IT之家 10 月 27 日消息，根據(jù)康奈爾大學(xué)一位物理學(xué)家利用最新暗能量數(shù)據(jù)進(jìn)行的計(jì)算，宇宙可能擁有約 330 億年的壽命，而目前正處于這一壽命的中點(diǎn)附近。研究結(jié)果表明，宇宙將繼續(xù)膨脹大約 110 億年，隨后將開始收縮，并最終在一場劇烈的“大坍縮”（Big Crunch）中塌縮為一個(gè)單一奇點(diǎn)。

這項(xiàng)研究由文理學(xué)院榮休物理學(xué)教授、霍勒斯?懷特講席教授泰亨利（Henry Tye）主導(dǎo)完成，他通過更新包含“宇宙學(xué)常數(shù)”（cosmological constant）的理論模型得出了上述結(jié)論。該概念最早由阿爾伯特?愛因斯坦在一個(gè)多世紀(jì)前提出，現(xiàn)已被現(xiàn)代宇宙學(xué)家廣泛用于描述宇宙的膨脹行為。

“過去 20 年來，人們一直認(rèn)為宇宙學(xué)常數(shù)是正值，意味著宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去，”泰亨利表示，“但新的觀測(cè)數(shù)據(jù)似乎表明，宇宙學(xué)常數(shù)可能是負(fù)值，這意味著宇宙終將以‘大坍縮’告終。”

該研究近期發(fā)表于《宇宙學(xué)與粒子天體物理學(xué)雜志》（Journal of Cosmology and Astroparticle Physics）上。

預(yù)測(cè)宇宙的命運(yùn)

據(jù)IT之家了解，當(dāng)前宇宙年齡約為 138 億年，仍在持續(xù)向外膨脹。泰亨利指出，宇宙未來的命運(yùn)取決于宇宙學(xué)常數(shù)的符號(hào)：若為正，則宇宙將無限膨脹；若為負(fù)，則宇宙將在達(dá)到最大體積后開始反向收縮，最終完全坍塌。他的計(jì)算支持后者 —— 即宇宙將在遙遠(yuǎn)未來收縮至零體積，標(biāo)志著時(shí)空本身的徹底終結(jié)。

這正是泰亨利基于其最新模型所得出的結(jié)論。“這個(gè)‘大坍縮’定義了宇宙的終點(diǎn)，”泰亨利寫道。根據(jù)模型推算，這一事件預(yù)計(jì)將在約 200 億年后發(fā)生。

來自暗能量觀測(cè)的新數(shù)據(jù)

今年的重大科學(xué)進(jìn)展來自南半球智利的“暗能量巡天項(xiàng)目”（Dark Energy Survey, DES）和北半球亞利桑那州的“暗能量光譜儀”（Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI）在今年春季發(fā)布的報(bào)告。泰亨利指出，這兩個(gè)分別位于南半球和北半球的天文臺(tái)，其觀測(cè)結(jié)果高度一致。它們的核心目標(biāo)在于檢驗(yàn)：占宇宙總質(zhì)量-能量 68% 的暗能量，是否真的源自一個(gè)純粹的宇宙學(xué)常數(shù)。然而，觀測(cè)結(jié)果顯示，宇宙不僅受制于一個(gè)恒定的宇宙學(xué)常數(shù)驅(qū)動(dòng)，暗能量本身似乎還存在更復(fù)雜的動(dòng)態(tài)行為。

在論文中，泰亨利及其合作者提出了一種假想的極低質(zhì)量粒子模型：這種粒子在宇宙早期表現(xiàn)得如同宇宙學(xué)常數(shù)，但如今已不再如此。這一簡潔的模型能很好地?cái)M合現(xiàn)有觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)卻將底層的宇宙學(xué)常數(shù)推向負(fù)值區(qū)域。

“此前就有人指出，如果宇宙學(xué)常數(shù)為負(fù)，宇宙最終將會(huì)坍縮 —— 這一點(diǎn)并不新鮮，”泰亨利說，“但我們的模型進(jìn)一步明確了宇宙何時(shí)坍縮、以及如何坍縮。”

觀測(cè)進(jìn)展與宇宙學(xué)的未來

泰亨利強(qiáng)調(diào)，更多觀測(cè)數(shù)據(jù)仍在陸續(xù)獲取中。目前全球有數(shù)百名科學(xué)家正在通過對(duì)數(shù)百萬個(gè)星系及其間距的觀測(cè)來測(cè)量暗能量，以收集更加精確的數(shù)據(jù)用于完善理論模型。DESI 項(xiàng)目還將繼續(xù)運(yùn)行一年，而包括圣地亞哥的茲威基瞬變?cè)O(shè)施（Zwicky Transient Facility）、歐洲空間局的歐幾里得太空望遠(yuǎn)鏡（Euclid）、美國國家航空航天局（NASA）最近發(fā)射的 SPHEREx 任務(wù)，以及即將投入運(yùn)行的薇拉?魯賓天文臺(tái)（Vera C. Rubin Observatory，以 1951 屆碩士畢業(yè)生薇拉?魯賓命名）在內(nèi)的多個(gè)新一代觀測(cè)設(shè)備也正在進(jìn)行或即將啟動(dòng)相關(guān)觀測(cè)。

泰亨利認(rèn)為，能夠?qū)τ钪鎵勖M(jìn)行定量估算是一項(xiàng)令人鼓舞的進(jìn)展。“了解生命的起點(diǎn)與終點(diǎn)，是理解生命本身的關(guān)鍵，”他說，“對(duì)于我們的宇宙而言也是如此。上世紀(jì) 60 年代，我們確認(rèn)了宇宙有一個(gè)開端；接下來的問題自然是：它是否有終點(diǎn)？多年來，許多人認(rèn)為宇宙會(huì)永恒延續(xù)下去。現(xiàn)在看來，如果這些數(shù)據(jù)經(jīng)得起檢驗(yàn)，那么宇宙確實(shí)會(huì)有終結(jié)之日 —— 這本身就是一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的認(rèn)知突破。”