要依赖的是强大的成像技术，其主要工作模式类似于为宇宙拍摄“平面快照”，通过捕捉大量遥远星系的形状、位置和亮度，利用弱引力透镜效应、星系团计数以及Ia型超新星等手段来推测暗能量的演化。
而暗能量光谱仪，则是通过分析星系光谱中的红移来测量遥远星系在宇宙三维空间中的准确距离。
在过去的日子里，这两个项目已经积累了大量的观测数据，通过对其进行综合分析，科学家发现了一个现象，那就是暗能量在过去可能比现在更强大，而它的影响力似乎正处于一种随时间流逝而逐渐减弱的状态。
对于这种现象，此次研究用了一种被称为“轴子暗能量”（Axion dark energy）的理论模型进行了解释。
具体来讲，轴子最初是为了解决强相互作用中的电荷共轭及宇称守恒问题而提出的一种粒子，后来科学家发现，在宇宙学尺度上，这些粒子会表现出极其微小的质量和近乎无限的相干长度，它们并不会像普通物质那样聚集成团，而是会形成一种弥漫在整个宇宙背景中的“轴子场”。
这种场具有一种特殊的势能，能够产生一种向外的负压力，而这种力量就是所谓的暗能量，它在过去的日子里一直在推动着宇宙的加速膨胀。
然而随着宇宙空间的不断扩张，轴子场在空间中的排布也会变得越来越稀疏，其场能也随之损耗，于是在我们看来，暗能量就会处于一种随时间流逝而逐渐减弱的状态。
可以看到，这个理论模型合理地解释了我们观测到的现象，而这也动摇了“大冻结”的基础，因为随着暗能量的持续减弱，终有一天，它就会败给引力，而这样的情况一旦发生，宇宙的状态就会从膨胀转变成收缩，并最终走向另一种结局——“大挤压”（Big Crunch）。
根据此次研究的计算，宇宙的整体寿命只有大约330亿年，在未来的日子里，宇宙的膨胀将会越来越慢，并于大约100亿年后完全停止，在接下来的时间里，宇宙就会正式进入收缩期。
对于那时的观测者（如果存在的话）来说，宇宙将发生翻天覆地的变化，所有的遥远星系不再表现为红移，而是呈现出蓝移（因为它们正以越来越快的速度向观测者接近）。
而这个收缩过程也是一个加速升温的过程，随着物质密度增加，宇宙微波背景辐射的波长也会被不断压缩，能量飙升，星系间的距离不断缩短，天体的碰撞与合并将变得越来越频繁。
在最后的坍缩阶段，宇宙空间的每一寸都会充斥着高能辐射，物质也将被压缩成基本粒子，最终，所有的质量和能量将被压缩到一个密度极大，温度极高的奇点状态——这与宇宙大爆炸完美对称，可视为本宇宙的终结。
当然了，这也只能说是一种建立在对现有观测数据的统计推演之上的合理推测，实际情况是否如此，还有待进一步的探索。可以想象的是，如果关于“大挤压”的推测是正确的，那么本宇宙的终结或许就将会孕育着下一场宇宙大爆炸，成为另一个宇宙的起点。
参考资料：The Lifespan of our Universe，doi.org/10.48550/arXiv.2506.24011
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