IT之家 10 月 27 日消息，根據(jù)康奈爾大學一位物理學家利用最新暗能量數(shù)據(jù)進行的計算，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附近。研究結果表明，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）中塌縮為一個單一奇點。

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

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

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

預測宇宙的命運

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

這正是泰亨利基于其最新模型所得出的結論?！斑@個‘大坍縮’定義了宇宙的終點，”泰亨利寫道。根據(jù)模型推算，這一事件預計將在約 200 億年后發(fā)生。

來自暗能量觀測的新數(shù)據(jù)

今年的重大科學進展來自南半球智利的“暗能量巡天項目”（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)布的報告。泰亨利指出，這兩個分別位于南半球和北半球的天文臺，其觀測結果高度一致。它們的核心目標在于檢驗：占宇宙總質量-能量 68% 的暗能量，是否真的源自一個純粹的宇宙學常數(shù)。然而，觀測結果顯示，宇宙不僅受制于一個恒定的宇宙學常數(shù)驅動，暗能量本身似乎還存在更復雜的動態(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量粒子模型：這種粒子在宇宙早期表現(xiàn)得如同宇宙學常數(shù)，但如今已不再如此。這一簡潔的模型能很好地擬合現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù)，同時卻將底層的宇宙學常數(shù)推向負值區(qū)域。

“此前就有人指出，如果宇宙學常數(shù)為負，宇宙最終將會坍縮 —— 這一點并不新鮮，”泰亨利說，“但我們的模型進一步明確了宇宙何時坍縮、以及如何坍縮。”

觀測進展與宇宙學的未來

泰亨利強調(diào)，更多觀測數(shù)據(jù)仍在陸續(xù)獲取中。目前全球有數(shù)百名科學家正在通過對數(shù)百萬個星系及其間距的觀測來測量暗能量，以收集更加精確的數(shù)據(jù)用于完善理論模型。DESI 項目還將繼續(xù)運行一年，而包括圣地亞哥的茲威基瞬變設施（Zwicky Transient Facility）、歐洲空間局的歐幾里得太空望遠鏡（Euclid）、美國國家航空航天局（NASA）最近發(fā)射的 SPHEREx 任務，以及即將投入運行的薇拉?魯賓天文臺（Vera C. Rubin Observatory，以 1951 屆碩士畢業(yè)生薇拉?魯賓命名）在內(nèi)的多個新一代觀測設備也正在進行或即將啟動相關觀測。

泰亨利認為，能夠對宇宙壽命進行定量估算是一項令人鼓舞的進展。“了解生命的起點與終點，是理解生命本身的關鍵，”他說，“對于我們的宇宙而言也是如此。上世紀 60 年代，我們確認了宇宙有一個開端；接下來的問題自然是：它是否有終點？多年來，許多人認為宇宙會永恒延續(xù)下去?，F(xiàn)在看來，如果這些數(shù)據(jù)經(jīng)得起檢驗，那么宇宙確實會有終結之日 —— 這本身就是一項意義深遠的認知突破?！?/p>