关于宇宙最终命运的讨论，因暗能量的发现而变得复杂。最初，科学家认为宇宙的膨胀正在减速，可能最终导致“大坍缩”。然而，1990年代发现的暗能量似乎在加速宇宙膨胀，排除了这一可能。但最新的DESI（暗能量光谱巡天）数据显示，暗能量的强度可能正在减弱，这让人们重新开始讨论大坍缩的可能性。尽管如此，目前的数据在统计上并不显著，尚不足以得出确切结论，宇宙的未来依然是一个未解之谜。
宇宙命运的理论基础
宇宙的演化遵循爱因斯坦的广义相对论。这个理论的核心观点可以概括为三点：
- 空间和时间共同构成了一个四维结构，即时空。
- 时空如何弯曲和演变，取决于其中所有物质和能量的总量与分布。
- 时空的曲率和演变反过来决定了其中的物质和能量如何运动。
对于一个在宏观上均匀且各向同性的膨胀宇宙，这些规律可以简化为一套名为弗里德曼方程的公式。通过测量宇宙当前的膨胀速度和能量构成，我们就能利用这些方程推演其未来的命运。
暗能量发现前的三种猜想
在20世纪的大部分时间里，宇宙学家认为宇宙的命运主要取决于其物质和辐射的总密度与一个“临界密度”的比较。这引出了三种主要的可能性：
- 过密宇宙： 如果物质密度超过临界密度，引力将最终战胜膨胀，使宇宙停止扩张并开始收缩，最终在一次“大坍缩”中终结。
- 欠密宇宙： 如果物质密度低于临界密度，宇宙将永远膨胀下去，膨胀速度会逐渐趋近于零，但永远不会停止。
- “刚刚好”的宇宙： 如果物质密度恰好等于临界密度，宇宙也会永远膨胀，但其膨胀速度会以最慢的方式减速。
游戏规则的改变者：暗能量
然而，在1990年代末，通过观测遥远的Ia型超新星，天文学家们得到了一个惊人的发现：宇宙的膨胀非但没有减速，反而正在加速。
这表明宇宙中存在一种前所未见的能量形式，即暗能量。与物质和辐射不同，暗能量的密度不会随着宇宙的膨胀而被稀释。它似乎是空间本身固有的能量，其效果类似于一个持续不断的排斥力。
当物质和辐射占主导时，宇宙的膨胀率会随着时间推移而下降。但一旦暗能量占主导，膨胀率将停止下降，并最终趋于一个正值，导致星系以越来越快的速度远离我们。
这个发现彻底改变了我们对宇宙未来的看法，使得“大坍缩” сценарио 看起来不再可能。
新的线索：暗能量在减弱吗？
尽管“暗能量是恒定不变的”这一模型（即宇宙学常数）与大部分观测数据吻合得很好，但最新的DESI数据却提出了一种不同的可能性。这些数据暗示，暗能量可能并非恒定，而是在演变：
- 它在过去可能比宇宙学常数模型预测的更强。
- 在近期，其强度减弱到比宇宙学常数模型预测的更弱。
- 目前，它似乎还在持续减弱。
如果暗能量确实在不断减弱，那么它未来可能不再能主导宇宙的膨胀，甚至可能转变为一种引力效应，从而为“大坍缩”的回归创造了条件。
为什么我们还不能确定？
尽管这种可能性非常引人入胜，但我们必须谨慎对待目前的证据。在物理学中，一项新发现通常需要达到5-σ（西格玛）的统计显著性，这意味着结果是统计巧合的可能性低于三百万分之一。
目前的DESI数据远未达到这一标准：
- 单独分析DESI数据： 显著性仅略高于2-σ，这在科学上通常不被认为是重要信号。
- 结合宇宙微波背景（CMB）数据： 显著性上升到3-σ以上，这足以引起重视，但仍不足以作为定论。
- 结合不同的超新星数据集： 结果出现矛盾。一个数据集将显著性提升至4-σ，而另一个则将其降至2.5-σ。
数据的质量还不足以让我们断言“暗能量肯定在演变”。因此，现在就去讨论它将如何演变，并判断宇宙是走向大坍缩还是热寂，不仅缺乏数据支持，甚至是荒谬的。
科学与推测
要科学地预测宇宙的命运，我们需要遵循一个严谨的步骤：
- 首先，必须确定暗能量是否真的在演变。 未来的观测项目，如欧几里得（Euclid）和罗曼空间望远镜（Roman Space Telescope），有望为我们提供答案。
- 其次，如果确定它在演变，我们需要精确测量其演变的方式。
- 最后，只有在掌握了这些数据之后，我们才能负责任地推断宇宙的未来。
目前，将“大坍缩”重新提上议程是一种有价值的创造性思考，但它仍停留在推测阶段。科学的结论必须建立在坚实的证据之上，而非我们的希望或偏好。