科學家知道世界將如何結束。太陽將耗盡燃料，進入紅巨星階段。它最後的爆發將膨脹併吞噬最近的行星，留下地球成為一塊燒焦且毫無生命的岩石。我們的星球還剩下大概50億年的時間。

原文作者：Ramin Skibba

描繪著這幅嚴峻的畫面，理論天體物理學家Katie Mack開始在書中探討宇宙的終結——一個更加不確定的前景。宇宙學家一般都是往回看，因為他們能用望遠鏡發現的證據都是很遙遠的，而且涉及的事件都發生在很久以前。利用遙遠的恆星和星系運動預測未來，需要進行更多的推測。

在Mack的手中，這種推測構成了一個迷人的故事。人類，她寫道，是“一個在意識到自身的終極渺小和有能力遠遠超越自身的世俗生活，進入虛空，解決宇宙最根本的奧秘之間泰然自處的物種”。她是複雜物理學的天才傳播者，對天文學的熱情和好奇心使她成為一個廣受歡迎的演講者和推特博主，而這些特點在本書裡面體現得淋漓盡致。（另外也不乏一些呆板的笑話和一個不太引人注目的關於新物理學研究的結尾——與中心主題相距甚遠。）

Mack從宇宙大爆炸（Big Bang）說起，隨後是宇宙暴脹——一個快速膨脹的時期。接著，暗物質的結構形成了，恆星、行星、生命和星系的基本構成組合起來了。目前，被認為遍布宇宙的暗能量以某種方式抵消了引力的力量，不斷推動宇宙膨脹。

宇宙的命運取決於這種膨脹是繼續、加速還是逆轉。

宇宙目前為止正在膨脹。來源：NASA/ESA

大擠壓

長期以來，天體物理學家認為最有可能的結局是大爆炸的逆轉——大擠壓（Big Crunch）。在我們的宇宙近鄰之外，每一個星係都在快速遠離我們；這是一個明顯的膨脹跡象。如果宇宙中擁有足夠的物質，包括暗物質，那麼萬物的綜合引力將逐漸阻止這種膨脹，最終導致坍塌。隨著時間的推移，星系，然後是單個恆星，將更頻繁地相互撞擊，消滅附近星球上的任何生命。在最後時刻，當密度和溫度在不斷收縮的地獄般世界中飆升時，所有剩下的東西將在一個點上消失。

但暗能量或許意味著有另一種結局在等待著。宇宙演化的早期是由它所擁有的物質數量決定的；在過去的幾十億年裡，暗能量開始佔據主導地位，將宇宙向外推。目前來自歐洲航天局普朗克望遠鏡和其他來源的數據符合宇宙將永遠持續膨脹下去的情況。

被稱為熱寂（Heat Death）或大凍結（Big Freeze），Mack寫道，這場災難將是“緩慢而痛苦的”。她解釋說，用熱力學術語來說，宇宙將接近最低溫和最大熵的狀態。隨著萬物之間的距離越來越遠，死亡恆星的物質會分散開來，從而無法形成新的恆星，它們所屬的星係也會逐漸停止生長。那就像是所有天體物理活動都“窒息”了，因為生長和繁殖的燃料變得如此分散，以至於無法使用。這是一個“以與日俱增的隔絕、不可阻擋的衰變和漫長的消逝於黑暗中為標誌”的結局。

Mack討論的第三種滅亡是大撕裂（Big Rip）。如果暗能量加速膨脹的速度甚至超過目前的預期，就會出現這種情況。隨著宇宙的膨脹，最終引力將無法使星系團聚在一起。恆星將被彼此剝離，像我們這樣的太陽係將沒有力量保持在一起。剩下的恆星和行星會爆炸。最終，最後的原子將被撕裂。

最新的測算結果指向的結局是熱寂，但大擠壓或大撕裂都在其不確定範圍內。

Mack所描述的最後一種末日情景是極不可能的：真空衰變（vacuum decay）。由於與希格斯玻色子相關的場的不穩定性，可能會形成一個微小的“真真空”（true vacuum）氣泡。如果一個黑洞以錯誤的方式蒸發，就可能發生這種情況。這樣的氣泡會以光速膨脹，摧毀一切，直到宇宙也被抹去。真空衰變可能已經在某個遙遠的地方開始了。我們看不到它的發生。

但也不用擔心。正如Mack所言，無論末日是哪種形式，終結可能至少在2000億年內都不會到來。

原文以Crunch， rip， freeze or decay — how will the Universe end？為標題發表在2020年8月10日的《自然》書評版塊