大約一個世紀(jì)前，我們甚至不知道星系的存在。

然后，在1910年，天文學(xué)家探索出如何測量他們在天空中所觀測到的、可以稱為“螺旋星云”的那些物質(zhì)的距離。雖然在我們看來，這些星系就像氣體云團(tuán)，但科學(xué)家們知道，它們是包含數(shù)十億顆恒星的整個星系，它們真的很遙遠(yuǎn)。

圖解：從史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到的螺旋星云的紅外線影像

一旦我們了解了星系是什么，我們就會發(fā)現(xiàn)它們都是在遠(yuǎn)離彼此的，而那些距離我們更遠(yuǎn)的星系會移動得更快——換句話說，宇宙是正在膨脹的。

宇宙的膨脹無處不在——所有的點都在遠(yuǎn)離彼此。

從那時起，問題就一直存在：宇宙會永遠(yuǎn)膨脹？還是有一天它會在“大擠壓”中再次坍縮？

圖解：從大爆炸形成的宇宙演化圖解（左）。在這幅圖中宇宙以二維呈現(xiàn)，第三維度是時間，向右是時間流動的方向。

這就是令人困惑的原因所在：因為重力會減緩膨脹的速度。所有星系之間相互作用的方式，都與地球拉著我們的方式相同，也就是當(dāng)我們跳躍的時候，引力會把我們拉回來。

當(dāng)我把一個球拋到空中時，起初它可能運行得很快，但隨后它會減速，最終停止上升并落回地球。

圖解：繪圖顯示，宇宙是否穩(wěn)定，還是只是長壽泡沫，這要依希格斯玻色子與頂夸克的質(zhì)量而定。直至2012年為止，從兆電子伏特加速器與大型強子對撞機(jī)實驗數(shù)據(jù)得到的2σ橢圓，仍舊允許這兩種可能結(jié)局。

然而，如果我把它扔得足夠快，讓它以每秒11公里以上的速度行進(jìn)(這是非?？斓模?，那么它就永遠(yuǎn)不會回到地球了。它就會具有所謂的“逃逸速度”——這是一種地球引力不足以把球拉回來的速度。

圖解：宇宙的最終命運取決于物質(zhì)密度ΩM以及暗能量密度ΩΛ.

如果我在月球上，這就會變得更容易，因為月球的質(zhì)量更小：它幾乎比地球輕100倍。這就意味著月球質(zhì)量小所以產(chǎn)生的引力就小，因此即使把球扔得更慢，但是它仍然能夠逃脫月球的引力。每秒僅2公里的速度就可以做到。

所以，問題就變成：所有的星系到底有多重？它們是否以足夠快的速度遠(yuǎn)離彼此，從而具有“逃逸速度”？如果是這樣話，那么宇宙將會永遠(yuǎn)膨脹。

在大爆炸之后，一切都在膨脹。

圖解：宇宙的歷史 - 引力波是假設(shè)來自大統(tǒng)一理論，超光速就在大爆炸之后（2014年3月17日）。

我們不得不等到20世紀(jì)90年代，那個時代的測量已經(jīng)變得足夠精確從而可以找出答案。而答案卻令人驚訝。當(dāng)天文學(xué)家最終測量出膨脹是如何變化時，他們發(fā)現(xiàn)引力實際上根本沒有減緩膨脹的速度。事實上，膨脹是正在加速的！

圖解：哈勃超深空場描繪了遠(yuǎn)古時代的星系圖景，根據(jù)大爆炸理論，它們處于一個更年輕、更致密且更熾熱的宇宙。

這有點瘋狂，因為這意味著引力產(chǎn)生了反作用：某種物質(zhì)在推動星系相互遠(yuǎn)離。這就像我把一個球輕輕地扔到空中，卻看著它加速進(jìn)入太空一樣奇怪。

雖然我們不知道是什么導(dǎo)致了加速，但我們還是給它命名為暗能量。

圖解：威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）拍攝到宇宙在大爆炸發(fā)生后宇宙微波背景的影像

即使我們實際上并不知道暗能量是什么，但是我們現(xiàn)在依然可以回答最初的問題——是的，宇宙將會永遠(yuǎn)膨脹，我們將經(jīng)歷“大凍結(jié)”，而不是“大擠壓”。

星系之間的距離會越來越遠(yuǎn)，宇宙會變得越來越冷，最終我們所在的星系群以外的任何星系都會變得如此微弱和遙遠(yuǎn)，以至于我們根本看不見它們——甚至它們散發(fā)出的光都無法到達(dá)我們這里。

圖解：宇宙的整體幾何形狀取決于相對臨界密度Ω0值大于、等于還是小于1。圖中從上至下所示為具有正曲率的封閉宇宙、具有負(fù)曲率的雙曲面宇宙和具有零曲率的平坦宇宙。

甚至有可能加速也會變得非常極端，以致于撕裂我們自己的星系，甚至能夠撕裂原子……最終摧毀我們所有人。這就是所謂的“大裂口”。不過，最有可能的是，我們將面臨一場災(zāi)難性的凍結(jié)。

因此，宇宙雖然會存在很長時間，但是宇宙的未來將是寒冷和黑暗的。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. theconversation-李可