倒放:宇宙會收縮嗎,暗能量會變嗎

最新觀測對暗能量是否隨時間減弱有偏好,但還不確定。這一頁講結局「倒放」背後的真實科學。

宇宙會不會有一天停止膨脹,反過來收縮?這取決於暗能量。DESI 在 2025 年的資料,以 2.8 到 4.2 個標準差偏好“暗能量隨時間減弱”,但還沒有達到確認所需的 5 個標準差。標準差越多,說明資料越不像是偶然的巧合;5 個標準差是確認所需的門檻。所以這還不是結論,只是一個值得繼續看的訊號。遊戲裡的結局「倒放」,把這個可能性推到極端:暗能量變成負的,宇宙收縮,甚至“記得”上一輪。

這一頁先說怎麼解鎖,再講“大擠壓”的真實含義、膨脹與暗能量的發現史,並明確哪些是虛構。

怎麼解鎖

  • 提示:如果暗能量不是常數呢?
  • 條件:點亮“大擠壓”,然後見證宇宙終局。
  • 獎勵:下一個宇宙的“原初宇宙”產出 ×20,直到這個時代結束(迴響)。

結局屬於“物理”類。獎勵的名字叫“迴響”:下一個宇宙的“原初宇宙”產出變成 20 倍,只持續到那個時代結束為止。解鎖它的關鍵是“大擠壓”這個節點,也就是暗能量變成負的那一支設想。

大擠壓是什麼

如果暗能量變成負的,膨脹會停下來,然後反轉。宇宙微波背景會重新變熱,星系彼此靠近,最後一切回到一個點。這就是“大擠壓”節點所說的情景。

膨脹是怎麼發現的

  • 理論先行:弗裡德曼從廣義相對論推出宇宙可以膨脹或收縮,比觀測證據早了七年(Friedmann,《Zeitschrift für Physik》1922)。
  • 原始原子:勒梅特獨立提出宇宙在膨脹,後來又設想宇宙起源於一個“原始原子”,這是大爆炸理論的雛形(Lemaître,《Annales de la Société Scientifique de Bruxelles》1927)。
  • 觀測證實:星系離我們越遠,退行得越快,宇宙不是靜止的(Hubble,《PNAS》1929)。

暗能量是怎麼登場的

用遙遠的超新星當“標準燭光”,發現宇宙膨脹在加速,暗能量從此登場,該工作獲 2011 年諾貝爾獎(Riess 等,《The Astronomical Journal》1998)。另一支團隊獨立得出同樣結論:宇宙中有一種推動加速膨脹的能量(Perlmutter 等,《The Astrophysical Journal》1999)。

普朗克衛星測量了宇宙微波背景的細微起伏,給出迄今最精確的宇宙引數:年齡約 138 億年,普通物質只佔約 5%,暗物質約 27%,其餘是暗能量(Planck Collaboration,《Astronomy & Astrophysics》2020)。

宇宙的遠期命運

另一項研究推算了宇宙在萬億年乃至更久之後的命運:恆星熄滅、質子或許衰變、黑洞最終蒸發(Adams 與 Laughlin,《Reviews of Modern Physics》1997)。這是目前被認真推算過的一種遠期圖景。遊戲裡的“倒放”,則是把另一種可能推到了極端。

遊戲設定,不是真的

暗能量會變負、宇宙會收縮並“記得”上一輪,都是虛構。劉慈欣的《宇宙坍縮》(1999 年)寫的是一位天文學家預言宇宙將在某個精確的時刻由膨脹轉為收縮,人們聚在觀測站裡等待那一刻,以及它帶來的時間倒流。它的科學背景是:宇宙是否會重新收縮取決於暗能量;收縮時時間會倒流沒有物理依據。

相關的真實研究

上面的幾項膨脹與暗能量研究,是相關的真實科學,它們不能證明宇宙會收縮,只是這個結局所涉及的物理背景。

想讀原文,可以搜這些題目

  • Friedmann(1922):《Über die Krümmung des Raumes》,大意是“論空間的曲率”
  • Lemaître(1927):《Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant》,大意是“質量恆定、半徑增長的均勻宇宙”
  • Hubble(1929):《A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae》,大意是“河外星雲的距離與視向速度之間的關係”
  • Riess 等(1998):《Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant》,大意是“超新星觀測證明宇宙在加速膨脹,並存在宇宙學常數”
  • Perlmutter 等(1999):《Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae》,大意是“用 42 顆高紅移超新星測量 Omega 和 Lambda”
  • Planck Collaboration(2020):《Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters》,大意是“普朗克 2018 年結果之六:宇宙學引數”
  • Adams 與 Laughlin(1997):《A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects》,大意是“垂死的宇宙:天體物理物件的長期命運與演化”

真實依據

  • DESI 2025 年的資料以 2.8 到 4.2 個標準差偏好「暗能量隨時間減弱」,但還沒有達到確認所需的 5 個標準差。

  • 大擠壓:如果暗能量變成負的,膨脹會停下來,然後反轉。宇宙微波背景會重新變熱,星系彼此靠近,最後一切回到一個點。

  • 《宇宙坍縮》(劉慈欣,1999 年)的科學背景:宇宙是否會重新收縮取決於暗能量;收縮時時間會倒流沒有物理依據。

相關研究

這些研究和本頁主題相關,但不是本頁內容的直接證明。

  • 宇宙在膨脹:哈勃發現星系離我們越遠,退行得越快。宇宙不是靜止的,它在膨脹。

    出處:Hubble, PNAS 1929, "A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae"

  • 弗裡德曼宇宙:弗裡德曼從廣義相對論推出宇宙可以膨脹或收縮,比觀測證據早了七年。

    出處:Friedmann, Zeitschrift für Physik 1922, "Über die Krümmung des Raumes"

  • 原始原子:勒梅特獨立提出宇宙在膨脹,後來又設想宇宙起源於一個“原始原子”,這是大爆炸理論的雛形。

    出處:Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles 1927, "Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant"

  • 加速膨脹:用遙遠的超新星當“標準燭光”,發現宇宙膨脹在加速。暗能量從此登場,獲 2011 年諾貝爾獎。

    出處:Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"

  • 42 顆超新星:另一支團隊獨立得出同樣結論:宇宙中有一種推動加速膨脹的能量。

    出處:Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"

  • 宇宙的配方:普朗克衛星給出迄今最精確的宇宙引數:年齡約 138 億年,普通物質只佔約 5%。

    出處:Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"

  • 宇宙的終章:推算了宇宙在萬億年乃至更久之後的命運:恆星熄滅、質子或許衰變、黑洞最終蒸發。

    出處:Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"

  • 宇宙的配方:普朗克衛星測量了宇宙微波背景的細微起伏:普通物質約佔宇宙總能量的 5%,暗物質約 27%,其餘是暗能量。

    出處:Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"

遊戲設定(虛構)

  • 暗能量會變負、宇宙會收縮並「記得」上一輪,都是虛構。
  • 小說《宇宙坍縮》概述:一位天文學家預言宇宙將在某個精確的時刻由膨脹轉為收縮,人們聚在觀測站裡等待那一刻,以及它帶來的時間倒流。