宇宙会一直膨胀下去吗？未来它会停止膨胀，甚至是坍缩吗？
宇宙会一直膨胀下去吗？未来它会停止膨胀，甚至是坍缩吗？ 圈量子宇宙起源是通胀宇宙起源理论的替代吗？从粒子到宇宙，从膨胀到坍缩，宇宙或许逃脱不了轮回的命运爱因斯坦的广义相对论是二十世纪人类最伟大发现之一，虽然广义相对论可以解释大量令人着迷的天体物理学和宇宙学现象，在最大尺度上，宇宙的某些性质仍然是一个个外界之谜。
被人广为接受的宇宙起源理论告诉人们宇宙起源于大爆炸，随之而来的是快速膨胀时期。然后，形成了物质与暗物质的基本结构，并形成恒星系，将每一颗星星装配在各自的轨道上。目前，宇宙学家认为是遍及宇宙的暗能量以某种方式抵消了引力，从而不断推动宇宙膨胀。
宇宙的最终命运取决于宇宙膨胀是继续、加速还是逆转。
大紧缩
长期以来，天体物理学家一直认为宇宙最有可能的结局是大爆炸（Big Bang）的逆转。在我们的宇宙中，每个星系都在向我们远离，具有明显的扩张迹象。如果宇宙容纳了足够多的物质，包括暗物质，那么万有引力的结合将逐渐阻止这种膨胀，并最终导致坍塌。
随着时间的流逝，星系、恒星，将频繁地相互撞击，杀死附近行星上的任何生命。在最后的时刻，随着密度和温度在不断收缩的地狱中飙升，剩下的一切将在单一点处消失。
但是，暗能量可能意味着另一个宇宙正在等待重启。因为宇宙演化的早期是由它所拥有的物质的数量决定的。在过去的数十亿年中，暗能量开始占主导地位，将宇宙推向了外部，当宇宙坍缩成一个点时，新的轮回又开始了。
大冻结（热寂）
一些科学家预测宇宙将永远膨胀下去，这将是一个“缓慢而痛苦”的过程
用热力学术语来说，宇宙将达到最低温度和最大熵的状态。随着宇宙一切物质之间的距离越来越远，死亡恒星的物质将散布开来，以至于新恒星无法形成，而它们所属的星系将逐渐停止增长。这就像所有天文学活动的窒息一样，因为生长和繁殖的燃料变得如此分散，以至稀薄无法使用。
最终整个宇宙以日益增加的孤立性，不可阻挡的衰败，无穷无尽的淡入黑暗为标志而终结。
撕裂
宇宙终结的第三种方式是撕裂。如果暗能量加速扩张的速度甚至超过了目前的预期，那么这种情况就存在。最终，膨胀宇宙的如同爆炸的气球一般，引力无法将银河星团保持在一起。恒星将彼此分离，像我们这样的太阳系将没有力量保持在一起，恒星和行星将爆炸。最后，连同原子也将被撕开，整个宇宙被撕扯为无穷无尽的基本粒子。
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最新的测量结果指出宇宙可能会以冻结的方式，陷入死寂，宇宙坍塌或撕裂仍处于不确定状态。
真空衰减
还有一种极不可能发生的宇宙末日场景是：真空衰减。由于与希格斯玻色子有关的领域的不稳定性，可能会形成“真正真空”的微小气泡。例如，如果黑洞以错误的方式蒸发，可能会发生这种情况。这样的气泡会以光速膨胀，破坏一切，直到消除宇宙。也许，真空衰减可能已经在某个遥远的地方开始，但是我们不会看到它的到来。
传统理论认为宇宙起源于大爆炸，亡于上述四种过程。但是并无法回答大爆炸之前宇宙是什么?
近些年来，一些科学家致力于将极小尺寸的量子理论和极大尺寸的宇宙学理论建立联系，于是圈量子宇宙论诞生，挑战着传统的通胀宇宙理论，圈量子理论认为宇宙不会不断的膨胀和坍缩，交替轮回，宇宙永不灭。
图注：早期宇宙中微小的量子涨落解释了宇宙大尺度结构的两个主要奥秘，即宇宙的极小和极大。宾夕法尼亚州立大学研究人员的一项新研究使用量子环引力理论来解释这些神秘现象，而爱因斯坦的广义相对论认为这些现象是反常的.
圈量子宇宙学是一种利用量子力学将引力物理学扩展到爱因斯坦的广义相对论理论之外的理论，试图将广义相对论的原理与量子力学的原理有机地结合起来，其核心思想在于构建一个不依赖于时空背景的量子引力理论。
这个理论认为宇宙空间的差异发生在最微小的尺度上，即甚至比质子还要小得多的粒子的变化，但它们却产生了宇宙中最大的可达尺度上的影响。
虽然放大后的宇宙图像看起来相当均匀，但它的内部存在极大不均匀的结构，例如星系和暗物质不是均匀分布在整个宇宙中。不均匀结构的起源可以追溯到宇宙微波背景中观察到的微小的不均匀性。宇宙微波背景是宇宙在38万年前发出的辐射，我们今天仍然可以看到。但是宇宙微波背景本身有三个令人困惑的特征，这些特征目前看来是异常的存在，因为它们很难用已知的物理学来解释，这表明我们人类生活在一个异常的宇宙中。
通胀宇宙和圈量子宇宙理论
《自然天文学》杂志最近发表的一项研究对其中一种异常现象提出了解释，即宇宙空间是弯曲的，而不是之前认为的平面，这一发现让宇宙学可能面临重写，但是这个发现也需进一步的验证。
然而，利用圈量子宇宙学，科学家自然地解决了一些异常现象，避免了潜在的危机。
图注：这张图表显示了宇宙的进化，根据循环量子起源的范式。
过去三十年对宇宙研究，极大地提高了人类对早期宇宙的理解，包括宇宙微波背景下的不均匀性是如何产生，这些不均匀性是早期宇宙不可避免的量子涨落的结果。在早期的宇宙高度加速的膨胀阶段，这些原始的，微小的量子波动在重力的影响下被拉伸，造成了在宇宙微波背景下观察到的不均匀性。
爱因斯坦的广义相对论理论将时空视为一个平滑的连续体，犹如一件衬衫，看起来像一个二维表面，但仔细观察，你会发现它是由密集的一维线编织而成，同样宇宙的时空结构就是由类似量子线编织而成。爱因斯坦的物理学就是基于这个连续统一体，而圈量子宇宙学允许科学家超越广义相对论所描述的连续统一体。
科学家对早期宇宙的研究的圈量子宇宙理论取代传统的奇点大爆炸的观点，即宇宙从无物中诞生，通过大弹跳，我们当前膨胀的宇宙是从超级压缩的质量中诞生，而超级压缩的质量是宇宙在之前阶段收缩时产生的。
科学家发现，所有广义相对论所解释的宇宙的大尺度结构，都同样可以用圈量子宇宙学的方程式来解释。不仅如此，在新的研究中，研究人员确定圈量子宇宙学下的暴涨也解决了广义相对论下出现的两个主要反常现象。
圈量子宇宙学理论认为的宇宙原始波动发生在大约比质子半径小20个数量级的小普朗克尺度上，在这个难以想象的小尺度上对宇宙暴涨的修正同时解释了宇宙中最大尺度上的两种反常现象，将宇宙中极小和极大的存在统一的联系起来。
众所周知，我们的宇宙正处于加速膨胀过程中，但是如果无限膨胀下去，自然要面临熵寂，由此就演化出了大冻结之类的宇宙演化论，此时的宇宙已经处于极为无序度的状态，也就没有了生机。
圈量子宇宙论也认为也许有一天宇宙将会坍缩，也就说是宇宙在经历加速膨胀后重新由引力主导，由此产生的结果就是大挤压，所有的宇宙物质都被压缩在一个“小硬球”里，即普朗克尺度内。
但是这种膨胀和坍缩过程交替轮回，宇宙总有一天会重启。
而那时候人类将会如何呢，人类会如同《三体》中程心那样，给下一个宇宙传递文明存在的信息吗？
<hr/>关于圈量子宇宙的参考文献：
马永革.圈量子宇宙学的新进展.中国科学：物理学 力学 天文学，2011,41(12):1409-1413.
Abhay Ashtekar et al, Alleviating the Tension in the Cosmic Microwave Background using Planck-Scale Physics, Physical Review Letters(2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.051302
https://www.quantamagazine.org/big-bounce-simulations-challenge-the-big-bang-20200804/
https://www.quantamagazine.org/big-bounce-models-reignite-big-bang-debate-20180131/ 现代的标准宇宙学模型叫作ΛCDM模型，Λ（Lambda）就是暗能量，CDM就是cold dark matter（冷暗物质）。所以宇宙年龄必须要根据下面的式子修正：（其中F是校正因子，括号里的三个参数Ωr，Ωm，ΩΛ分别为常见物质、暗物质、暗能量的密度分数）
未来宇宙如何发展，也要取决于对Ωr，Ωm，ΩΛ这三个参数的观测，三者的数字不同，不仅会告诉我们的宇宙有着不同的过去，也意味着宇宙的未来会如何发展下去。我们的宇宙，是会继续膨胀下去，还是会反弹、收缩？我们可以假设出无数的理论，但最终还是要符合观测结果。
请看下图，根据目前的观测，我们的宇宙是其中的紫红线，可以看出：
1，总结过去，我们的宇宙诞生于约138亿年前。
2，展望未来，我们的宇宙将继续膨胀下去，等待我们的将是大撕裂。
3，其他类型的宇宙也挺有意思，比如深蓝色的德西特宇宙，就是没有起始点的宇宙。而青色的闭合宇宙，起源于60亿年前，也将在一百多亿年后以大坍缩的形式终结。 根据弗里德曼方程，最简单的宇宙学模型包括开宇宙 闭宇宙 平宇宙三种情况。宇宙膨胀后会再收缩这种说法来源于弗里德曼方程的闭宇宙解。但是现在的观测表明宇宙几乎是平直的，即不会收缩的平宇宙解。
并且，考虑到暗能量之后宇宙都在加速膨胀了，更不会收缩了。
当然，不排除宇宙将来可能会收缩，但目前没有既符合当下的观测又能让宇宙在未来收缩的理论(也可能是有但我没听说过)。 首先宇宙是在膨胀的，这是基础。
建立在这种基础上，常见的观点有两个：
1.宇宙会继续膨胀下去，直到一切物质能量变的稀薄至极。
物质、能量…
它们就像一粒盐融化在一小杯水中，然后倒入水盆中，汇入溪流，进入大海…
宇宙的空间越来越大，而能量和物质则会无限的稀释下去。
星系之间的距离越来越遥远，最后光芒都无法跨越这漫长的距离，整个宇宙陷入“黑暗”。
再之后，宏观物体是否会被膨胀的力量拆散，这我就不知道了，我也只是道听途说。
2.宇宙的膨胀是受到某种“力”的作用，可以认为它是一种斥力，如果这股力量消失或者衰弱，宇宙物质的引力会把宇宙空间收缩，最终又成为一点…
简单来说，宇宙本身不该膨胀，反而应该收缩，因为宇宙物质有很多，这会形成巨大的引力。
但偏偏有一种奇特的“斥力”，与引力抗衡，强行斥开空间，使宇宙空间膨胀。
因此，宇宙物质星体之间的距离越来越大…
如果这个力量是无限的，宇宙就会无限的膨胀下去。
如果这个力量是有限的，当斥力竭尽之后，宇宙引力会重新掌控大局，然后收缩。
如果这个力量衰减了，但宇宙物质之间的距离已经太过于遥远，引力难以发生作用…
那宇宙可能就会陷入一种凝滞——不膨胀也不收缩。
这些东西我忘记是在哪看到了的，不一定对，大家看个乐子就好。
对于普通人来说，了解一个基本的概念就行，至于真实与虚假，一是难有定论，二是无所谓——看个乐子，以后跟朋友吹吹牛就行，又不搞科研。
顺带一提，似乎有人认为空间的膨胀是暗能量的作用。 这种问题在现阶段不可能有一个统一的答案。
因为先行宇宙模型太多，我们不知道的东西太多。
比较流行的也就是热寂，宇宙撕裂，宇宙坍塌，宇宙反弹等等，
现在比较主流的是热寂，基本概念就是一切热量的消失，一切粒子（结构性非结构性）终将失去运动，归为绝对0度（0K）。形成恒星的气体消失殆尽，黑洞开始吸纳一切其他星体，最后黑洞会因为霍金喷射消失。整个宇宙基本变成一个绝对0度的新奇点。
这些在我们慢慢的对暗物质，暗能量，关键密度等等的认识越来越多，模型还会有更多的变化。
到底宇宙以后怎么变化，现今的科学只能给予一堆假说，一个理论都还没有。因为现在的一切有效证据和技术都无法给予我们得出答案的能力。
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