宇宙的尽头“是什么”？三种情况，全指向了同一个结果_手机网易网
宇宙将如何终结？人类对这个问题思考了几千年，无论是从哲学层面探索未来的可能性，还是用数学来寻找答案在公式，目前还没有最终的解决方案。
我们今天所知道的主流宇宙模型来自于大爆炸理论，大部分的天文研究都是基于这个模型。
美丽宇宙
近年来，科学家们认为，宇宙可能以热寂的方式完成自己的终结。然而，的假说并不是宇宙末日的最终选择，还有另外两种可能指向同样的结果。
热寂的结局是什么？未来的宇宙会发生怎样的变化？为什么会有多个结局？
宇宙暴胀
这篇文章将从今天的天文研究中回答这些问题。宇宙的尽头是什么？这三种情况如何指向相同的结果？
宇宙是怎样的？
在现代物理学发展之前，人们对宇宙的认识仅限于肉眼的观察，许多研究最终都会寻求和解。而这种和解大多是在哲学或宗教层面进行的，事件的本质和真相很难通过简单的科学手段来观察。
星系的类型
然而，在18世纪后期，随着电磁学的发展，传统的物理研究受到限制和阻碍，科学家们在宇宙中发现许多困难用经典物理学来解释这个问题。一定要有新的解决方法。
1921年爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖后的官方画像
可以说是爱因斯坦的出现打破了僵局。电磁力学，同时提出了自己的广义相对论。这让科学家们重新找到一条可行的途径来探索宇宙的运动，甚至寻求宇宙的最终归宿。广义相对论的方程有几种可能的解法，每一种解法都暗示着宇宙可能的最终命运。
黑洞附近结构示意图
根据广义相对论的预测，任何物体坍缩超过某一点都会形成黑洞，黑洞内部会出现一个奇点洞，后来的研究证明奇点的本质就是大爆炸。
整个研究过程非常曲折，就连爱因斯坦自己也是如此。甚至在相对论发表之后，亚历山大弗里德曼在其后的研究中提出了包含运动物质的膨胀宇宙的概念，并且还与爱因斯坦进行了交流。但爱因斯坦不愿相信这个结果。相反，他努力修正自己的方程式，以确保牛顿时代人们所相信的静态永恒宇宙。勒梅特和爱因斯坦
早在哈勃发现之前，乔治勒梅特就对爱因斯坦的广义相对论进行了广泛的计算研究。经过研究，勒梅特认为宇宙正在膨胀。因为他的研究报告是在当地发表的，几乎没有比利时以外的天文学家关注，所以这项相关研究在当时并没有引起大多数人的关注。
宇宙不断膨胀，现在还在加速膨胀
在爱因斯坦看来，勒梅特的研究计算没有错，但他否决了宇宙膨胀假说。直到索尔维会议上勒梅特与爱因斯坦的第四次交流，这次勒梅特在会议上详细解释了宇宙的变化，并指出宇宙射线可能是人类留下的痕迹最初的“大爆炸”，爱因斯坦真的接受了大爆炸假说。
环绕地球的宇宙射线后来，爱因斯坦坦言，为了求牛顿时代广义相对论方程的解静态宇宙，他的宇宙学里只加了宇宙常数人生最大的错误。
随着物理研究的深入，天文学也在不断更新，宇宙模型的构建也越来越接近我们今天所知道的。
大爆炸模型
新研究，新发现
我们今天所知道的宇宙基本上是广义相对论的研究结果，宇宙的膨胀并不是我们所看到的在日常生活中，爆炸或扩张是直观的。这个概念必须抽象地理解，它是宇宙的属性，发生在整个宇宙，而不是宇宙的一部分。
因此，人们无法从内部观察到膨胀的具体过程，同时，科学家认为没有所谓的外部可以观察到。想象大爆炸
Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker方程的度量膨胀模型是广义相对论的精确解，它描述了一个均匀、各向同性、膨胀的宇宙。科学家们利用这个方程完成了大尺度空间宇宙模型的构建。
根据后来的暴胀理论，宇宙在大爆炸后的一瞬间突然开始膨胀，三个维度的距离至少扩大了10倍。这相当于将一个1纳米长的物体瞬间膨胀到10.6光年长，并且在此后的时间里膨胀还在继续，而且速度还在加快。
宇宙的构成
但是科学家们并不知道这种膨胀是如何继续的，所以在后来的研究中，天文学家引入了暗能量的概念。目前科学界认为，宇宙的最终命运取决于它的整体形状，它包含多少暗能量，以及暗能量密度对宇宙膨胀状态的反应。
最近的研究表明，宇宙的膨胀率可能从大爆炸后的75亿年开始一直在增加，这与开放宇宙理论是一致的。然而，威尔金森微波各向异性探测器的测量表明，宇宙的形状不止一种。
暗能量加速宇宙膨胀
“多元宇宙”的终结
让我们看看开放宇宙，这种形式的宇宙几何形状是开放的,负弯曲像马鞍面，三角形的内角和小于180°。并且不相交的线永远不会等距，它们有一个距离最小的点，否则它们就会分开，这个宇宙的几何是双曲线。
开放宇宙即使没有暗能量，处于负弯曲状态的宇宙也会永远膨胀，引力对膨胀的制约作用可以忽略不计。如果有暗能量，膨胀不仅会继续，还会加速。这种状态下宇宙的最终命运，要么是的普遍热寂，要么是大冻结。
宇宙的三种可能几何结构
如何理解大冻结和热寂？我们可以先看看热寂，其实就是一种热力学定律的终结，宇宙进入了最大熵状态。一切都是均匀的，没有梯度，所有运动停止，宇宙最终达到最低温度。
TheBigFreeze是宇宙在不断膨胀过程中逐渐趋近于绝对零的状态，宇宙中的所有天体都将因燃料而耗尽，包括黑洞的蒸发，随着时间的推移久而久之，霍金辐射也会消失。
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霍金辐射
暗能量引起的加速最终是如此强大，以至于完全压倒了引力、电磁力和强束缚力的影响。开放宇宙也可能出现大撕裂，目前的哈勃常数定义了一个宇宙加速度，而星系之间的引力结合会增加它们之间的空间，因为这个的宇宙加速度变化。
哈勃常数将稳步增加到无穷大，最终导致宇宙中的所有物质分解为不受束缚的基本粒子、辐射，然后宇宙实际上成为一个奇点。
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宇宙从奇点膨胀到现在的状态
如果宇宙学常数为负，对应负能量密度和正压强，那么宇宙的最终命运将导致开放宇宙的重新坍缩到“大紧缩”状态，也就是“封闭宇宙”。
在封闭宇宙中，空间的几何形状将像一个球体一样完全封闭。三角形的内角和超过180°，没有平行线，所有的线最终都会相交。
浩瀚宇宙
这个宇宙的最终命运是大坍缩，与最初的大爆炸完全相反。在这个理论的假设下，宇宙的平均密度会阻止宇宙的膨胀，的具体结果未知。科学家们提出了一个简单的可能性，即在这一点上，宇宙将坍缩成一个无量纲的奇点，回到最终尺度。
这种情况让宇宙回到了大爆炸之前，并创造了一个周期模型，也被称为“振荡宇宙”。在这个循环模型下的宇宙可以由有限宇宙的无限序列组成，每个宇宙都以大收缩结束。
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熵增加
但问题是这样的宇宙不符合热力学第二定律，因为熵的积累会在一次又一次的震荡中积累，最终宇宙会走向热化死亡。由于目前没有科学证据证明宇宙是封闭的，科学家们基本放弃了这个想法。
最后是扁平宇宙，这也是目前宇宙模型中最容易接受和最有说服力的宇宙。“平”解释为平行线保持平行。
美丽的宇宙
如果宇宙的平均密度恰好等于临界密度，即Ω=1，那么就会有一个平坦的宇宙。这就像欧几里德几何，其中三角形的内角和为180°，平行线以相同的距离延伸。威尔金森微波各向异性探测器的测量结果证实宇宙是平坦的，误差在0.4%以内。
暗能量
如果没有暗能量的影响，扁平宇宙将永远膨胀，但会以减速的速度膨胀，最终膨胀速度趋近于零.如果有暗能量的作用，宇宙膨胀的速度会因为引力的作用而变慢，但随着膨胀中的引力效应减弱，最终的速度会加快。平坦宇宙的最终命运最终会和开放宇宙的结局一样。
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宇宙膨胀想象图
所以结合以上所有的可能性，我们可以看到，这三种情况最终都证明了宇宙会灭亡。虽然死法各有不同，也可能有逆转，但会无一例外地完全消失或完全停止。
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神奇宇宙
虽然天文学的研究在不断发展，但我们对宇宙
的研究仍然知之甚少，也许这些结果在未来可能会被改变。虽然这些结局看起来很悲观，对于人类来说，我们可以追求宇宙中的任何一种可能性，然后努力改变自己的存在。