【原】200億年后這個宇宙會破碎嗎？ 要悲觀還為時過早？

200億年后這個宇宙會破碎嗎？ 要悲觀還為時過早？

9月2日(星期二) 7:25發布

大離合器的示意圖( Credit: ESO & M. Kornmesser/從原始圖像修剪旋轉)

我們的宇宙大約始于138億年前，會有終結嗎？ 如果有的話，那是什么時候呢？暗能量在變弱嗎？ 使宇宙膨脹的不可思議力量的最新情況現在的主流說法一般都是這樣的:一方面物質的密度無限變薄，另一方面宇宙本身卻永遠持續膨脹，因此宇宙本身沒有盡頭。 但是，多諾斯替國際物理中心的Hoang Nhan Luu等研究小組發表了根據最新的觀測結果推算的結果，這個宇宙的壽命約為333億年，從現在開始約195億年后將迎來破碎為一點的“大離合器”的研究結果。 但是，現階段對未來感到悲觀還為時過早，正如字面所示杞憂也有可能以結束。 因為從現狀來看，這個研究的基礎數值有很大的幅度，所以達到大崩潰的結論也不是決定性的。 要想清楚地知道我們宇宙的命運，還要等一段時間吧。

宇宙全部毀滅的“大危機”是古老的說法嗎？

整個宇宙的命運，根據膨脹力和收縮力的平衡，主要分為三部分。 其中整個宇宙轉為收縮的“大危機”，現在被認為不會在我們的宇宙中發生。 ( Credit :彩惠)

眾所周知，我們的宇宙絕對不是一成不變的存在，而是在不斷膨脹。 如果逆轉這種膨脹，那么宇宙大約在138億年前就從一點開始了。 這作為“大爆炸”宇宙論而聞名。 那么，這個宇宙的膨脹今后會怎么樣呢？ 直到大約30年前，科學家還只知道宇宙膨脹的作用力是重力，所以他們預計宇宙的膨脹速度只會逐漸減速(※1 )。 在這種情況下，可以考慮宇宙的膨脹停止，或者轉為收縮兩種命運。 其中，據預測，轉為收縮的宇宙，會像大爆炸的逆轉一樣被壓壞在一點上。 這被稱為“大危機”，被列為宇宙終結的方式之一(※2 )。 ※1…理論表明，除了力以外，宇宙的曲率(宇宙的“形狀” )也能加速、減速膨脹速度。 但是我們知道宇宙的曲率小得無法測量，影響度幾乎為零。 ※2…大離合器后，再次反轉的“大反彈”由于也有宇宙論預測，也有人認為宇宙本身不會迎來終結，但這次將重點放在“我們現在所在的宇宙”上進行討論。

暗能量具有加速宇宙膨脹的力量，雖然它的性質和真面目幾乎不太清楚，但我們知道它是即使宇宙膨脹也不會減弱的力量。 ( Credit :彩惠)

然而到了1998年，觀測顯示宇宙的膨脹不但沒有減速，反而從中途開始加速。 為了解釋這種現象，我們必須假設作用在比重力強得多且與重力相反方向上的力的存在。 作為這種力量的來源，被提出的是“暗能量(暗能量)”。 這次解說所需的要點如下。 此前，暗能量產生的力的強度在膨脹的宇宙中預測即使變強也不會減弱。 這是因為宇宙的膨脹會增加暗能量的總量，增強整個宇宙中暗能量產生的力量。 在這種情況下，宇宙的膨脹將永遠持續下去，并隨著時間加速。 另一方面，宇宙中物質之間的距離擴大，無限變薄，最終形成了宇宙。 物質的最終命運有各種各樣的說法，但一般預測“1之后經過100個0左右的年數，就會變成不會發生進一步變化的宇宙”。 在這種情況下，宇宙的內容有時間上的結束，叫做宇宙存在本身可以捕捉到沒有盡頭。 無論如何，自從發現宇宙加速膨脹后，稱為大離合器終結他一直被當作一個古老的假設，不會出現在宇宙物理學的主要議題上。

現在宇宙還剩195億年？

根據通過DESI取得的數據構成的最新宇宙地圖。 ( credit:claire lamman & desi collaboration )

但是這次，多諾斯蒂安國際物理中心的Hoang Nhan Luu等人研究小組發表了一項研究結果，本應是古老假說的大危機可能會復活。 成為該項研究的基礎的是2025年3月發表的“暗能量分光裝置( DESI； dark energy spectroscopic instrument )”的觀測結果。 DESI詳細觀測宇宙銀河的分布，根據其分布結構推測暗能量的強度。 根據DESI的觀測結果，暗示了現在宇宙的暗能量的強度，與約45億年前(宇宙誕生約93億年后)相比，減弱了約10%。 也就是說，傳統的認為暗能量永遠不會減弱的想法實際上可能是錯誤的。 Luu等人根據這個DESI的結果，發表了構筑說明暗能量變弱的理論和預測宇宙命運的兩份預印。 特別是，提到宇宙命運的第二份預印是非常有趣的內容。 此外，這第二份預印本在撰寫本文時已獲得批準，刊登在經過審核的學術期刊《期刊雜志和輔助資料》上。

宇宙大小隨時間變化的圖表(實線曲線a )。 左端是宇宙現在的年齡，曲線a成為零是距今約195億年的事情。

Luu等人認為，如果將DESI的觀測結果和暗能量變弱的理論背景相結合，暗能量的強度今后也會不斷變弱。 如果繼續這樣下去，宇宙的膨脹速度不僅會減速，總有一天會收縮吧。 Luu等人預計，從現在開始到約110億年后(宇宙誕生約248億年后)，我們的宇宙將持續膨脹。 此時，宇宙的大小將擴大到現在的約1.69倍(直徑約1兆5700億光年)。 Luu等人預計，此后的宇宙將迅速收縮，距今約195億年后(宇宙誕生約333億年后)迎來大危機。 也就是說，我們的宇宙有可能全部結束，而且那個時期可能出乎意料地早。

擔心滅亡還為時尚早

盡管如此，現在擔心200億年后的毀滅還太早了。 雖然最近也有人類能否平安地迎來22世紀的問題，但Luu等人出示的這本“啟示錄”還不能說是決定事項，正如字面所示杞憂因為有可能以結束。 確實，DESI的觀測結果精度很高，是“暗能量在一點點減弱”的準確度最高的證據。 但是，其確實度在這個研究領域還沒有達到可以說是確定的水平，被推翻的余地也很大(※3 )。 因此，對于我們的宇宙是否會迎來大離合器，Luu等人承認不確定。 ※3…用標準偏差來說，至少需要滿足5σ。 但是，2025年3月的DESI結果停留在2.8~4.2σ。 無論如何，這個未來預測是正確的還是不正確的，將在今后的研究中決定。 以DESI為首的幾個觀測項目被用于正確探索暗能量的性質。 通過今后幾年的觀測，將會更加了解暗能量的性質，而且，也許還能清楚地知道這個宇宙是否會迎來大危機。 參考文獻來源Hoang nhaluu，Yu-cheng Qiu & s.- h.Henry tye .“the lifespan of our universe”. ( arxiv ) Hoang nhaluu， Yu-cheng Qiu & s.- h.Henry tye." dynamical dark energy from an ultralite axion ".( arxiv ) mark Thompson." if dark energy is dis . ( Universe Today )

彩惠理/ sorae編輯部