宇宙是什么

10. 宇宙的终结：收缩还是膨胀？

  如前文所述，暗物质和反物质消失之谜的相关研究，其实就是关于宇宙起源的研究。所以，该领域的研究可谓意义重大。现代物理学正在逐步迫近宇宙的起源。

  那么，宇宙的结局会如何呢？说起来宇宙是否会有结局呢？如果有的话，宇宙将会如何终结？我想这是任何人都会关心的事情。

  在本书的最后，我想聊一聊关于“宇宙的未来”的话题。

  研究者对宇宙未来情况的预测，在这近十几年间发了巨大的变化。因为此前的情况，都是以宇宙在“减速膨胀”为前提构想的。

  前文曾提过，当宇宙停止膨胀时就会开始收缩，最终可能会被挤压崩溃。这一观点称为“大挤压”（Big Crunch）。但是，宇宙永远膨胀下去也是可能的。如果大爆炸提供的初始速度足够快，那么宇宙就会像火箭摆脱地球引力那样，一边减速一边继续膨胀。另外，还存在一种介于“收缩”和“膨胀”之间的观点，即宇宙会在某个临界点停止膨胀，但也不会收缩。从确认了宇宙膨胀的20世纪20年代到2010年左右，宇宙的命运一直被认为是上述三种情况中的一种。

  但是，就在2010年左右，“减速膨胀”的前提被证明是错误的。宇宙的膨胀非但没有减速，反而正在加速。这是通过观测亮度固定的超新星的光而得知的事实。这也给我们研究者带来了巨大的冲击。因为这与大家都坚信不疑的爱因斯坦理论相矛盾。

  根据爱因斯坦的方程式，宇宙的膨胀速度由宇宙空间中的能量决定。如果宇宙中存在很多能量，那么宇宙就会快速膨胀，但宇宙空间扩大后其能量也会变得稀薄，所以宇宙的膨胀速度理应变慢。然而从实际观测结果来看，宇宙的膨胀速度加快了。宇宙空间明明扩大了，其能量却没变稀薄。也就是说，随着宇宙空间的扩大，宇宙的整体能量也变大了。

  这种不可思议的能量被称为“暗能量”，目前我们对其仍然一无所知。顺便介绍一下，不知出于什么原因，美国能源部给出了观测宇宙加速膨胀方面的研究预算。或许他们想用这种不会变稀薄的未知能量来取代石油，以此来解决能源问题（笑）。

  说到预算，还有一个趣闻。由于我们已经发现宇宙正在加速膨胀，所以从事天体观测工作的研究者们开始说：“快点趁现在给我们研究预算！”如果宇宙要收缩的话，那么遥远的恒星就会不断靠近，所以未来的研究者可能会看到更多的星系。但是，如果宇宙正在加速膨胀，那么天体观测工作就得抓紧进行了。就算是现在可以看到的那些星系，以后也会随着宇宙的膨胀离我们远去。100亿年后，可能什么天体都看不见了，所以他们才说：“快点趁现在给我们研究预算！”（笑）