一切始于宇宙大爆炸。大多数天体物理学家认为，宇宙大爆炸产生的力量仍在将恒星、行星和星系推开，使我们的宇宙膨胀。
他们过去从未达成一致——在某些方面，至今仍未达成一致——那就是这件事发生的有多快，以及在遥远的未来会发生什么。一个流行了几十年的理论被称为宇宙大挤压——基本上是宇宙大爆炸的逆过程，即一切将停止膨胀并被重新吸收到一起。
哈佛大学的天体物理学家 Avi Loeb 说：“星系不仅在彼此远离，而且速度还在随着时间加快。”
宇宙大挤压理论
随着暗物质的发现以及当时科学家们认为是宇宙加速膨胀的证据，这个想法在 20 世纪 90 年代末期失宠。宇宙大挤压理论因此沉寂了四分之一个世纪。
然而，一项使用海量数据进行的最新研究重燃了宇宙大挤压理论的可能性。
德克萨斯大学达拉斯分校的天体物理学家 Mustapha Ishak-Boushaki 说：“我们并没有发现宇宙在减速，而是发现它加速得更慢了。”“现在，理解宇宙的各种理论的潘多拉魔盒已经打开。”
宇宙大爆炸的膨胀
要理解宇宙大挤压理论，我们必须先看看它之前发生的事情——宇宙大爆炸模型。这个被广泛接受的理论认为，我们的宇宙始于大约 138 亿年前的一次大规模的空间膨胀。
这次宇宙大爆炸并非只发生在一个地方然后从那里膨胀——它同时发生在所有地方。从那时起，宇宙一直在膨胀，这意味着，本质上，所有星系都在逐渐远离彼此——这是望远镜可以观察到的现象。
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什么是宇宙大挤压？
一些天体物理学家认为，宇宙的膨胀最终会开始减慢，直至由于引力作用而开始逆转。宇宙中的所有物质将重新聚集在一起，被吸回起点。这就是宇宙大挤压——或宇宙大爆炸的逆转。
该理论解释说，在遥远的未来，引力将最终战胜宇宙大爆炸的爆发力。一旦宇宙被挤压回起点，它可能会再次爆炸，进入另一次宇宙大爆炸，重复整个过程，尽管这个轨迹更具理论性。
暗能量和宇宙常数
问题在于暗能量。暗能量是在 20 世纪 90 年代末发现的，它在宇宙物质的膨胀中起着重要作用。科学家们不确定它到底是什么，但他们知道暗能量是一种排斥力，它以越来越快的速度将宇宙中的物体推开。
Loeb 说，它与引力（将物体拉在一起的力）起着相反的作用。据研究人员所知，这种排斥力比引力要强。
阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论中首先提出了宇宙常数的理论。然后在 1998 年，后来因其工作获得诺贝尔奖的科学家们修正了这一理论，表明宇宙常数是正的——本质上，宇宙的膨胀正在加速，由暗能量驱动。
如果宇宙确实以加速的速度继续膨胀，那么一些科学家认为，宇宙最终不会逆转为宇宙大挤压，而是会达到一个被称为宇宙大冻结的状态——随着宇宙的热量足够扩散，温度将在各处保持恒定——届时将不再有炽热的太阳和超新星。
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宇宙大挤压理论今天仍然相关吗？
虽然宇宙大挤压理论在过去大约四分之一个世纪里基本被遗忘，但由于暗能量光谱仪（DESI）国际合作（包括数百名科学家和数十个机构）进行的研究，它可能回来了。Ishak-Boushaki 于 2024 年 4 月首次公布了他们的结果，这颠覆了新千年来普遍接受的理论。
他说：“走出常规确实需要一些勇气，他补充说，他已经研究这个问题二十多年了。“我没想到这会在我们有生之年发生。”
来自 DESI 的数据来自于对 1500 万个星系和类星体的位置和速度的计算。他们确定了它们的速度和加速度，并开发了宇宙的三维模型。这项更广泛的分析显示，虽然宇宙仍在膨胀，但其膨胀的加速度正在略微减慢。
Ishak-Boushaki 说：“最终它将达到零加速度。” 他说，最终，引力可能会重新控制一切，并开始将物体拉回。
我们宇宙膨胀的未来
但这并不意味着宇宙大挤压是唯一的可能未来。即使我们的宇宙膨胀确实减慢甚至停止，也有可能物质——和引力——不足以将物体拉回。
Loeb 仍然认为，这些 DESI 计算可能有些偏差。他指出一篇仍处于预印本阶段的论文，该论文使用一种替代方法分析了 DESI 数据，以表明使用宇宙常数的先前模型仍然可以解释 DESI 数据。Loeb 和他的同事 Xingang Chen 的另一篇预印本论文提供了另一种可能性。
他说：“DESI 的异常也可以通过调整暗物质而不是暗能量的演化来解释。”
Ishak-Boushaki 指出，自 DESI 小组初步公布其结果以来发布的大多数论文都得出了类似的结论，即暗能量随时间的演化不是恒定的。
他说：“数据本身告诉我们其他的。”Ishak-Boushaki 对 DESI 计算带来的未来感到兴奋。“宇宙常数是一个死胡同，”他说。“但迟早我们会弄清楚暗能量是什么。”
这些 DESI 的新发现，如果属实，可能会改写天体物理学的许多其他基本概念，并可能解释弦理论等概念。
Ishak-Boushaki 说：“它可能会改变我们拼凑这些零散信息的方式。”
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文章来源
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Britannica. 宇宙大爆炸模型
诺贝尔奖. 2011 年诺贝尔物理学奖
Astronomy. 宇宙大冻结：宇宙将如何消亡
暗能量光谱仪 (DESI)
DESI 数据. DESI 关键出版物
ArXIV. 从不同角度看重子声学振荡
ArXIV. 暗能量还是暗物质演化？
